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功率因数是什么?

发布时间2018-08-25 14:03

来源: 周亚奇

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一:什么是功率因数
           功率因数:是用来衡量用电设备(包括:广义的用电设备,如:电网的变压器、传输线路,等等)的用电效率的数据。功率因数是电力经济中的一个重要指标。
       功率因数的定义公式:功率因数=/视在功率,如下图

         Cosθ:是功率因数,功率因数的大小反映了电网系统中电源输出的视在功率的有效利用程度。
       我们希望功率因数越接近1越好,也就是无功功率越小越好。如果功率因数过低,又有什么危害?
二:低功率因数对电力系统的危害
       1、增加输电线路的电能损失;  当负载的功率因数小于1时,即电流与电压有相位差时,电流可分为两个分量,一个是与电压同相位的有功分量,另一个是与电压成90o相位差的无功分量。  由于有功能量的传输是通过有功电流来实现的;而电源与负载之间交换的能量是由无功电流来实现的,当电压和有功功率一定时在不同的功率因数cosφ下电流的有功分量是不变的,而无功分量是随功率因数的变化而变化的,功率因数越低,则能量交换规模越大。  当负载从电源接受的有功功率不变的情况下,输电线路的负载电流与负载功率因数的大小成反比,在输电线路线路参数不变的情况下,线路的总阻抗不变,而线路的功率损失又与负载电流的平方成正比,因此,输电线路上的电能损失也就同负载功率因数的平方成反比,既负载功率因数越小,线路的功率损失越大。
       2、使电源设备不能充分利用;  发电机、变压器的额定容量,是根据额定电压和额定电流设计的。额定电压和额定电流和乘积。它代表电机的额定容量在数值上等于允许发出的最大平均功率。  当负载的功率因数小于1时,而发电机的电压和电流又不允许超过额定值,显然,这时发电机所能发出的有功功率较小,而无功功率则较大。无功功率愈大,电路与电源之间能量交换的规模愈大,发电机不能充分利用。同时,与发电机配套的原动机及变压器等也不能充分利用。
       我们以1000KVA的变压器为例
当其功率因数为0.8,则其有功功率输出为1000×0。8=800KW
假设功率因数提高到了0.98,则其有功功率输出变为1000×0。98=980KW
由此可见,同样一台变压器,提高功率因数后,它就可以多承担180KW的负载,所以高功率因数的好处是显而易见的。
       3、使线路电压降增大,降低电能质量;  当功率因数越低,输电线上输送的电流就越大,在线路上产生的电压降也就越大,电能质量降低,满足不了用户对电能质量的要求。为了提高电压,在电力系统中必须装设调压设备,如带电负荷调压器等。  
       4、增加用户的电费支出;  从用户的角度,供用电规则规定,变压器容量在100kVA及以上的电力用户将执行功率因数调整电费。用户的负载功率因数越低,供电部门收取的功率因数调整电费越多,这样就大大的增加了用户的电费支出,从而增加了用户产品的生产成本。
通过上面的分析,我们可以看出,低功率因数危害是很大的。

三:功率因数标准
我国现行的功率因数调整办法是依据1983年的原水力电力部及国家物价局联合下发的文件《功率因数调整电费办法》。根据用电负荷功率属性的不同,具体分为三个标准,如下:
   1、160千伏安以上的高压供电工业用户(包括社队工业用户)、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站。功率因数标准为0.90。
   2、100千伏安及以上的其他工业用户(包括社队工业用户)、100千伏安及以上的非工业用户和100千伏安及以上的电力排灌站。功率因数标准为0.85。大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户,功率因数标准也为0.85。
   3、100千伏安及以上的农业用户和趸售用户,功率因数标准为0.80。
凡是功率因数不达到上述规定的用户,将受到供电部门的罚款。
 
四:功率因数的提高办法
功率因数的提高办法主要分两种
1.提高自然功率因数。自然功率因数是在没有任何补偿情况下,用电设备的功率因数。提高自然功率因数的方法有:
①合理选择异步电机;
②避免电力变压器轻载运行;
③合理安排和调整工艺流程,改善机电设备的运行状况;
④在生产工艺条件允许的情况下,采用同步电动机代替异步电动机。

 2.采用人工补偿无功功率。装用无功功率补偿设备进行人工补偿,电力用户常用的无功功率补偿设备是电力电容器(SVC),和静止无功发生器(SVG)。SVC就不多说了,我们今天重点说一下SVG,也就是静止无功发生器
静止无功发生器(SVG)是一种用于补偿无功以及不平衡的新型电力电子装置,它能对大小变化的无功以及负序进行快速和连续的补偿,其应用可克服LC补偿器等传统的无功补偿器相应速度慢、补偿效果不能精确控制、容易与电网发生并联谐振和投切震荡等缺点。它是目前无功补偿领域内的最佳方案。当然有源滤波器也可以提高功率因数。

产品特点
1.精确补偿;有效避免过补偿和欠补偿
2.达到0.99级(功率因数)补偿效果;补偿效果更高
3.容性、感性负载皆可补偿;运行范围更广
4.500000Kvar的累积补偿经验
5.快速响应:时间小于100us,全响应时间小于20ms
6.采用进口IGBT,功率密度更大,可靠性高。
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