用電功率因數(shù)是指用電負荷的有功功率與視在功率的比值。電力用戶用電設備，如變壓器、感應電動機、電力線路等，除從電力系統(tǒng)吸取有功功率外，還要吸取無功功率。無功功率僅完成電磁能量的相互轉換，并不作功。無功和有功同樣重要，沒有無功，變壓器不能變壓，電動機不能轉動，電力系統(tǒng)不能正常運行。無功功率的消耗導致用電功率因數(shù)降低，因而占用了電力系統(tǒng)發(fā)供電設備提供有功功率的能力，或增加了發(fā)送無功功率的設施，同時也增加了電力系統(tǒng)輸電過程中的有功功率損耗。因而世界各國電力企業(yè)對電力用戶的用電功率因數(shù)都有要求，并按用戶用電功率因數(shù)的高低在經(jīng)濟上給予獎懲。

隨著經(jīng)濟的日益發(fā)展,電力需求不斷提高,伴隨而來的突出問題是能源無效的巨大消耗,資源利用率低下1電力系統(tǒng)是一龐大的系統(tǒng),其電能損耗的數(shù)值相當可觀,能源的合理配置是極需解決的問題。功率因數(shù)是決定發(fā)供電系統(tǒng)經(jīng)濟效益的一個極為重要的因素,它直接反映了系統(tǒng)中有功功率與無功功率的分配1對于發(fā)供電系統(tǒng)來說,對負荷不但要求有高的負荷率,而且也要求有高的功率因數(shù).

1、電力網(wǎng)絡的功率因數(shù)

電力網(wǎng)絡除了要負擔用電負荷的有功功率P,還要負擔負荷的無功功率Q1有功功率P、無功功率Q和視在功率S之間存在下述關系:

S=P2+Q2而P與S之比即:PS=cosφ

被定義為電力網(wǎng)絡的功率因數(shù),其物理意義是線路的視在功率S供給有功功率的消耗所占百分數(shù)1在電力網(wǎng)的運行中,我們所希望的是功率因數(shù)越大越好,如能做到這一點,則電路中的視在功率將大部分用來供給有功功率,以減少無功功率的消耗

2、低功率因數(shù)的不利表現(xiàn)

2.1、電流大對于一個給定的負荷,當供電電壓一定時,則功率因數(shù)越低,電流就越大,因為;Ic=P3Ucosφ

(1)式中:P為用電負荷的有功負荷;U為線電壓1

可見,供電電流Ic與功率因數(shù)成反比。我們知道,發(fā)電機與變壓器的額定容量都是正比于其輸出電流,從而也就反比于功率因數(shù),所以,在供出同樣功率的條件下,電壓一定時,功率因數(shù)越低,則要求發(fā)電機與變壓器的容量也就越大,因此,發(fā)電機與變壓器的投資也就越高。

2.2、銅損大在一定的負荷下,輸電線路功率因數(shù)低時,其銅損大1線路損失公式如下:P=3I2c×R×10-3(kW)

把(1)代入其中就得到：P=3P23UP2cos2φ×R×10-3=P2×R×10-3U2cos2φ(kW)=K×1cos2φ

由此可見,設備的銅損正比于電流的平方,從而反比于功率因數(shù)的平方1功率因數(shù)越低,則電氣設備中的銅損就越大,效率也就越低1與此相似,當系統(tǒng)的功率因數(shù)很低時,對于傳遞同樣的功率,則電流加大。所以若導線尺寸相同,則電能傳輸系統(tǒng)意味著有更大的能量損失,或者說,對于同樣的能量損失,要求有更粗的導體。

2.3、投資高從公式(1)可知,對于一給定的負荷,在低功率因數(shù)下,母線的截面、保護開關的導電面積,都必須加大才能通過更大的電流,故此,投資亦需增加。

3　低功率因數(shù)產(chǎn)生的主要原因

3.1　勵磁電流的影響

變壓器都帶有勵磁電流,它對于感應電勢來說,總是滯后的1在正常情況下,勵磁電流不致影響功率因數(shù),但當輕負荷運行時(如一個居民區(qū)的配電變壓器在夜間主要供應照明負荷,因此,半夜以后照明負荷急劇減少,配電變壓器就進入輕負荷),原端功率因數(shù)就降低。

3.2　感應電動機的使用

大量使用感應電動機也會造成系統(tǒng)功率因數(shù)降低,因為不可能所有的電動機都在滿負荷運行。當電動機滿負荷運行時,功率因數(shù)可達到85%;當電動機在75%額定負荷運行時,功率因數(shù)為0.8;而當電動機在50%額定負荷運行時,功率因數(shù)為0.7;若電動機空載運行,則功率因數(shù)為0.2～0.3。可見,大量使用電動機而這些電動機又不能全部都滿負荷運行時,系統(tǒng)的功率因數(shù)必然降低。

3.3　氣體放電燈的使用氣體放電燈在居民與工業(yè)、商業(yè)照明中正越來越廣泛地應用,而氣體放電燈也是以低功率因數(shù)運行的。

3.4　修理過的電動機的使用由于在用戶中不可避免地大量使用著修理過的電動機,這些修理過的電動機,通常其定子繞組匝數(shù)少于原來的匝數(shù),因此,這些電動機中漏磁通增加,造成電動機功率因數(shù)降低。

關鍵詞： 高功率因數(shù)