如何提高变电站的功率因数

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摘要：随着我国经济的不断增长，使得工业和生活用电量大大提高，因此便相应的出现了功率因数这个新的概念技术。功率因数的提高对整个的企业效益都有一定的影响。我们主要从影响功率因数的原因和功率因数的影响电费的实际情况进行分析，总结了一些经验和方法。

关键词：功率因数 变电站 技术

中图分类号：TM63 文献标识码：A

一、提高功率因数意义和方法

1.从电工学的理论中可知，在交流电路中，功率因数就是有功功率与视在功率的比值。用cosφ表示为：

从上述公式中可知，提高cosφ，就是在视在功率不变的情况下，提高有功功率，降低无功功率。这样，对于发电机可增加设备利用率；在电力传输过程中，降低无功功率的传输，即可以减少线路损耗，提高电网传输能力；同时可降低线路电压损耗，提高电能质量。

2.为了减少配电网络中无功功率的传输，尽量做到无功功率就地平衡，达到降低线损，提高经济效益目的。根据《电力系统电压和无功电力技术导则》规定，电力用户的功率因数应达到:

（一）高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上（工业、农副业专用线路cosφ≥0.9）；

（二）趸售和农业用电功率因数为0.80以上(农村生活和农业线路cosφ≥0.80)；

（三）其他100kva及以上大用户功率因数为0.85以上（cosφ≥0.85）。

二、提高功率因数的优点

2.1通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。2.2减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。

2.3在补偿的同时可以动态抑制系统谐波,改善电压畸变率.

2.4可以提高电气设备效率,增加变压器带载容量。举例说明：A变电站：将5000KVA变压器的功率因数从0.85提高到0.99时：补偿前：5000×0.85=4250KW；  补偿后：5000×0.99=4950Kw。功率因数改变后，它就可以多承担7000KW的负载。B变电站将10000KVA变压器之功率因数从0.72提高到0.98时：补偿前：10000×0.72=7200KW；补偿后：10000×0.98=9800KW。功率因数改变后，它就可以多承担2600KW的负载。 

2.5减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数的提高,减少了电费的支出。  2.6改善电能质量：电力系统向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化的。当线路输送一定数量的有功功率，若输送的无功功率越多，线路的电压损失越大。即送至用户端的电压就越低。当用户功率因数提高以后，它向电力系统吸取的无功功率就要减少，因此电压损失也要减少，从而改善了用户的电压质量。

三、 技术改造必要性

3.1 起备变空载时功率因数非常低，只有0.02左右，罚款比例在130％左右；

3.2 机组检修

3.2.1 机组节检： 在2012年9月23日19：00＃2机组开始停机，10月7日10：15左右并网，在2012年9月21日至2012年10月20日华北电网有限公司用电客户收费清单上的功率因数为0.1，罚款比例在115％，罚款12.6万元（机组检修期间，使用两机厂用6kV系统互代，否则会更多）。

3.2.2 机组C级检修：2012年2月12日23：00开始停机，3月13日23：24左右并网，在2012年2月21日至2012年3月20日华东电网有限公司用电客户收费清单上的功率因数为0.17，罚款比例在105％，罚款17.3万元（机组检修期间，使用两机厂用6kV系统互代，否则会更多），在加上2月份的罚款，机组C级检修一次总罚款约在20万元（机组检修期间，使用两机厂用6kV系统互代，否则会更多）。

3.2.3 机组有A级检修，则罚款额更大。

3.3实际计算

1、实际启备变系统无功功率计算

在启备变系统空载情况下，电厂提供的供电侧用电数据如表1所示

表1空载情况下启备变系统供电侧用电数据

计量

时间段 日期 有功（kW・h） 无功（kVar・h） 变比

送 受 送 受

1 2012年6月12日 21190 0 11800 16920 2750

2012年7月11日 21210 0 11800 17390

2 2012年7月22日 21215 0 11808 17655 2750

2012年8月27日 21223 6 11808 18264

6月12日到7月11日之间启备变系统发出的容性无功为（17390－16920）×2750＝1292500kVar・h；该用电数据的时间间隔为30天，则启备变系统的容性无功功率为12925003024＝1795kVar。

7月22日到8月27日之间启备变系统发出的容性无功为（18264－17655）×2750＝1674750kVar・h；该用电数据的时间间隔为37天，则启备变系统的容性无功功率为16747503724＝1886kVar。

由计算结果可见，启备变系统容性无功损耗的实际计算数据（1795kVar 和1886kVar）与理论计算数据（1649 kVar）之间有一定的误差，主要是由于线路实际电纳与理论电纳之间存在误差引起，见公式（2）；同时6月12日到7月11日之间的启备变系统容性无功损耗计算数据（1795kVar）和7月22日到8月27日之间的启备变系统容性无功损耗计算数据（1886kVar）之间存在误差，主要是由于计量精度不同引起，也可能与220kV系统运行电压不同有关，见公式（2）。

2.经济效益分析

加装无功补偿设备后的功率因数cosφ必然会有所提高。因为P＝UIcosφ，负荷电流I与cosφ成反比，又由于P＝I2R，线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cosφ升高，负荷电流I降低，线路有功损耗就成倍降低。电网元件中功率损耗将减少的百分数为ΔPL%，计算如下：

表2

由上可知,进行合理的无功补偿能较大幅度降低线损，是提高电能质量的有效途径。

因此：发电、供电和用电每时每刻都必须保持平衡。否则，用电负荷增加，电力系统的频率和电压就要下降，可能造成严重的后果。在负荷正常的情况下，如果功率因数达不到规定的要求，则会造成电能的极度浪费和有色金属的过度损耗，这些在合理的运用电能方面都是不允许的。如何提高电能的利用率，提高人均用电量。解决此问题的最好办法就是提高电力系统及用电设备的功率因数，有效的利用电能。

参考文献

[1] 熊少蓉 胡宗军 王勤勤 何小林 林莉 负荷功率因数对配电变电站电压稳定性的影响 《自动化应用》 -2011年11期

[2] 张月萍 提高枢纽变电站功率因数、降低网损 《城市建设》 -2010年31期

[3]杨鲲如何提高电网的功率因数《科技创新导报》 2013-06-21期刊