浅谈功率因数与无功补偿的关系

浅谈功率因数与无功补偿的关系

摘要：功率因数的高低关系到输配电线路、设备的供电能力，也影响到其功率损耗。本文从理论上分析了功率因数与无功补偿关系。无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。

关键词：功率因数；无功补偿 一、前言

功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。电网中无功功率消耗很大，大约有50%的无功功率消耗在输、变、配电设备上，50%的无功功率消耗于电力用户。为了减少无功功率消耗和由此而造成的电网有功损耗，就必须减少无功功率在电网中的流动，即提高电网负荷的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。 二、影响功率因数的主要因素

功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。

1）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响 2）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造

成一定的影响

3）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备 以上是影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使电力网功率因数提高的方法。就是加装无功补偿设备，使电网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。 三、无功补偿的方法

提高功率因数的主要方法是采用无功补偿技术，根据我国国情和电网现状，采用并联电容器作为无功补偿设备，是最经济的，同时安装维护最为方便。现将采用电容器进行无功补偿的几种常用方式简述如下：

1）站内集中实偿

补偿点位于10～110kV变电站的10kV出线上，补偿设备安装于变电站内的户内或户外，为出线支路上所有负荷提供无功电源，补偿上一级电网的无功损耗。 2）高压线路补偿

补偿点位于10kV配电线路上，补偿设备安装于配电线路的杆架上，采用分组自动投切方式为10kV配电变压器及其所承载的用户负荷提供动态无功电源，补偿上一级电网的无功损耗。 3）低压跟踪补偿

补偿点位于10kV配电变压器的0.4kV母线上，将电容器分成若干组，通过无功控制器进行投切控制和保护，自动跟踪用户无功负荷的变化，及时自动调整电容器的投入容量，为用户负荷提供准确的无

功功率，降低了上一级电网的无功损耗和线路损耗。 4）随机同步补偿

随机同步补偿，就是将电容器和电动机并联，通过控制、保护装置与电动机，同时投切。随机同步补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。为了防止电动机退出运行时产生自激过电压，补偿容量不应大于电动机的空载无功功率。

四、无功补偿的合理配置原则

从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。 2)电力部门补偿与用户补偿相结合。

3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。 4)降损与调压相结合，以降损为主。 五、无功补偿容量的确定

根据原能源部1989年发布的《电力系统电压和无功电力技术导则》（试行）第5.5条规定，220kV及以下电网的容性无功补偿设备总容量QC，可按下式计算 QC=1.15QDM-QF-QR-QLC

QDM=kPDM

式中QDM——最大自然无功负荷； QF——本网发电机的无功功率； QR——上级网和邻网输入的无功功率；

QLC——110kV及以上架空线和电缆线的充电功率； PDM——电网最大有功发电负荷；

K——电网最大自然无功负荷系数，kvar/Kw。

K值与电网结构、变压级数、负荷组成、负荷水平及负荷电压特性等因素有关。已运行的电网可通过实测确定，规划中的电网可参照下表中数值估算，当本网中发电机有功功率比重大时，k宜取较高值；上级网或邻网输入有功功率比重大时，k值取较低值。

对于中低电压等级电网的无功补偿容量可以按下列原则考虑： 1）对于变电站10kV母线，一般按主变容量的15%～20%进行补偿。

2）对于普通负荷的公用变压器的0.4kV低压补偿，可按配变容量的20%～30%进行补偿。

3）对于企业专用变压器的0.4kV低压补偿，可按配变容量的30%～60%进行补偿。

4）当三相电压不平衡时（单相负荷较多），需考虑一定容量的分