摘要 论述了功率因数与线损的关系，介绍了提高功率因数后计算降损效益和提高功率因数的方法，以及并联无功补偿电容器补偿电容量的计算方法。
关键词 功率因数 补偿电容器 降低能耗
1 引言
在电力系统中，电力用户由于大量采用感应电动机和其它电感性用电设备，除吸收系统的有功功率作功外，还需要电力系统供给大量无功功率。这些无功功率经过多级送电线路、变压器的输送和转换，又造成无功功率的损失，使电网功率因数下降。这不但降低了发供电设备的出力，造成电网电压的波动，也增大了电能损耗，因此，在电力用户中，提高功率因数，减少无功电力消耗，对节能降耗具有十分重要的意义。
2 功率因数与线损的关系
功率因数是指有功功率与视在功率之比：
cos φ=P/S
(1)
功率因数的大小，是随负荷的性质和有功功率在视在功率中所占的比例决定的。在感性负荷的电路中，功率因数在0与1之间变化，即0＜cos φ＜1。如果用户负荷所需的无功功率(包括变压器的无功功率损耗) 都能就地补偿，就地供应，供电可变损失就可以大为降低，电压质量也相应得到改善。用户装设了并联电容器，负荷功率因数从cos φ1提高到cos φ2，当输送的有功功率和电压不变时，供电线路和变压器的损耗
有所降低，其降低的百分数ΔP 可用下式计算
(2)
供电线路有功功率损耗减少的数值为ΔP L
(3)
变压器铜耗减少值为ΔP cu
(4)
式中P ——输送有功功率，kW ；
U ——线路电压，kV;
R ——线路电阻，Ω；
ΔP cur ——变压器额定铜损，kW ；
S 1——变压器运行负荷，kVA ；
S r ——变压器额定容量，kVA 。
电力用户安装了容量为Q B 的无功补偿设备后，在投运时间t 内所节约的有功功率损耗电量ΔW 可近似地按下式计算。
ΔW=KQB t
(5)
式中K ——无功功率经济当量，W/var。
如果计算K 值有困难，可参照表1所列数字进行计算。
可按(2)式计算成如表2的关系。由表中可以看出，功率因数的提高对降低线损的效益是很明显的。例如，当功率因数从0.8提高到0.95，有功功率损耗降低可达29%。即使从0.9提高到0.95，有功功率损耗也降低10%。
表1 无功功率的经济当量
变压器安装地点的特征K(/W. var -1) 最大
负载时最小
负载时 直接由发电厂母线供电的变压器0.020.02 由发电厂供电(发电机电压) 的线路变压器0.070.04 由
区域线路供电的35～110 kV降压变压器0.100.06 由区域线路供电的降压变压器0.050.03
表2 提高功率因数与降低线损的关系
cos φ由右边数值
提高到0.950.60.650.70.750.80.850.9 线损降低的百分数/%[1**********]010
另外，提高功率因数还能提高线路或设备输送有功功率的能力，从而可减小发供电设备的装机容量和投资；并能提高线路电压，改善电能质量。对用户来说，由于供电部门对用户实行按功率因数调整电费的办法，当功率因数高于其规定标准的，电业部门给予奖励，减收电费；低于规定标准的予以罚款，加收电费。所以提高功率因数可减少企业电费开支，降低产品成本。
3 提高功率因数的方法
提高功率因数最常用的方法就是在需要无功的用电或供电设备上并联无功补偿电容器，这样，上述设备所需要的无功功率，便可由并联电容器供给。
由原来的功率因数补偿到所需要的功率因数，需要并联的电容器容量可用下式计算：
(6)
式中Q ——应补偿的无功功率，kvar ；
P ——最大负荷月的平均有功负荷，kW ；
cos φ1——补偿前的功率因数；
cos φ2——补偿后的功率因数。
在实际应用中，可根据事先计算好的表格查出所需补偿的无功容量(表略) 。
人工补偿无功功率的方法，除采用并联电容器外，在电力部门还有用同步调相机补偿的。由于同步调相机投资高，有功功率损耗大(比电容器大5～10倍) ，运行、维护管理都较复杂，工矿企业很少采用。但用户使用的绕线式异步电动机可以同步化运行(即将绕线式异步电动机的转子绕组通入直流励磁电流，实现同步运行) ，提高用户的功率因数，特别是大功率容量的电动机实现同步运行经济效果更好。但异步电动机同步化也有其不足之处，如在重负载情况下(负载超过60%～80%时) ，牵入同步较困难，同时容易失步；操作过程较为复杂，宜用于起停少的负载；同时需要增加一套整流装置，增加了维修工作量。用户要避免“大马拉小车”(即大电动机拖动小负载工作) ，因此“大马拉小车”会导致负荷的功率因数下降，增加了耗电量。运行电动机的负荷一般要求达到额定容量的70%以上，运行才是经济的。
作者单位:广西电力试验研究院 南宁市 530023