用電功率因數(shù)是指用電負(fù)荷的有功功率與視在功率的比值。電力用戶用電設(shè)備，如變壓器、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、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(zhuǎn)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(dòng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，電力系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。無功功率的消耗導(dǎo)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(shè)備提供有功功率的能力，或增加了發(fā)送無功功率的設(shè)施，同時(shí)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(duì)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(jì)上給予獎(jiǎng)懲。

隨著經(jīng)濟(jì)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(dāng)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(jì)效益的一個(gè)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(duì)于發(fā)供電系統(tǒng)來說,對(duì)負(fù)荷不但要求有高的負(fù)荷率,而且也要求有高的功率因數(shù).

1、電力網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)

電力網(wǎng)絡(luò)除了要負(fù)擔(dān)用電負(fù)荷的有功功率P,還要負(fù)擔(dān)負(fù)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(guān)系:

S=P2+Q2而P與S之比即:PS=cosφ

被定義為電力網(wǎng)絡(luò)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?jǐn)?shù)1在電力網(wǎng)的運(yùn)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(diǎn),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(duì)于一個(gè)給定的負(fù)荷,當(dāng)供電電壓一定時(shí),則功率因數(shù)越低,電流就越大,因?yàn)?Ic=P3Ucosφ

(1)式中:P為用電負(fù)荷的有功負(fù)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(jī)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(shí),功率因數(shù)越低,則要求發(fā)電機(jī)與變壓器的容量也就越大,因此,發(fā)電機(jī)與變壓器的投資也就越高。

2.2、銅損大在一定的負(fù)荷下,輸電線路功率因數(shù)低時(shí),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(shè)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(shè)備中的銅損就越大,效率也就越低1與此相似,當(dāng)系統(tǒng)的功率因數(shù)很低時(shí),對(duì)于傳遞同樣的功率,則電流加大。所以若導(dǎo)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(duì)于同樣的能量損失,要求有更粗的導(dǎo)體。

2.3、投資高從公式(1)可知,對(duì)于一給定的負(fù)荷,在低功率因數(shù)下,母線的截面、保護(hù)開關(guān)的導(dǎo)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(lì)磁電流的影響

變壓器都帶有勵(lì)磁電流,它對(duì)于感應(yīng)電勢(shì)來說,總是滯后的1在正常情況下,勵(lì)磁電流不致影響功率因數(shù),但當(dāng)輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)(如一個(gè)居民區(qū)的配電變壓器在夜間主要供應(yīng)照明負(fù)荷,因此,半夜以后照明負(fù)荷急劇減少,配電變壓器就進(jìn)入輕負(fù)荷),原端功率因數(shù)就降低。

3.2　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的使用

大量使用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)也會(huì)造成系統(tǒng)功率因數(shù)降低,因?yàn)椴豢赡芩械碾妱?dòng)機(jī)都在滿負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)電動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),功率因數(shù)可達(dá)到85%;當(dāng)電動(dòng)機(jī)在75%額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí),功率因數(shù)為0.8;而當(dāng)電動(dòng)機(jī)在50%額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí),功率因數(shù)為0.7;若電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行,則功率因數(shù)為0.2～0.3。可見,大量使用電動(dòng)機(jī)而這些電動(dòng)機(jī)又不能全部都滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí),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(yīng)用,而氣體放電燈也是以低功率因數(shù)運(yùn)行的。

3.4　修理過的電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī),這些修理過的電動(dòng)機(jī),通常其定子繞組匝數(shù)少于原來的匝數(shù),因此,這些電動(dòng)機(jī)中漏磁通增加,造成電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)降低。

關(guān)鍵詞： 高功率因數(shù)