摘要：企業(yè)電力系統(tǒng)中感性負(fù)荷居多，它們增加了系統(tǒng)中的無功吸收 ，減少了系統(tǒng)容量的有效利用，我們可以利用電容器組來補(bǔ)償系統(tǒng)的無功吸收，提高功率因數(shù)，合理利用系統(tǒng)設(shè)備容量。

    關(guān)鍵詞：功率因數(shù)  無功功率  有功功率

    0 引言

    功率因數(shù)是衡量企業(yè)供電系統(tǒng)電能利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標(biāo)之一，通常使用cosφ表示，我們可以用以下幾項(xiàng)來介紹功率因數(shù)的重要性，及提高功率因數(shù)的方法。

    1 有功功率和無功功率

    企業(yè)的用電設(shè)備大部分都用電磁感應(yīng)原理來工作的，比如：變壓器、電焊機(jī)、電磁感應(yīng)式電動機(jī)等等，它們都是靠電能轉(zhuǎn)化成電磁能再轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能來實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)換，這樣，用電設(shè)備就必須從電網(wǎng)上吸收兩種能量，一部分能量用于做功，即前邊提到得機(jī)械能或熱能，這部分能量大部分是為了滿足生產(chǎn)和生活的需要，稱為有功功率。

另一部分能量用來產(chǎn)生交變磁場，它是變壓器、電焊機(jī)或電感線圈形成能量轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)慕橘|(zhì)，沒有了磁場，就沒有了傳輸能量的介質(zhì)，從而使能量只能在電源或用電設(shè)備內(nèi)部消耗，而不能對外傳輸，不能對外做功，這部分功率叫做無功功率。無功，顧名思義就是無用功，其實(shí)它并不是沒有用，沒有它，任何能量都只能自己消耗，不能傳輸，然而它確實(shí)在能量轉(zhuǎn)換的過程中沒有轉(zhuǎn)換成其它能量，所以叫作無功功率。有功功率和無功功率都是電能運(yùn)用所必須的，若有功功率不足，就不能滿足用電負(fù)荷的需要，會將電網(wǎng)電壓拉低，系統(tǒng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變慢，發(fā)電頻率降低，影響用電質(zhì)量，威脅發(fā)電廠和各用電設(shè)備的安全。若無功功率不足，系統(tǒng)電壓也會降低，電流將會升高，電機(jī)過流過熱，會導(dǎo)致用電設(shè)備絕緣破壞，甚至燒毀。

    2 功率因數(shù)

    功率因數(shù)是衡量企業(yè)供電系統(tǒng)電能利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標(biāo)之一，通常使用cosφ表示。一個供電設(shè)備的供電容量通常是用視在功率表示，字面意思就是我們所能看到的功率，即表見功率，但不是真實(shí)功率，它的真實(shí)功率是由視在功率和功率因數(shù)的乘積決定的。所以說功率因數(shù)是一個非常重要的供電指標(biāo)，而視在功率是由有功功率的平方與無功功率的平方和，開跟號得到的。視在功率確定后，有功功率分量高就稱為功率因數(shù)高，有功功率分量低就稱為功率因數(shù)低，有功功率和無功功率都是靠發(fā)電機(jī)發(fā)出的，然而用電設(shè)備所需要的功率會因設(shè)備的感性和容性不同而不同，當(dāng)用電設(shè)備是感性時(shí)，用電設(shè)備的電壓會超前電流90°；當(dāng)用電設(shè)備是容性時(shí)，電流超前電壓90°，兩個分量將在一條直線上，但方向相反，用電設(shè)備中感性的居多，所以這就需要一個容性的負(fù)荷進(jìn)行無功補(bǔ)償了。

    3 有功功率和無功功率的三角關(guān)系

    上述講的有功功率和無功功率可以用直角三角形的關(guān)系來描述：三角形的兩條直角邊，一個表示有功功率，一個表示無功功率，它們的斜邊就是視在功率，有功功率和視在功率之間的夾角就是功率因數(shù)角，功率因數(shù)角的余弦值就是功率因數(shù)。無功功率越少，功率因數(shù)角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和視在功率就越接近，也就是說，能量的轉(zhuǎn)換效率也就越高。這就提出了一個問題，怎樣減少發(fā)電機(jī)的無功輸出？或者說怎樣減少感性負(fù)何的無功吸收？

    4 提高功率因數(shù)的意義

    由上述3可以看出，要使發(fā)電廠和供電所更有效利用資源進(jìn)行電能的轉(zhuǎn)換和傳輸，就必須合理的進(jìn)行有功功率和無功功率的分配，在無功功率配置合理的情況下，盡量的多發(fā)有功，減少無功功率的輸出。那就要提高用電設(shè)備的功率因數(shù)。當(dāng)供電系統(tǒng)中輸送的有功功率維持恒定的情況下，無功功率增大即功率因數(shù)的降低，就會引起：

①系統(tǒng)中輸送的總電流增大，使電氣元件，如變壓器、電抗器、導(dǎo)線等容量增大，從而擴(kuò)大了企業(yè)投資；

②由于無功功率增大，造成輸電電流增大，從而也會增大供電設(shè)備的有功損耗；

③因?yàn)橄到y(tǒng)中的總電流增大，所以電壓損失增大，造成調(diào)壓困難；

④對發(fā)電機(jī)來說，轉(zhuǎn)子溫度升高，發(fā)電機(jī)達(dá)不到預(yù)期出力；

⑤由于系統(tǒng)電流增大，系統(tǒng)電壓降低，會造成其他設(shè)備不能正常出力。所以，我們必須提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。

    5 提高功率因數(shù)和無功補(bǔ)償

    企業(yè)的感性負(fù)荷大部分是異步電動機(jī)，運(yùn)行時(shí)要消耗一定的無功功率，使得電動機(jī)和輸電線路的電流增大，如果給電動機(jī)增加就地補(bǔ)償電容，不但可以使線路及配電裝置的輸送電流減小，而且還可以減少有功損耗，減少初期的投資容量。下面給出異步電動機(jī)的無功補(bǔ)償計(jì)算公式，以供大家參考：

    設(shè)補(bǔ)償前電動機(jī)的無功功率為Q1，補(bǔ)償電容器后的無功功率為Q2，則補(bǔ)償電容器的無功功率為:
    Qc=Q1-Q2=P1(tanφ1-tanφ2)=
    式中：P1、P2為電動機(jī)運(yùn)行時(shí)輸入/輸出的有功功率，η為電動機(jī)運(yùn)行時(shí)的效率，φ1、φ2為電容器補(bǔ)償前后的功率因數(shù)角。

    補(bǔ)償前的功率因數(shù)：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe為電動機(jī)額定負(fù)載時(shí)的功率因數(shù)，可從產(chǎn)品目錄中查得，k為電機(jī)定子電流負(fù)載率，k=I1/Ie，其中I1為電機(jī)運(yùn)行時(shí)的實(shí)測定子電流（A），Ie為電機(jī)的額定電流（A）。

    補(bǔ)償后的功率因數(shù)一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不經(jīng)濟(jì)，確定了所需補(bǔ)償?shù)臒o功功率Qc之后，那么補(bǔ)償電容量C=    式中：f為電源頻率（Hz），Ue為電機(jī)額定電壓（V），Qc為電容補(bǔ)償?shù)臒o功功率（Var）。
    注意：個別補(bǔ)償?shù)碾娙萑萘繎?yīng)根據(jù)電動機(jī)的功率、負(fù)載率及電網(wǎng)情況適當(dāng)考慮，避免過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償狀態(tài)的出現(xiàn)。

    6 補(bǔ)償方式

    工業(yè)企業(yè)中常用的電容器補(bǔ)償方式大概有三種：集中補(bǔ)償、分組補(bǔ)償和單個補(bǔ)償。企業(yè)電力系統(tǒng)的補(bǔ)償方式的選擇，要視企業(yè)的具體情況而定。比如：從無功就地平衡來說，單個補(bǔ)償?shù)男Ч詈茫▎蝹€補(bǔ)償應(yīng)用于大容量、長期運(yùn)行、無功功率需要較大的設(shè)備，或者輸電線路較長的設(shè)備，不便于實(shí)現(xiàn)分組補(bǔ)償?shù)膱龊?，這種方式可以減少配線電流，導(dǎo)線截面，配電設(shè)備的容量），不論采取什么樣的補(bǔ)償方式，補(bǔ)償電容必須選擇適當(dāng)，而這一切都是為了提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)。

    7結(jié)束語

    根據(jù)功率因數(shù)進(jìn)行的無功補(bǔ)償可以有效的提高設(shè)備的利用效率，減小了企業(yè)的初期投資，對企業(yè)供用電的穩(wěn)定性有著深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]《電工實(shí)用手冊》中國電力出版社.
《電子報(bào)》2008年7月6日第27期 《實(shí)用技術(shù)》.