如何理解功率因数的提高
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中国电力教育 2 0 1 o#-管理论丛与技 术研 究专刊 如何理解功率因数的提高 袁卫华(保定电力职业技术学院,河北 保定0 7 1 0 5 1)摘要:文章介绍功率因数过低造成的危害,引出提高功率因数的方法,通过相量 图和功率三角形的分析,加深理解 功率因数的提高及提高功率因数的实质。关键词:功率因数;无功补偿;相量;功率三角形 功率因数(c o s o 表示)是电力系统很重要的概念,它 是电力网中线路的视在功率 S供给有功功率 P的消耗所占 百分数。虽 然它很抽 象,但 它 与我们 的生 活息息 相 关,如 照明的 日光灯就存在功率 因数 问题。功率因数过低有哪些 危害?感性负载两端并联 电容后功率 因数怎样就提高 了 呢?这是 电力 专业 的学生普 遍提 出的疑 问。现从 以下几 个 方 面帮 助大家理解功率 因数 的提高。一 提高功率 因数 的意义 发供 电部 门 的视在 功率 S除 了要供 给用 户有 功功 率 P 之外,还要供给用户无功功率 Q。视在功率 S、有功功率 P、无 功功 率 Q三 者 之 间的 关系 如 图 1 所 示,由图 1 可 知 S =J p +9 ,尸=S c o s ,Q=Ss i n I 图1 图2 负载从 电源接 受的有功功 率 P=UI C O S =S C O S ,当 C O S 妒:1(负载为纯阻性),P=S、Q=o;而实际用户的负 载多是感应 电动机、日光灯等感性负载,即C O S 1,P 0,功率 因数 越低,无 功 比例越 大,对 电力 系统 运行越不利。主要 影响如 F。1 负载的功率因数过低时,电源设备的容量不能充分 利用 电源设备是根据预定的额定 电压 和额定 电流,v 设 计的,它们具有一定的额定容量=,它代表电机的额 定容量 在数值 上等 于允 许发 出的最 大有功 功率。电源设 备 向用户提 供 的有功功 率 P是 由用户 的功率 因数决 定 的,即 P=C O S 。当负 载 的C O S =1 时,P=,发 电机 的容 量 得 到 了充 分利用;当C O S 妒 1时,P C O S -,故功率因数得 到改善。2 相量图分析 图5未并联电容之前 图6并联电容之后 电路如图3,未并联电容之前,电路的总电流,就是负 载的电流,超前于,的相位差就是负载的阻抗角,其 相量 图如 图 5所示。并联 电容 C之后,电路 的相量 图如图 6所示,从图6中可以看出,并联电容后电路的端电压 和 电路中的总电流,之间的相位差由原来的 t 变成了,且 C O S -,功率 因数提 高了,这是 由于 电容 电流,c 抵消了 的部分无功电流五 ,从而使总电流有效值 减小,U、,相位差变小,C O S 增大。但电感性负载的电流 有 效 值 为 赢,功 率 因 数 为 C O S-,两 者在并联 电容前后都未改变,这是因为负载参数 R、X和 所加 电压 U都未改变的缘故。由于电容器不消耗电能,所 以并联电容前后,负载有功功率也不变(:坪R)。3 并联电容的大小 用并联电容来提高功率因数,通常采用“欠补偿”(Q ),一般补偿到功率因数为 0 9左右,而不是补偿到 更高,因为补偿到功率因数接近于 1 时,所需的电容较大,增加设备的投资,反而不经济。电容 C的计算由图4推导:=P,t a n 9=Bt a n9:QQ t=(t a n l t a n 2)Q c=U c o C=(t a n 一 t a n 2),1一月(t a n I t a n:)一一 国 通过以上分析可知,我们所讲的功率因数的提高,是 指提高整个电路(或电力系统)的功率因数,而不是指提 高某个电感性负载的功率因数(如C O S 未变)。功率因数 提高后,视在功率S 减少了,即本电路需要的容量减少了,发 电机就可以带更多的负载;另一方面,视在功率S 减少 了,可相应减少供电线路和变压器的容量,降低了供用电设备 的投资;同时 电路中的总电流 I 减小了(如 图6,厶),因而减少 了功率损失。三 无功补偿意义重大 改革开放以来,照明用电上推广荧光灯和节能灯,这 些灯具的功率因数仅为 0 6,它虽然节约了有功电力和电量,但“消耗”了大量的无功电力和 电量,不采取补偿措施是 不妥当的。家用电器的迅速普及,其功率因数一般在 0 7 左右,也“消耗”了大量的无功。无功补偿可提高电网电 压水平、降低线路损耗、改善电厂功率因数、增强系统稳 定性。它是维持电网稳定、经济运行的重要技术手段。无 功补偿节能技术已得到了广泛应用和推广,如过励同步电 动机及同步补偿机等都可以用来提高功率因数。在 如今大力提倡“节能减排,低碳经济”的社会生活中,让我们充分认识提高功率因数的意义和方法,积极采用补 偿电容器进行合理的补偿,以取得显著的经济效益,为社 会服务做出应有的贡献。(上接第5 5 2页)科学施工,如在张力放线时,被展放导线的线轴距张力机 应在 7 l 0米之内。导线与张力机的导轮的各夹角不得大 于 1 O。,放线架、张力机、第一过线轮中心尽量在一条线上,如图 3 所示。(3)积极开展碳纤维导线投运后的运行维护研究工作,碳纤维导线常规的标修、测零、调爬和进入导线进行带电 作业等常规作业方法是否会对导线构成伤害,以及智能电 网的在线监测设备安装是否可行,目前国内外尚无成熟的 运行经验和检修方法,需要我们从事输电线路行业的专业 人员积极开展此导线投运后的运行维护研究工作。
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