功率因數大全11篇
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篇（1）
功率因數0.8-0.9正常。功率因數是指交流電路有功功率對視在功率的比值。用戶電器設備在一定電壓和功率下，該值越高效益越好，發電設備越能充分利用。
功率因數的大小與電路的負荷性質有關，如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1，一般具有電感性負載的電路功率因數都小于1。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。
（來源：文章屋網 ）
篇（2）
1、變壓器功率因數：指變壓器二次側有功功率一次側的視在功率，不是電壓效率而是變壓器的傳輸效率，即變壓器的有功損耗，無功損耗視在功率之間的關系。
2、在配電系統中，系統的功率因素，在理想的情況下，主要決定于負載特性。在沒有任何補償的情況下，如果負載是純電阻，那么系統的功率因素就是如果是純電感，那么功率因素就為0。與變壓器本身的特性無關。
3、在實際情況中，負載往往具有電阻，電感，電容的混合特性。所以存在大于0，小于1的功率因素值。
（來源：文章屋網 ）
篇（3）
（Guangdong Technical College of Water Conservancy and Electric Engineering，Guangzhou 510635，China）
摘要：本文敘述了供電系統的傳統無功補償裝置及其控制，介紹了用半導體開關器件控制、響應速度快的特點。隨著電力電子器件與計算機控制技術的發展，動態無功補償器SVC正朝著高電壓和大容量方向發展。
Abstract: This paper describes the traditional reactive power compensation device of in power supply system and its control, introduces characteristics of fast response when controlled by semiconductor switching device. With the development of power electronic devices and computer control technology, dynamic reactive power compensator SVC is developing to the direction of the high voltage and high-capacity.
關健詞：傳統的無功補償的特點 動態無功補償分析
Key words: the characteristics of traditional reactive power compensation；analysis of dynamic reactive power compensation
中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）15-0054-01
0引言
在供電系統中，系統的構成有發電機、變壓器、輸電線及用戶的負荷。工業用戶負荷中、除電阻爐是電阻負荷外，其他常用的負截如電動機、感應加熱設備、整流裝置等是感性負截，從電路的角度看，均可等效為電阻與電感的串聯或并聯。而輸電線路除個別高壓系統由于輸電線的分布電容較大，使線路可等效為容性外，其他供電線路，特別是低壓系統，都可將供電線路等效為集中參數的線路電阻與電感中聯。
1傳統的無功功率補償的方法
根據調節同步電機可以調節其無功電流和功率因數的特點，它是專門制造用來改善電網功率因數、不帶任何機械負載的同步電機，即同步補償機，它實屬是空載的同步電動機，它的勵磁電流It與電樞電流lm的V形曲線如圖1所示。
將同步補償機工作在過勵狀態，Im的為超前電網電壓的容性電流，用它可以補償負載的感性無功電流。為保持在各種情況時，負載端電壓比較穩定和電網的功率因數在某一范圍內，將同步補償機與負載并聯接入電網。同步補償機的勵磁置用U2大小cosφ2大小進行自動控制，以自己改變勵磁電流大小，從而使電網具有較好的質量。同步補償機調節范圍寬，但結構復雜，起動和控制也麻煩，運行費用較高，所以一般在大容量系統中用。在過勵運行的同步電動機也能向電網供給超前的無功，所以對不調速的大容量機械，應盡量采用同步電動機拖動，以得到改善電網功率因數的效益。
并聯電容器
一般廠用電多用并聯電容器的方法進行功率因數的改善。若將電容直接接在感性負載如感應電動機端，則補償效果就可直接改善廠內的功率因數。為集中管理，多數還是將補償電器設置在變電所內，可以在高壓側補償，、也可在低壓側補償。
并聯電容補償無功提高功率因數是分組投切的，所以不能很好地保證cosφ和U2的調節，且其響應速度慢，所以對于要求響應較快的無功補償系統來說，就應采用靜止無功補償裝置（SVC），由于SVC動態性能好，所以又叫它們為動態無功功率補償裝置。
2靜止無功功率補償裝置（Svc）
對無功功率變化急劇的情況，如電弧爐，大容量變流器等設備的無功功率補償，常用靜止無功功率補償裝置（SVC）。它的響應速度快，動態性能好，可以克服電容切換的分段控制，可以進行cosφ的動態補償，它是現在電力電子裝置在供電系中容量非常大的設備。常用的有用晶閘管或積極可關斷晶閘管（GTO）控制的固定電容調電感式無功補償裝置（TCR），也可用固定電感調電容式的無功補償裝置。
3采用PWM控制方式的整流器是提高有整流器功率因數的最好方法
對大容量的整流器，由于晶閘管的導通角要根據負載要求進行調節，在導通角改變的一般情況下，其功率因數只有0.4-0.6，導通角小時cosφ更低。所以若將晶閘管相控制整流，改為PWM脈寬調制式整流，就可提高電網的功率因數，用GTO的PWM式整流器電路如圖2（a）所示，圖2（b）畫出整流輸出的問題波形。
由于PWM頻率比工頻高得多，所以濾波器流參數和尺寸就比工頻帶的小得多。改變脈沖的占空比即可方便調整輸出的直流電壓動態的無功功率補償裝置由于用半導體開關器件控制，有很好的動態特性，雖現在它們的造價比起并聯電容器的傳統方法貴得多，但對無功負荷變化迅速的重要負載來說，采用靜止無功補償裝置的技術和經濟效益還是十分顯著的，隨著電力電子器件與計算機控制技術的發展，動態無功補償器SVC正朝著高電壓和大容量方向發展。所以它應是今后的發展和推廣應用的方向。
參考文獻：
篇（4）
中圖分類號:TM715文獻標識碼:A文章編號:1009-2374 (2010)12-0093-02
功率因數是供用電系統的一項重要技術經濟指標,在電力系統中,隨著變壓器和交流電動機等電感性負載的廣泛使用,電力系統的供配電設備中經常流動著大量的感性無功電流。這些無功電流占用大量的供配電設備容量,同時增加了線路輸送電流,因而增加了饋電線路損耗,使電力設備得不到充分利用。用電設備在消耗有功功率的同時,還需大量的無功功率由電源送往負荷,功率因數反映的是用電設備在消耗一定的有功功率的同時所需的無功功率。作為解決問題的辦法之一,就是采用無功功率補償裝置,使無功功率就地得到補償,提高設備的利用效率。
在電力網的運行中,功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度,我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小,視在功率將大部分用來供給有功功率,從而提高電能輸送的功率。
一、影響功率因數的主要因素
電網中的電力負荷如電動機、變壓器等,屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差,這個相位差(Φ)的余弦叫做功率因數,用符號cosΦ表示,在數值上功率因數是有功功率和視在功率的比值,即cosΦ=P/S。功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度,我們希望的是功率因數越大越好。只有把電路中的無功功率降到最小,才能將視在功率大部分用來供給有功功率,改善供電效率。
許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的,如配電變壓器、電動機等,它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率,因此,所謂的“無功”并不是“無用”的電功率,只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已;因此在供用電系統中除了需要有功電源外,還需要無功電源,兩者缺一不可。
大量的電感性設備,如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關統計,在工礦企業所消耗的全部無功功率中,異步電動機的無功消耗占了60%～70%;而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60%～70%。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%~15%,
它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而,為了改善電力系統和企業的功率因數,變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。 當供電電壓高于額定值的10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,據有關資料統計,當供電電壓為額定值的110%時,一般無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時,無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以,應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
二、無功功率與無功補償
(一)無功功率的產生
在具有電感或電容的電路中,在每半個周期內,電感(或電容)把電源能量變成磁場(或電場)能量貯存起來,然后再把貯存的磁場(或電場)能量釋放返回給電源。這種情況下只是進行能量的交換,并沒有真正消耗能量,我們把這個交換的功率值稱為無功功率。正因為如此,無功功率比較抽象,它在電路中來回流動。盡管無功功率說明一個元件的平均功率為零,但它代表了在電感或電容中儲存及釋放磁場能量或電場能量所需要的真實功率。在電力網中,在電源、電感元件和電容元件之間發生能量的交換。與無功功率相關的能量是儲存的電感性及電容性能量之和。
無功功率決不是無用功率,它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場,使轉子轉動,從而帶動機械運動,電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率,才能使變壓器的一次線圈產生磁場,在二次線圈感應出電壓。因此,沒有無功功率,電動機就不會轉動,變壓器也不能變壓,交流接觸器不會吸合。
(二)無功功率的危害
無功功率的增加,會導致電流增大和視在功率增加,從而使發電機、變壓器及其他電氣設備容量和導線容量增加,也降低了發電機的有功功率的輸出,降低了輸變電設備的供電能力。無功功率的增加,使總電流增大,因而使設備及線路的損耗增加,這是顯而易見的。無功功率的增加,使線路及變壓器的電壓降增大,如果是沖擊性無功功率負載,還會使電壓產生劇烈波動,使供電質量嚴重降低。
無功功率還造成了低功率因數運行和電壓下降,使電氣設備容量得不到充分發揮。所以我們要盡量減小無功功率的影響:(1)大量的電感性設備,如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率;(2)變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%～15%,它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而,為了改善電力系統和企業的功率因數,變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態;(3)供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。當供電電壓高于額定值的10%時,由于磁路飽和的影響,無功功率將增長得很快,所以應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
(三)無功補償
1.補償原理。設補償后無功功率為Qc,使電源輸送的無功功率減少為Q’=Q-Qc,功率因數由cosΦ提高到cosΦ’,視在功率S減少到S’,視在功率的減小可相應減小供電線路的截面和變壓器的容量,降低供用電設備的投資。
可知,采用無功補償措施后,因為通過電力網無功功率的減少,降低了電力網中的電壓損耗,提高了用戶的電壓質量。由于越靠近線路末端,線路的電抗X越大,因此越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。
2.補償的作用。(1)提高電網及負載的功率因數,降低設備所需容量,減少不必要的損耗;(2)穩定電網電壓,提高電網質量,而在長距離輸電線路中安裝合適的無功補償裝置可提高系統的穩定性及輸電能力;(3)在三相負載不平衡的場合,可對三相視在功率起到平衡作用。
三、功率因數與功率效率關系
(一)提高功率因數及相應地減少電費
根據國家頒布的“功率因數調整電費辦法”規定三種功率因數標準值,相應減少電費:(1)高壓供電的用電單位,功率因數為0.9以上;(2)低壓供電的用電單位,功率因數為0.85以上;(3)低壓供電的農業用戶,功率因數為0.8以上。
根據“辦法”,補償后的功率因數以分別不超出0.95、0.94、0.92為宜,因為超過此值,電費并沒有減少,相反造成設備投資增加,有可能造成過補償程度,等效功率因數下降。
(二)降低系統的能耗
功率因數的提高,減少線路中輸送的無功功率,也就減少了線路輸送的電流中無功電流成分,降低了線路損耗及變壓器的銅耗。
(三)減少了線路的壓降
由于線路輸送電流降低,造成線路能耗降低,電能損失與電壓平方成反比,系統的線路電壓損失相應減小,有利于系統電壓的穩定。
(四)增加了供電功率,減少了用電容量費
對原有供電設備在同樣有功功率下,cosφ提高,負荷電流減小,因此向負荷傳輸功率所經過的變壓器、開關、導線等配電設備都增加了功率儲備,發揮了設備的潛力。對于新建項目來說,降低了變壓器容量,減少了投資費用,同時也減少了運行后的基本電費。
(五)電容補償容量的選定
1.集中補償容量確定。先進行負荷計算,確定有功功率P和無功功率Q,補償前功率因數為cosф1,要補償到的功率因數為cosф2,則補償容量QC=P(tgф1-tgф2)。
2.就地補償電容器容量確定。就地補償電容器容量選擇的主要參數是勵磁電流,因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件。負載率越低,功率因數越低;極數愈多,功率因數越低;容量愈小,功率因數越低。但由于無功功率主要消耗在勵磁電流上,隨負載率變化不大,因此應主要考慮電動機容量和極數這兩個參數,才能得到最佳補償效果。
四、盡可能提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是在不添置任何補償設備,采用降低各用電設備所需的無功功率減少負載取用無功來提高工礦企業功率因數的方法,它不需要增加投資,是最經濟的提高功率因數的方法。下面將對提高自然功率因數的措施作一些簡要的介紹:
(一)合理化使用電動機
若電動機長期處于低負載下運行,既增大功率損耗,又使功率因數和效率都顯著惡化。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發,必須正確地合理地選擇電動機的容量。
(二)定期檢修
異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動時對異步電動機無功功率的大小有很大的影響。
(三)同步運行
調節電機的勵磁電流,使其處于過激狀態,就可以使同步電機向電網“送出”無功功率,減少電網輸送給工礦企業的無功功率,從而提高了工礦企業的功率因數。因而只要調節電機的直流勵磁電流,使其呈過激狀態,即能向電網輸出無功,從而達到提高低壓網功率因數的目的。
(四)配變運行
對負載率比較低的配變,一般采取“撤、換、并、停”等方法,使其負載率提高到最佳值,從而改善電網的自然功率因數。
總之,了解影響功率因數的主要因素和提高功率因數的幾種方法,我們可以在應用的過程中,根據具體情況進行分析,在技術經濟上綜合考慮補償方式,從而達到電氣設備經濟運行的目的,帶來技術上的經濟效益和社會效益。
參考文獻
[1]徐進,王曉雪.功率因素測量方法探討[J].西北紡織工學院學報,1995,(2).
[2]林松,胡毅.采用有源功率因素校正的電路研制[J].科技資訊,2006,(8).
[3]王非,李群炬,李偉.高壓電纜對電網無功平衡的影響及相應措施[J].華北電力技術,2007,(6).
[4]曾艷華,沈博,譚超.功率因數補償裝置設計[J].工業控制計算機,2008,(9).
篇（5）
一、變電所無功補償概況
崇明廠區變電所最早建造從2003年就開始了，電容柜都是從變電所投產就開始同步運行，而且是每天24小時不間斷的，受制于電容器的使用壽命比斷路器等產品短很多，經過十幾年的時間，沒徹底更換過的電容器柜問題頻出，這就增加了運行維護的難度。
電力公司對我單位電能收費是根據進線線路分別進行的：崇明元件廠生活區一路，崇明生產區域兩路，其中主體生產用電集中在崇明生產區域，所以我們本文就以崇明生產區域的兩路35KV線路電費情況為調查對象來具體分析。
二、不同等級電壓上的補償
補償在高、低壓兩個電壓等級上，我們具體分析也圍繞這兩個大的方向來進行，
（一）10KV高壓側補償。在這個電壓等級上，堡船207和堡船217都分別有一組高壓電容器組，型號TBB2-10-1800/100BL，額定電流94.5A，補償容量為1800KVA。高壓電容器組采用人工操作的方式，早上，用電進入高峰期時人工合閘，晚上負荷降下來后人工分斷，只能整組的投入或者退出。在高壓側，投入及退出時間點上能把控，容量投入的多少是無法改變的。
（二）低壓側電容補償。根據生產的需要，我們對負荷相對集中處都設立了變電所，根據負荷的多少，在變電所內部都進行了功率因數的補償。生產現場的變電所有24個，其中帶低壓電容補償的變電所有21個，每個變電所電容補償的容量及完好程度有所區別。一部分電容柜因為線路元器件老化、電容本身破損等原因，考慮到安全因素，沒有投入運行，這就有了提升的空間，特別是針對負荷比較大的5.3萬車間、造船碼頭1#及2#變電所、船臺、涂裝一期及二期等變電所等。
提升功率因數對于總電流的下降有一定影響，就相當于增加了變壓器的有功輸出，對用電負荷較大變電所容量能進一步改善。
三、功率因數低原因分析
通過平時工作中觀察以及現場查看，細致周到分析了功率因數低的原因，見圖1。
針對功率因數偏低的情況，根據平時維修及行業經驗進行系統的分析，因為高壓系統和低壓系統電容器在投用、自動化運行、切除等方面完全不同，后續的分析也是分兩部分分別進行。
四、效益分析
（一）減少線路損耗。特別是對于負荷較大的區域，一直以來低壓側電流特別大，功率因數提高了，無功電流就減少，更利于有功電能的輸送，也相當于提升變壓器有功使用容量，更好的為生產現場提供電能。
（二）電力公司給予我公司獎勵。功率因數提高后，可以得到
電力公司用電獎勵。我廠電費是按照：0.90標準電費調整（%）來計算的，由之前統計的兩路數據可以看出功率因數攻關前后的變化 。當功率因數提高后，并做好保持工作，我廠堡船207和堡船217在電力公司拿到的獎勵還是比較可觀的。
五、固措施
篇（6）
0 引言
功率因數是衡量企業供電系統電能利用程度及電氣設備使用狀況的一個具有代表性的重要指標之一，通常使用cosφ表示，我們可以用以下幾項來介紹功率因數的重要性，及提高功率因數的方法。
1 有功功率和無功功率
企業的用電設備大部分都用電磁感應原理來工作的，比如：變壓器、電焊機、電磁感應式電動機等等，它們都是靠電能轉化成電磁能再轉化為電能或機械能來實現的能量轉換，這樣，用電設備就必須從電網上吸收兩種能量，一部分能量用于做功，即前邊提到得機械能或熱能，這部分能量大部分是為了滿足生產和生活的需要，稱為有功功率。另一部分能量用來產生交變磁場，它是變壓器、電焊機或電感線圈形成能量轉換和傳輸的介質，沒有了磁場，就沒有了傳輸能量的介質，從而使能量只能在電源或用電設備內部消耗，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，然而它確實在能量轉換的過程中沒有轉換成其它能量，所以叫作無功功率。有功功率和無功功率都是電能運用所必須的，若有功功率不足，就不能滿足用電負荷的需要，會將電網電壓拉低，系統發電機的轉速變慢，發電頻率降低，影響用電質量，威脅發電廠和各用電設備的安全。若無功功率不足，系統電壓也會降低，電流將會升高，電機過流過熱，會導致用電設備絕緣破壞，甚至燒毀。
2 功率因數
功率因數是衡量企業供電系統電能利用程度及電氣設備使用狀況的一個具有代表性的重要指標之一，通常使用cosφ表示。一個供電設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，但不是真實功率，它的真實功率是由視在功率和功率因數的乘積決定的。所以說功率因數是一個非常重要的供電指標，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高，有功功率分量低就稱為功率因數低，有功功率和無功功率都是靠發電機發出的，然而用電設備所需要的功率會因設備的感性和容性不同而不同，當用電設備是感性時，用電設備的電壓會超前電流90°；當用電設備是容性時，電流超前電壓90°，兩個分量將在一條直線上，但方向相反，用電設備中感性的居多，所以這就需要一個容性的負荷進行無功補償了。
3 有功功率和無功功率的三角關系
上述講的有功功率和無功功率可以用直角三角形的關系來描述：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角，功率因數角的余弦值就是功率因數。無功功率越少，功率因數角就越小，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，能量的轉換效率也就越高。這就提出了一個問題，怎樣減少發電機的無功輸出？或者說怎樣減少感性負何的無功吸收？
4 提高功率因數的意義
由上述3可以看出，要使發電廠和供電所更有效利用資源進行電能的轉換和傳輸，就必須合理的進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，盡量的多發有功，減少無功功率的輸出。那就要提高用電設備的功率因數。當供電系統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的降低，就會引起：①系統中輸送的總電流增大，使電氣元件，如變壓器、電抗器、導線等容量增大，從而擴大了企業投資；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備的有功損耗；③因為系統中的總電流增大，所以電壓損失增大，造成調壓困難；④對發電機來說，轉子溫度升高，發電機達不到預期出力；⑤由于系統電流增大，系統電壓降低，會造成其他設備不能正常出力。所以，我們必須提高供電系統的功率因數。
5 提高功率因數和無功補償
企業的感性負荷大部分是異步電動機，運行時要消耗一定的無功功率，使得電動機和輸電線路的電流增大，如果給電動機增加就地補償電容，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的無功補償計算公式，以供大家參考：
設補償前電動機的無功功率為Q1，補償電容器后的無功功率為Q2，則補償電容器的無功功率為:
Qc=Q1-Q2=P1(tanφ1-tanφ2)=
式中：P1、P2為電動機運行時輸入/輸出的有功功率，η為電動機運行時的效率，φ1、φ2為電容器補償前后的功率因數角。
補償前的功率因數：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe為電動機額定負載時的功率因數，可從產品目錄中查得，k為電機定子電流負載率，k=I1/Ie，其中I1為電機運行時的實測定子電流（A），Ie為電機的額定電流（A）。
補償后的功率因數一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不經濟，確定了所需補償的無功功率Qc之后，那么補償電容量C=
式中：f為電源頻率（Hz），Ue為電機額定電壓（V），Qc為電容補償的無功功率（Var）。
注意：個別補償的電容容量應根據電動機的功率、負載率及電網情況適當考慮，避免過補償或欠補償狀態的出現。
6 補償方式
工業企業中常用的電容器補償方式大概有三種：集中補償、分組補償和單個補償。企業電力系統的補償方式的選擇，要視企業的具體情況而定。比如：從無功就地平衡來說，單個補償的效果最好（單個補償應用于大容量、長期運行、無功功率需要較大的設備，或者輸電線路較長的設備，不便于實現分組補償的場合，這種方式可以減少配線電流，導線截面，配電設備的容量），不論采取什么樣的補償方式，補償電容必須選擇適當，而這一切都是為了提高電力系統的功率因數。
7結束語
根據功率因數進行的無功補償可以有效的提高設備的利用效率，減小了企業的初期投資，對企業供用電的穩定性有著深遠的意義。
篇（7）
隨著現代工業的發展，人們對電能的需求量越來越大，對電能質量的要求也越來越高。目前電力網中的電力負荷如感應式異步電動機、變壓器等，大部分屬于感性負載，在運行過程中需要向這些設備提供相應的無功功率，使電網的功率因數降低。為了對電力負荷設備進行更好的監測，針對具體情況采取相應的措施，有必要對電網的功率因數進行檢測。在三相電網的功率因數測量中，一般假設電網是三相平衡的，此時任意一相的功率因數就相當于三相系統的功率因數。由于測量單相功率因數需要中性點（如果采用三相四線制），在某些應用場合有很大的不便，因此本文提出了通過采樣三相中一相的電流以及另外兩相的線電壓之間的相位差來得到三相系統的功率因數的檢測方法。
由于利用該方法測量功率因數的接線方式有12種，每種接線方式的相位關系又不一樣，所以功率因數的計算以及超前滯后的判斷方法也有些差別。因此如何使功率因數的檢測與接線方式無關將成為一個重點。由于相關文獻較少，因此對與接線無關的三相功率因數檢測方法進行研究有著重要意義。
本文利用電網三相電壓、電流間的相位角關系，通過直接檢測相電流相鄰的方波信號上升沿的時間差以及相電流和線電壓的相鄰的兩個方波的上升沿的時間差，來確定功率因數以及功率因數的超前滯后情況，從而得到了一種與接線無關的三相功率因數檢測方法。
1工作原理
設三相的電壓分別為Ua、Ub、Uc，電流分別為Ia、Ib、Ic，假設電網三相平衡，則它們的表達式如下：
Ua＝UmSinωt
Ub＝UmSin(ωt－120°)
Uc＝UmSin(ωt＋120°)
Ia＝ImSin(ωt－φ）
Ib＝ImSin（ωt－φ－120°）
Ic＝ImSin（ωt－φ＋120°）
式中，Um表示每相電壓幅值，Im表示每相電流幅值，ω表示角頻率，表示相電流滯后相電壓的相角（功率因數角）。由此可以得到：
其中，－Ia表示負A相電流，－Ib表示負B相電流，－Ic表示負C相電流。可見，采用其中一相的相電流和另外兩相的線電壓之間的相位差來測量功率因數的接線方式有12種，分別為：Ia，Ubc；Ia，Ucb；Ib，Uca；Ib，Uac；Ic，Uab；Ic，Uba；－Ia，Ubc；－Ia，Ucb；－Ib，Uca；－Ib，Uac；－Ic，Uab；－Ic，Uba。下面以Ia，UbcI型接線和Ia，UcbII型接線兩種接線方式來討論的計算。
1．1I型接線φ的計算
設α為Ubc滯后Ia的相角，由于Ia滯后Ua的相角為φ，而Ubc滯后Ua的相角為90°，所以有α＝90°－φ。針對三種負載情況，α表達式如下：
在電路設計中，若把A相相電流和Ubc線電壓的采樣信號放大后，再進行上升沿過零觸發，即可得到反映相位的方波信號。針對純阻性負載、容性負載和感性負載，經過上升沿過零觸發后可得到相電流和線電壓的方波信號，從而得到如圖1（a）所示的一組波形，從上到下分別為相電流與線電壓的正弦波、上升沿過零觸發后的方波、純阻性負載電流與電壓上升沿時間差、容性負載電流與電壓上升沿時間差(圖中取φ＝－45°)、感性負載電流與電壓上升沿時間差(圖中取φ＝45°)。τ為相電流與線電壓的上升沿的時間差，τ的寬度隨φ的變化而變化。
圖1A相相電流與線電壓波形圖
設T為正弦波的周期，則τ和T滿足下面的表達式：
顯然，α＝（τ／T）×360°。根據α與的關系，可以得到：
因此，針對A相電流Ia和線電壓Ubc的接線方式，超前滯后的判斷和相位角的絕對值｜｜的計算表達式如下：
T／4＜τ≤T／2，超前；
0≤τ＜T／4，滯后；
｜φ｜＝｜（τ／T）×360°－90°｜（1）
1．2II型接線的計算
設α為Ucb滯后Ia的相角，由于Ia滯后Ua的相角為，而Ucb滯后Ua的相角為270°，所以α＝270°－。針對三種負載情況，有如下表達式：
同理，按照Ia、Ubc的分析方法，可以得到如圖1（b）所示的一組波形。此時τ和T滿足下面表達式：
顯然，α＝（τ／T）×360°。根據α與角的關系，可以得到：
因此，針對A相電流Ia和線電壓Ucb的接線方式，超前滯后的判斷和相位角的絕對值｜｜的計算表達式如下：
3T／4＜τ≤T，超前；
T／2≤τ＜3T／4，滯后；
｜｜＝｜τ／T×360°－270°｜（2）
1．3與接線無關的功率因數測量原理
采用同樣的分析方法，可以發現－Ia，Ucb；Ib，Uca；－Ib，Uac；Ic，Uab；－Ic，Uba等五種接線方式的相對位置的波形圖與Ia，Ubc接線方式的一樣，其的計算同式（1）；而－Ia，Ubc；Ib，Uac；－Ib，Uca；Ic，Uba；－Ic，Uab等五種接線方式的相對位置的波形圖與Ia，Ucb接線方式的一樣，其的計算同式（2）。
因此，直接檢測相電流的兩個相鄰的方波信號上升沿的時間差，即可得到周期T；檢測相電流線電壓的相鄰的兩個上升沿過零觸發方波的上升沿的時間差，即可得到時間τ；根據τ落在周期T的范圍可確定接線方式是屬于I型還是II型，然后參照相應的計算公式可以很容易算出相位角以及超前滯后情況，從而得到三相系統的功率因數，這樣就可以做到功率因數的檢測與具體的三相接線方式無關。
2信號的獲取
由與接線無關的三相功率因數測量方法的工作原理可知，獲取三相電網中一相的相電流和另外兩相的線電壓信號是本測量方法實現的一個重點。下面簡述該測量方法的信號獲取過程。
篇（8）
中圖分類號：TN8 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）23-0364-01
一、提高功率因數的意義
改善企業用電的功率因數（即無功功率補償）是企業節約電能的重要課題，因此應給予足夠重視，并采取相應的技術措施以提高功率因數。由于企業采用大量的感應電動機和變壓器等用電設備，通過磁場，變壓器才能改變電壓并且將能量送出去，電動機才能轉動并帶動機械負荷。全國供用電規則還規定了在電網高峰負荷時，用戶的功率因數應達到的標準：高壓供電的工業用戶和高壓供電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為0.90以上；其他100KVA（KW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數為0.85以上；農業用電，功率因數為0.80以上。凡功率因數不能達到上述規定的新用戶，供電部門可拒絕供電。因此對無功功率進行補償，提高企業用電的功率因數具有重要的意義。
提高功率因數對企業和電力系統的好處如下：
（1）提能夠降低生產成本、減少投資、改善設備的利用率
1.1 功率因數可以表示成下述形式
越高，所需視在功率越小。而當有功負荷一定時，若功率因數值越大，可知無功負荷就越小，充分發揮了發、供電設備的生產能力，提高了經濟效益。在發電和輸、配電設備的安裝容量一定時，提高用戶的功率因數相應減少無功功率的供給，則在同樣設備的條件下，電力系統輸出的有功功率可以增加。
（2）減少網絡中的電壓損失，提高供電質量
由于用戶功率因數的提高，使網絡中的電流減小，因此網絡的電壓損失減少，網絡未端用電設備的電壓質量提高。
二、提高功率因數的方法
功率因數等有功功率除以根號下有功功率的平方與無功功率的平方之和。當有功功率一定時，若減少無功功率便可以提高功率因數。交流用電設備、電動機、變壓器等建立磁場需要激磁無功功率，同時還消耗漏磁無功功率。
（一）提高功率因數方法如下：
（1）選氣隙小、磁阻小的電氣設備，如選電動機時，若沒有調速和啟動條件限制，應盡量選擇鼠籠型電動機。
（2）同容量下選擇磁路體積小的電氣設備。如高速開啟式電動機，在同容量下，體積小于低速封閉式和隔爆型電動機。
（3）根據負荷選用相匹配的變壓器。電力變壓器一次側功率因數不但與負荷的功率因數有關，而且與負荷率有關1若變壓器滿載運行，一次側功率因數僅比二次側降低約3～5%；若變壓器輕載運行，當負荷小于0.6時，一次側功率因數就顯著下降，下降達11～18%，所以電力變壓器的負荷率在0.6以上運行時才較經濟，一般應在60%～70%比較合適，為了充分利用設備和提高功率因數，電力變壓器一般不宜作輕載運行。當電力變壓器負荷率小于30%時，應當更換成容量較小的變壓器。
（二）電氣設備運行合理
（1）正確選用異步電動機的型號與容量。據有關資料介紹，我國中小型異步電動機的用電負荷約占電網總負荷的80%以上，幾個主要電網中，電動機所耗能占整個工業用電量的60%～68%左右，因此做好電動機的降損節能具有十分重要的經濟意義，正確選用異步電動機，使其額定容量與所帶負載相配合，對于改善功率因數是十分重要的。在選型方面，要注意選用節能型，淘汰高能耗的電動機，并依據電機機械工作對啟動力矩、啟動次數、調速等方面的具體要求，選用不同的型號。電動機的效率η與功率因數cosφ是反映電動機經濟運行水平的主要指標，都與負載率β有密切關系。GB/T12497-90 對三相異步電機三個運行區域規定如下：
當β
（2）合理調度安排生產工藝流程，限制電氣設備空載運行。生產時間要躲開高峰時間，降低高峰用電量。
（3）提高維護檢修質量，保證電氣的電磁特性符合標準。
（4）進行技術改造，降低總的無功消耗。
三、人工補償無功功率
企業為了使功率因數達到國家要求的規定值（0.90）以上，一般都采用并聯電容器的方法進行人工補償，電力電容器具有投資省、有功功率損失小、運行維護方便、故障范圍小等優點。
四、綜上所述，提高功率因數必然對國家的能源利用、企業的經濟效益起到促進作用，是保證電力系統電能質量、電壓質量、降低網絡損耗以及安全運行所不可缺少的條件。應根據不同情況采取相應措施來提高功率因數，降低無功損耗，從而提高經濟效益。
參考文獻
篇（9）
交流電路中，電源提供的總功率為視在功率S；在電阻性元件（R）上的電功率稱有功功率P；而損耗在電感性元件（L）及電容性元件（C）上的這部分電功率稱無功功率Q。同時它們之間有著以下關系。無功功率則給電網帶來額外負擔，并且因功率因數的高低關系電源的電壓損失和電壓波動，嚴重時，會導致設備損壞，系統解列。而在《供電營業規則》中也強調了這一點。
1 功率因數的定義
交流電路中有功功率占視在功率的比率稱功率因數cosφ，即cosφ=P/S.功率因數的大小與電路的負荷性質有關。而電力系統中的負載大部分是感性的，電感或電容性負載也同時存在，導致功率因數都小于1。為了最大程度電網和設備的利用率，就必須提高其功率因數。
2 功率因數低的危害
功率因數低會增加供電線路的功率損失，降低輸電效率。功率因數低造成供電線路的電壓損失導致供電質量下降。連鎖反應影響到發、供、用電設備的效率。從而增加供電企業投資成本。而供電企業對功率因數的考核，用電企業加大電費支出。
3 影響功率因數的幾點重要因素
3.1 電力變壓器和異步電動機運行不合理
變壓器的空載會產生大量的無功功率，因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應在長期低負載或空載狀態下運行。在實際中由于變壓器容量過大和臺數選擇不當，導致功率因數的下降。而企業中的異步電動機在額定負載在75%時，功率因數為 0.85，而空載時功率因數僅0.2-0.3，若長期處于低負載下運行，功率損耗增大，也會使功率因數明顯降低。
3.2 用電設備自身的功率因數低
時代在發展，節能燈逐漸成了主流產品，加上社會的大力推廣節能燈也讓大家越來越接受，但這類照明用電的功率因數一般在 0.6-0.7左右，功率因數比較低。節能燈雖然可以節約有功電力，但消耗了大量無功電量。
3.3 補償切換不及時，負荷偏相調整不及時
一些企業為節約成本，聘請一些工資相對便宜的臨時電工。而這些電工經常身兼數職，加上專業水平并不達標，造成客戶設備長期無人管理維護，導致電力設備不能處于最佳狀態運行。
4 提高功率因數的方法及措施
提高功率因數的方法主要有兩種：一是提高自然功率因數，減少用電設備對無功的需要，二是采用無功補償，在用電設備處安裝能夠提供無功電力的設備，使無功功率就地得到補償。
4.1 提高自然功率因數
（1）合理選用電動機的型號、規格和容量，使其接近滿載運行，防止“大馬拉小車”。
（2）合理配置變壓器，恰當地選擇其容量。對負載率小于30%的變壓器，在考慮供電安全的前提下，采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值。
（3）安裝空載斷電裝置，避免電動機或設備空載運行。但是對于那些靜止力矩大、啟動時間長的機械，若停車時間不長，就不宜安裝空載限制器，以免引起頻繁停車，損傷機械設備。
（4）變壓器各項負荷設計均衡。負荷均衡可以減少變壓器阻抗中的無功損耗，提高負荷的自然功率因數。
4.2 加裝無功補償
當企業依靠提高自然功率因數的辦法已不能滿足其對功率因數的要求時，工業企業需裝設無功補償裝置，對功率因數進行人工補償。
（1）就地補償。就地補償是將并聯補償電容器組裝設在需要進行無功補償的各個用電設備旁邊。也稱之為分散補償。這樣的效果是能夠補償安裝部位前端的線路及變壓器的無功功率。其優點是補償范較大，效果明顯。而投資較大，也成了最大的弊端。
（2）集中補償。目前大多數企業采用的另一種無功補償方式，是低壓配電側進行集中補償。這種方式中的無功補償裝置是采用低壓并聯電容器柜，其容量多在幾十至幾百kvar不等。它是根據用戶負荷的實際波動，控制投入相應數量的電容器來進行跟蹤補償。其主要目的是實現用戶所需無功功率的就地平衡，提高專用變用戶的功率因數，同時還能在相當程度上保障該用戶的電壓水平。
5 選擇多元化，合理補償無功功率
無功補償的原則是：全面規劃，合理布局，分級補償，就地平衡。在實際工作中，我們應嚴格遵循，并以此為切實做好無功補償工作的立足點和工作思路的出發點。實踐中，更應根據具體情況綜合采取補償方式相結合：
（1）總體平衡與局部平衡相結合。即既要滿足全網的總無功平衡，又要滿足分線、分站的無功平衡。
（2）集中補償與分散補償相結合，且以分散補償為主，這就要求在負荷集中的地方進行補償，對用電設備處進行分散補償，其目的是盡可能做到無功就地平衡，減少其長距離輸送。
（3）降損與調壓相結合，以降損為主。這是針對線路長、分支多、負荷分散且功率因數低的線路。其顯著特點是負荷率低且線路損失大，對這類此線路進行無功補償，可明顯提高其供電能力。
6 結語
功率因數低給企業、國家造成的經濟損失是不容忽視的。提高功率因數是一項系統工程，它需要企業內、外的通力協作，合理的選擇補償方式，減少投資成本，才能達到增效益的目的。對供用電雙方和社會經濟效益來看，都是一件利國利民的好事。嚴峻的現實告訴我們，企業的生存與發展不僅要抓好生產，還要提高自我用電意識，才能提高企業經濟效益。
參考文獻：
篇（10）
居民生活和工業用電量的逐步增加，電力資源日益緊張，相關節能降損的要求愈來愈受到國家和社會的重視。在供電系統中，合理采用節能技術，提高相關工作效率和供電效率，想方設法減少能力損耗是當前供電電路進行工作時需要考慮的主要部分。供電系統中可采用的節能降損的技術可以從多方面來開展，變壓器功率損耗便是其中一種，主要有改善功率因數，選擇節能變壓器，合理調配變壓器的負荷和容量，選擇運行方式提高工作效率。本文主要針對變壓器功率因數的改善來實現節能降耗的目的。
一、 功率因數相關問題
變壓器運行時所帶實際負荷與其額定功率的比值稱為負載系數，運行時的功率損失簡稱功耗，每傳輸單位電功率的損耗叫功率損耗率并簡稱功耗率。變壓器等設備中功率是重要的參數，功率因數是在供電系統中采用的重要技術指標。在電器工作過程中，一方面消耗有功功率，另一方面有大量的無功功率被輸送給負荷，功率因數便是反應用電設備在消耗有功功率時所需要的無功功率。對負荷來說，用電設備多為感性負載，功率因數相對降低，便影響變壓器和線路的良好運行造成較大的浪費。
二、無功功率和功率因數的調整
在供電電路中可以通過配置合理的無功功率補償設備，提高系統的功率因數，降低損耗，達到節約電能的目的。
1) 無功功率和功率因數的關系
功率因數是指交流電路中電壓與電流的相位差的余弦，用符號cosΦ表示，在數值上是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。
無功功率是指在電器運行中根據電磁感應原理，為了建立相應的工作條件，如變壓器依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。所謂"無功功率"并不是"無用"的電功率，而是它的功率并不轉化為使用的熱能、機械能；因此供用電系統中除了需要有功電源，還需要無功電源，兩者缺一不可。無功功率在電路系統中占用供配電設備的規模容量，同時增大了線路損耗，容易造成輸電電網電壓下降，影響電能傳送質量和電網的經濟高效運行能力。
功率因數衡量電氣設備運行效率高低的重要參數，如與電路的負載有密切的關系，功率因數較低，說明在工作中，用于交變磁場轉換過程中使用的無功功率較大，設備電能的利用率較低，線路供電損失較大。在相關管理標準中，對用電電氣和單位的功率因數具有相應的標準要求。
提高電器的功率因數，要增加相應的無功功率補償設備降低無功功率損耗，在提高電氣的功率因數的方案中，通常采用靜電電容器的方式來實施。靜電電容器重量輕、投資少、故障范圍小、安裝方便、易于維護、有功功率損耗小等，在運行中能夠具有自動控制的優點。安裝靜電電容器的方法在供用電系統中和相關電氣設備中得到廣泛的應用。
2) 變壓器功率因數與有功功率損耗的關系
變壓器運行過程中，需要損耗相當的無功功率，通常銅損耗和負荷視在功率的平方成正比，視在功率和變壓器的功率因數成反比。通過提高功率因數可以降低視在功率，進而降低變壓器運行過程中損耗的無功功率，提高運行效率。
3)功率因數與變壓器容量關系
變壓器工作過程中，應確保負載系數接近或等于最佳負載系數，變壓器輸出有功功率時，需用容量與變壓器功率因數成反比，在輸出一定的有功功率時，提高功率因數可以降低變壓器的需用容量，進而提高變壓器的供電能力。一是額定容量滿足最大負載需要，另一個是選擇變壓器負載系數在經濟節能區，負荷長期發展的要求。對于較難符合的負載需要采用一大一小的方式實現輪番供電以滿足經濟運行，達到節能降耗的目的。
在具體設計和施工過程中，需要按照實際用電電器的性質和參數波動情況，給出變壓器運行狀態，使得負荷處在變壓器的經濟范圍內運行，可以根據變壓器次級電流表監視和對照，采用調整負荷或功率因數的方式，實現運行的高效和節能。
4)功率因數與線路的有功功率損耗
篇（11）
0引言 焦煤自供電網在2002年將東西部聯網并通過馮營電廠的韓營東線、韓營西線與國網并網。聯網后自網功率因數低長期存在倒吸國網無功功率現象。目前集團公司各礦所用的用電設備絕大多數都是基于電磁感應原理而工作的變壓器、電動機、冶煉爐等，這些設備除消耗必要的有功功率外，還必須要消耗或占用相當大的無功功率。資料顯示，循環在工礦企業電網中的無功功率，一般達到相當于有功功率值的65%――110%，工礦企業6――10kv母線功率因數僅有0.65---0.84，無功功率環流所造成的損耗是極為可觀的。因此提高功率因數，降低網損勢在必行。
1、現場數據分析
1.1天官區變電站、九里山變電站現場實際情況如下：
1.1.1天官區變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數0.85。九里山變電站35kv變壓器一臺運行、另一臺備用。加裝無功補償裝置前功率因數0.72.
1.2無功補償技術能夠借助于無功補償設備為用電系統設備提高一定的無功功率，以提高用電設備乃至整個系統的功率因數，改善供電質量，提高供電效率，減少電費開支，降低生產成本，從而提高企業的經濟效益。例：將1000kvA變壓器的功率因數從0.8提高到0.98時：
補償前：1000×0.8=800kw；補償后：1000×0.98=980kw。同樣一臺1000kvA的變壓器，功率因數改變后，它就可以多承擔180kw的負荷。天官區變電站、九里山變電站是集團公司整個自供電網架通東西聯網的110kv樞紐變電站。天官區變電站、九里山變電站功率因數低，那么整個自供電網功率因數也低，嚴重影響礦井安全。鑒于此，對天官區、九里山變電站展開研究以提高自網功率因數。詳見圖1。
1.3九里山變電站分析 ： 演九二線路功率因數0.85，演馬升壓站側演九二線路功率因數0.91，但演東線功率因數0.98，故，九里山變電站需要加裝功率補償裝置。九里山變電站6kv母線側功率因數應由0.68補償到0.95，實際有功功率為3000kw。（演九Ⅰ線路不考慮補償原因是九九線路功率因數0.95；九羅線路不考慮補償。）因此，九里山變電站6kv母線側無功補償為Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山變電站加裝TSC+HVC動態無功功率補償裝置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；補償前功率因數0.68，補償后功率因數達到0.97。詳見圖2
1.4天官區變電站分析：天官區變電站6kv母線功率因數由0.85補償至0.95，實際有功功率為2000kw。則：天官區變電站6kv側補償為：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官區變電站加裝DWZB-2000電壓型無功自動補償成套裝置；該裝置的原理是根據電容器無功功率輸出與電容量、頻率、電壓參量的關系，即Q=2πfcu通過調節電容器的端電壓來調節其無功功率輸出，滿足系統無功功率的需要。達到穩定電壓提高功率因數。容量為1500kvar；加裝無功功率補償裝置后功率因數達到0.99。詳見圖3
2提高功率因數的優點
2.1通過改善功率因數，減少了線路中總電流和供電系統中的電氣元件，如變壓器、電器設備、導線等的容量，因此不但減少了投資費用，而且降低了本身電能的損耗。
2.2減少供電系統中的電壓損失，可以使負載電壓更穩定，改善電能的質量。
2.3在補償的同時可以動態抑制系統諧波,改善電壓畸變率.
2.4可以提高電氣設備效率,增加變壓器帶載容量。舉例說明：天官區變電站：將5000KVA變壓器的功率因數從0.85提高到0.99時：補償前：5000×0.85=4250KW；補償后：5000×0.99=4950Kw。功率因數改變后，它就可以多承擔7000KW的負載。九里山變電站將10000KVA變壓器之功率因數從0.72提高到0.98時：補償前：10000×0.72=7200KW；補償后：10000×0.98=9800KW。功率因數改變后，它就可以多承擔2600KW的負載。
2.5減少了用戶的電費支出；透過上述各元件損失的減少及功率因數的提高,減少了電費的支出。
2.6改善電能質量：電力系統向用戶供電的電壓，是隨著線路所輸送的有功功率和無功功率變化而變化的。當線路輸送一定數量的有功功率，若輸送的無功功率越多，線路的電壓損失越大。即送至用戶端的電壓就越低。當用戶功率因數提高以后，它向電力系統吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質量。
