[关键词]功率因数；无功补偿；功率损耗
中图分类号：TN8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0364-01
一、提高功率因数的意义
改善企业用电的功率因数（即无功功率补偿）是企业节约电能的重要课题，因此应给予足够重视，并采取相应的技术措施以提高功率因数。由于企业采用大量的感应电动机和变压器等用电设备，通过磁场，变压器才能改变电压并且将能量送出去，电动机才能转动并带动机械负荷。全国供用电规则还规定了在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：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；其他100KVA（KW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电，功率因数为0.80以上。凡功率因数不能达到上述规定的新用户，供电部门可拒绝供电。因此对无功功率进行补偿，提高企业用电的功率因数具有重要的意义。
提高功率因数对企业和电力系统的好处如下：
（1）提能够降低生产成本、减少投资、改善设备的利用率
1.1 功率因数可以表示成下述形式
越高，所需视在功率越小。而当有功负荷一定时，若功率因数值越大，可知无功负荷就越小，充分发挥了发、供电设备的生产能力，提高了经济效益。在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数相应减少无功功率的供给，则在同样设备的条件下，电力系统输出的有功功率可以增加。
（2）减少网络中的电压损失，提高供电质量
由于用户功率因数的提高，使网络中的电流减小，因此网络的电压损失减少，网络未端用电设备的电压质量提高。
二、提高功率因数的方法
功率因数等有功功率除以根号下有功功率的平方与无功功率的平方之和。当有功功率一定时，若减少无功功率便可以提高功率因数。交流用电设备、电动机、变压器等建立磁场需要激磁无功功率，同时还消耗漏磁无功功率。
（一）提高功率因数方法如下：
（1）选气隙小、磁阻小的电气设备，如选电动机时，若没有调速和启动条件限制，应尽量选择鼠笼型电动机。
（2）同容量下选择磁路体积小的电气设备。如高速开启式电动机，在同容量下，体积小于低速封闭式和隔爆型电动机。
（3）根据负荷选用相匹配的变压器。电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且与负荷率有关1若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次侧降低约3～5%；若变压器轻载运行，当负荷小于0.6时，一次侧功率因数就显著下降，下降达11～18%，所以电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济，一般应在60%～70%比较合适，为了充分利用设备和提高功率因数，电力变压器一般不宜作轻载运行。当电力变压器负荷率小于30%时，应当更换成容量较小的变压器。
（二）电气设备运行合理
（1）正确选用异步电动机的型号与容量。据有关资料介绍，我国中小型异步电动机的用电负荷约占电网总负荷的80%以上，几个主要电网中，电动机所耗能占整个工业用电量的60%～68%左右，因此做好电动机的降损节能具有十分重要的经济意义，正确选用异步电动机，使其额定容量与所带负载相配合，对于改善功率因数是十分重要的。在选型方面，要注意选用节能型，淘汰高能耗的电动机，并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求，选用不同的型号。电动机的效率η与功率因数cosφ是反映电动机经济运行水平的主要指标，都与负载率β有密切关系。GB/T12497-90 对三相异步电机三个运行区域规定如下：
当β
（2）合理调度安排生产工艺流程，限制电气设备空载运行。生产时间要躲开高峰时间，降低高峰用电量。
（3）提高维护检修质量，保证电气的电磁特性符合标准。
（4）进行技术改造，降低总的无功消耗。
三、人工补偿无功功率
企业为了使功率因数达到国家要求的规定值（0.90）以上，一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿，电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小等优点。
四、综上所述，提高功率因数必然对国家的能源利用、企业的经济效益起到促进作用，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的条件。应根据不同情况采取相应措施来提高功率因数，降低无功损耗，从而提高经济效益。
参考文献
[1] 俞秋升：谈谈工厂企业功率因数补偿的常用方法，电工技术，2003.8.
摘要：由于矿山企业采用大量的感应电动机和变压器等用电设，供电系统除供给有功功率外，还需供给大量无功功率，使发电和输、配电设备的能力不能充分利用。为此，必须提高用户的功率因数，减少对电源系统的无功需求量。
关键词：功率因数，研究。
（一）提高功率因数对矿山企业和电力系统的好处如下：
1、提高电力系统供电能力
在发电和输、配电设备的安装容量一定时，提高用户的功率因数，相应减少无功功率的供给，则在同样设备条件下，电力系统输出的有功率可以增加，增大了电力系统的供电能力。
2.降低输电线路中的功率损耗
当线路额定电压Un和输送的有功功率P均保持恒定时，则网路中的功率损耗与功率因数的平方成反比。
3.减少电能传输过程中的电压损失，提高供电质量
由于用户功率因数的提高，使网路中的电流减少。因此，网路的电压损失减少，网路末端用电设备的电压质量提高。
4.降低电能成本
由于从发电厂发出的电能有一定的总成本，提高功率因数可减少网路和变压器中的电能损耗，在发电设备容量不变的情况下，供给用户的电能就相应增多了，每度电的总成本就会降低。
由上述原因可知，提高用户功率因数对充分利用现有的输电、配电及电源设备，保证供电质量，减少电能损失，降低产品的成本，提高经济效益具有重大意义。所以，我国电力部门实行电力奖惩制度。对于功率因数高于0.9的给予奖励，对于功率因数低于0.9的进行处罚。
（二）提高功率因数的方法
当有功功率户一定时，减少无功功率便能提高功率因数。交流用电设备、电动机、变压器等建立磁场需要激磁无功功率Q1，同时还消耗漏磁无功功率Q2。其所需要的无功功率为
Q=Q1+Q2
其中
式中 Φm——交流磁通最大值，Wb；
Bm——磁感应强度最大值，T；
f———交流电的频率，Hz；
Rμ——磁路的磁阻，1/H；
μ——磁路的磁导率，H/m；
V——磁路的体积，m3；
U——激磁电压，V；
I——负荷电流，A；
X2———漏磁感抗，Ω；
K、K'、K"——常数。
由式（2—39）和式（2—40）可知，提高功率因数的方法如下：
1.正确选择电气设备
（1）选气隙小、磁阻Rμ小的电气设备。如选电动机时，若没有调速和启动条件的限制，则应尽量选择鼠笼式电动机。
（2）同容量下选择磁路体积小的电气设备。如高速开启式电机，在同容量下，体积小于低速封闭式和隔爆型电机。
（3）不需要调速、持续运行的大容量电机，如主要通风机等，有条件时可选择同步电动机，使其过激磁运行，提供超前无功功率进行补偿，使电网总的无功功率减小。
2.电气设备运行合理
（1）消除严重欠载运行的电机和变压器。对于负荷小于40%额定功率的感应电动机，在能满足启动、工作稳定性等要求条件下，应以小容量电机更换或将原为三角形接法的绕组改为星形接，降低激磁电压。对于变压器，当其平均负荷小于额定容量的30%时，应更换变压器或调整负荷。
（2）合理调度安排生产工艺流程，限制电气设备空载运行。
（3）提高维护检修质量，保证电机的电磁特性符合标准。
3.人工补偿无功功率
矿山企业为了使功率因数达到规定值以上，一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿。电力电容器具有投资省、有功功率损失小、运行维护方便、故障范围小等优点。
电容器的缺点是当通风不良或因电网高次谐波造成电容器过负荷使运行温度过高时，易出现外壳鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火灾。因此，规定电容器组应独立设室。
若补偿前功率因数为 ， 补偿后提高到 ，如图2—6所示，则补偿所用的电力电容器容量应为
式中 Pav——全矿有功平均负荷，kW；
PcaΣ——全矿有功计算负茶，kW；
Kav——平均负荷系数，
上式是按全矿平均负荷计算的所需补偿电容量，过去也有按全矿最大负荷PcaΣ进行计算的。
如果按 PcaΣ计算所需补偿的无功功率Qc，则当P
在提高电力系统的功率因数时，应选择并联电容器。电容器的额定电压应与其接人电网的工作地点电压相适应。
因每台电容器的无功容量为Qcl=ωClU2，可知电容器的实际补偿量与其端电压的平方成正比，所以电容器（柜）的数量N可按下式确定：
式中Qcl——每个电容顺（柜）的容量，kvar；
U——电容器装设处的电网电压，kV；
UN.c——电容器的额定电压，kV。
每相所需电容器台数为
（三）电容器的补偿方式和连接方式
1.电容器的补偿方式
电容器的补偿方式有三种，即单独就地补偿方式、分散补偿方式和集中补偿方式。
（1）单独就地补偿方式。将电容器直接与用电设备并联，共用一套开关设备。这种补偿方式的特点是补偿效果最好，不但能减少高压电源线路和变压器的无功负荷，而且能减少干线和分支线的无功负荷。其缺点是电容器将随着用电设备—同工作和停止，所以利用率较低，投资大，管理不方便。这种补偿方式只适用于长期运行的大容量电气设备及所需无功补偿容量较大的负荷，或由较长线路供电的电气设备。
（2）分散补偿方式。将全部电容器分别安装于各配电用户的母线上，各处电压等级可能不同。这种补偿方式的优点是电容器的利用率比单独就地补偿方式高，能减少高压电源线路和变压器中的无功负荷。其缺点是不能减少干线和分支线的无功负荷，操作不够方便，初期投资较大。
2.电容器的接线方式
关键词:功率因数;供电效率;有功功率;无功功率;功率效率
中图分类号:TM715文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)12-0093-02
功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标,在电力系统中,随着变压器和交流电动机等电感性负载的广泛使用,电力系统的供配电设备中经常流动着大量的感性无功电流。这些无功电流占用大量的供配电设备容量,同时增加了线路输送电流,因而增加了馈电线路损耗,使电力设备得不到充分利用。用电设备在消耗有功功率的同时,还需大量的无功功率由电源送往负荷,功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。作为解决问题的办法之一,就是采用无功功率补偿装置,使无功功率就地得到补偿,提高设备的利用效率。
在电力网的运行中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小,视在功率将大部分用来供给有功功率,从而提高电能输送的功率。
一、影响功率因数的主要因素
电网中的电力负荷如电动机、变压器等,属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差,这个相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示,在数值上功率因数是有功功率和视在功率的比值,即cosΦ=P/S。功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度,我们希望的是功率因数越大越好。只有把电路中的无功功率降到最小,才能将视在功率大部分用来供给有功功率,改善供电效率。
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的“无功”并不是“无用”的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了60%～70%;而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~15%,
它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。 当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
二、无功功率与无功补偿
(一)无功功率的产生
在具有电感或电容的电路中,在每半个周期内,电感(或电容)把电源能量变成磁场(或电场)能量贮存起来,然后再把贮存的磁场(或电场)能量释放返回给电源。这种情况下只是进行能量的交换,并没有真正消耗能量,我们把这个交换的功率值称为无功功率。正因为如此,无功功率比较抽象,它在电路中来回流动。尽管无功功率说明一个元件的平均功率为零,但它代表了在电感或电容中储存及释放磁场能量或电场能量所需要的真实功率。在电力网中,在电源、电感元件和电容元件之间发生能量的交换。与无功功率相关的能量是储存的电感性及电容性能量之和。
无功功率决不是无用功率,它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场,使转子转动,从而带动机械运动,电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率,才能使变压器的一次线圈产生磁场,在二次线圈感应出电压。因此,没有无功功率,电动机就不会转动,变压器也不能变压,交流接触器不会吸合。
(二)无功功率的危害
无功功率的增加,会导致电流增大和视在功率增加,从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加,也降低了发电机的有功功率的输出,降低了输变电设备的供电能力。无功功率的增加,使总电流增大,因而使设备及线路的损耗增加,这是显而易见的。无功功率的增加,使线路及变压器的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载,还会使电压产生剧烈波动,使供电质量严重降低。
无功功率还造成了低功率因数运行和电压下降,使电气设备容量得不到充分发挥。所以我们要尽量减小无功功率的影响:(1)大量的电感性设备,如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率;(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态;(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快,所以应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
(三)无功补偿
1.补偿原理。设补偿后无功功率为Qc,使电源输送的无功功率减少为Q’=Q-Qc,功率因数由cosΦ提高到cosΦ’,视在功率S减少到S’,视在功率的减小可相应减小供电线路的截面和变压器的容量,降低供用电设备的投资。
可知,采用无功补偿措施后,因为通过电力网无功功率的减少,降低了电力网中的电压损耗,提高了用户的电压质量。由于越靠近线路末端,线路的电抗X越大,因此越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
2.补偿的作用。(1)提高电网及负载的功率因数,降低设备所需容量,减少不必要的损耗;(2)稳定电网电压,提高电网质量,而在长距离输电线路中安装合适的无功补偿装置可提高系统的稳定性及输电能力;(3)在三相负载不平衡的场合,可对三相视在功率起到平衡作用。
三、功率因数与功率效率关系
(一)提高功率因数及相应地减少电费
根据国家颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值,相应减少电费:(1)高压供电的用电单位,功率因数为0.9以上;(2)低压供电的用电单位,功率因数为0.85以上;(3)低压供电的农业用户,功率因数为0.8以上。
根据“办法”,补偿后的功率因数以分别不超出0.95、0.94、0.92为宜,因为超过此值,电费并没有减少,相反造成设备投资增加,有可能造成过补偿程度,等效功率因数下降。
(二)降低系统的能耗
功率因数的提高,减少线路中输送的无功功率,也就减少了线路输送的电流中无功电流成分,降低了线路损耗及变压器的铜耗。
(三)减少了线路的压降
由于线路输送电流降低,造成线路能耗降低,电能损失与电压平方成反比,系统的线路电压损失相应减小,有利于系统电压的稳定。
(四)增加了供电功率,减少了用电容量费
对原有供电设备在同样有功功率下,cosφ提高,负荷电流减小,因此向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备,发挥了设备的潜力。对于新建项目来说,降低了变压器容量,减少了投资费用,同时也减少了运行后的基本电费。
(五)电容补偿容量的选定
1.集中补偿容量确定。先进行负荷计算,确定有功功率P和无功功率Q,补偿前功率因数为cosф1,要补偿到的功率因数为cosф2,则补偿容量QC=P(tgф1-tgф2)。
2.就地补偿电容器容量确定。就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流,因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件。负载率越低,功率因数越低;极数愈多,功率因数越低;容量愈小,功率因数越低。但由于无功功率主要消耗在励磁电流上,随负载率变化不大,因此应主要考虑电动机容量和极数这两个参数,才能得到最佳补偿效果。
四、尽可能提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备,采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法,它不需要增加投资,是最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施作一些简要的介绍:
(一)合理化使用电动机
若电动机长期处于低负载下运行,既增大功率损耗,又使功率因数和效率都显著恶化。故从节约电能和提高功率因数的观点出发,必须正确地合理地选择电动机的容量。
(二)定期检修
异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。
(三)同步运行
调节电机的励磁电流,使其处于过激状态,就可以使同步电机向电网“送出”无功功率,减少电网输送给工矿企业的无功功率,从而提高了工矿企业的功率因数。因而只要调节电机的直流励磁电流,使其呈过激状态,即能向电网输出无功,从而达到提高低压网功率因数的目的。
(四)配变运行
对负载率比较低的配变,一般采取“撤、换、并、停”等方法,使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。
总之,了解影响功率因数的主要因素和提高功率因数的几种方法,我们可以在应用的过程中,根据具体情况进行分析,在技术经济上综合考虑补偿方式,从而达到电气设备经济运行的目的,带来技术上的经济效益和社会效益。
参考文献
[1]徐进,王晓雪.功率因素测量方法探讨[J].西北纺织工学院学报,1995,(2).
[2]林松,胡毅.采用有源功率因素校正的电路研制[J].科技资讯,2006,(8).
[3]王非,李群炬,李伟.高压电缆对电网无功平衡的影响及相应措施[J].华北电力技术,2007,(6).
[4]曾艳华,沈博,谭超.功率因数补偿装置设计[J].工业控制计算机,2008,(9).
[5]邵菊香,吴昕.浅谈功率因素校正技术[J].西南民族学院学报(自然科学版),2000,(4).
关键词：自然功率；输电线路；无功功率；功率因数；无功补偿
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0180-03
当电能沿供电系统中的导线输送时，既有有功也有无功存在，在长距离输电线路中，线路越长无功损耗越不能忽略，特别是负荷较小、线路较长时，线路呈现容性，较大的无功对功率因数的影响就凸显出来。本文结合实际从线路长度、电量情况对功率因数的影响进行了分析，并查找原因，研究降低线路容性无功、提高用户功率因数的措施。
1 功率因数与自然功率的研究
1.1 功率因数
功率因数是衡量供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个重要电气参数，是有功功率和视在功率的比值，表示用电设备（供电设备、配电设备，等等，均看作广义用电设备）的用电效率。
功率因数的大小与电路的负荷性质有关，电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据，是反映电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大， 从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。
功率因数的三种计算方法：
（1）瞬时功率因数：是针对某一时刻的功率因数；按下式计算：
（2）平均功率因数：指某一规定时间内功率因数的平均值，亦称加权平均功率因数，由消耗的有功电能及无功电能得出的，按下式计算：
供电企业每月向用户计收电费，平均功率因数低于规定标准时，要增收一定比例的电费；而高于规定标准时，可适当减收一定比例的电费，标准按《供电营业规则》的规定执行。比如实际运行中供电公司对神华准池铁路的4个牵引变电站功率因数调整电费的考核标准为0.9，当平均功率因数低于0.9时，供电公司对准池公司要增收一定比例的电费，即接受不同程度的罚款，对铁路的运行成本有非常大的影响，准池铁路有3个变电站供电公司的计量在其出口变电站，功率因数考核也以此为准。
（3）最大荷时的功率因数：指在年最大负荷时的功率因数，按cosφ=P/S计算。
《供电营业规则》规定“除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定：100千伏安及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为0.85以上。农业用电，功率因数为0.80。”
1.2 自然功率
通电中的高压输电线路既能产生无功功率（由于分布电容）又消耗无功功率（由于串联阻抗），当线路输送有功功率达到某个值的时候，此时线路消耗和产生的无功正好平衡，此时输送的功率就称为自然功率。
当线路输送自然功率时，由于线路对地电容产生的无功与线路电抗消耗的无功相等，因此送电端和受电端的功率因数一致；在高压输电时，当输送功率低于自然功率时，由于充电功率大于线路消耗无功，即感性无功小于容性无功，必然导致线路末端电压升高；相反，当线路输送功率大于自然功率，由于无功不足，需要额外的无功补偿，在没有无功补偿的情况下，线路电压末端就会下降。所以，线路在输送自然功率的时候，经济性最好、最合理。
2 功率因数低对电网和用户的危害
2.1 增加了供电线路的功率损失，降低输电效率
在电力系统中，当电源U是负载端电压的有效值时，负载吸收的有功功率为P=UIcosφ，则负载上的电流I=P/（Ucosφ），由此可以看出在传输同样有功功率时，如果负载cosφ较低，则线路中的电流I会增大；而输电线路的损耗为P1=I2R，即电流I增大引起线路损耗增大，所以降低了输电效率。因此当U和P不变时，提高功率因数cosφ会降低输电线上的损耗，减少系统的运行成本。
2.2 增加供电线路的电压损失，造成电压波动，影响供电质量
前面已经说过功率因数越低，线路上的电流I越大，正比于系统中流过电流的电压损失增加，使线路电压降低。若电压损失过大，电网末端就会长期处于低电压运行状态，引起变压器过负荷、电动机过热、日光灯不能启动、电灯昏暗等后果，从而影响电压质量，对生产和生活造成很大的影响。
2.3 降低发、供、用电设备的有效利用率
由功率因数表达式cosΦ=P/可知，在输出的功率一定的情况下，功率因数低，无功功率大，有功输出也降低，有用的功减少了，发、供、用电设备的有效利用率就降低了。
2.4 增加了供电企业和用户电力设备的投资成本
对于电力企业而言，功率因数较低时，线路中的电流增大，线路损耗增大，为尽量减小输电线路上的功率损耗，往往增加导线截面积，同时由于总电流增加，使得供电系统中的测量仪表等规格尺寸增大，因此加大了投资。
对于用户而言，由功率因数表达式可以看出，有功功率P一定时，功率因数低，无功功率增加，导致视在功率S增加，为满足有功负荷用电需要，增加了所需变压器的容量，增加了用户投资和损耗。
比如一台额定电压10kV的变压器，额定电流是46A，当变压器在功率因数等于0.7时可带有功负荷：
P=cosΦ
=1.732*10*46*0.7
=557.7KW
当功率因数由0.7提高到0.9时变压器可带的有功负荷由上面的公式计算得717KW。
可见，功率因数高，同等需用变压器容量所带的有功负荷就大，节约了用户投资。
2.5 功率因数低于标准用户增加调整电费支出
前面提到用户的平均功率因数将依据《供电营业规则》实行功率因数调整电费，达不到规定标准时，则需要多收电费，而高于规定标准，可相应地减少电费。
3 影响功率因数的因素
（1）对于用户来说大量的电感性设备，如异步电动机、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60%～70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
（2）变压器运行不合理是功率因数降低的重要原因。变压器的空载无功功率占无功功率的80%左右，变压器消耗无功的主要成份就是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
（3）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右，当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使功率因数有所提高，但供电电压降低会影响电气设备的正常工作，因此，应当采取必要措施使供电电压尽可能保持稳定。
（4）输电线路无功对系统功率因数也有非常大的影响。由于各类因素的存在，用户的负荷是不固定的，特别是像牵引电气化铁路这样的负荷波动更大。
110KV线路感性无功功率为：Ql=I2XlL
110KV线路容性无功功率为：Qc=U2B=U2ClωL
由上面的式子可以看出，感性无功与负荷大小有直接关系，而容性无功与负荷大小关系不大，只是由线路的长度和电压确定，趋于一个稳定的数值。
在实际的输电线路中感性无功与容性无功功率相比，数值很小，而线路容性无功负荷对功率因数起到了至关重要的作用。以准池铁路2017年2月份和3月份统计的高家堡变电所各项数据为例进行分析，具体计量电度如下表1所示。
高家堡变电所110KV电源线有两条，分别是向高线，长度27.49公里；玉高线，长度10.37公里。2017年2月份向高线带高家堡变电所，玉高线带电热备用，在上游变电站计量到的无功功率为：向高线1168200Kvar，玉高线920700Kvar，合计2088900Kvar，力率调整电费罚款3万元。
2017年3月份玉高线带高家堡沟变电所，向高线带电热备用，在上游变电站计量到的无功功率为：向高线1023000Kvar，玉高线491700Kvar，合计1514700Kvar，力率调整电费奖励0.4万元。
变电站一主一备的两条电源线，热备用一般都是电送到用户变电站入口隔离开关的电源侧，因此对于变电所内集中动态无功补偿来说，对热备用线路的补偿无能为力。通过上两表可以看出，上下游统计的有功功率变化不大，而无功功率相差非常大。因上游变电站计算功率因数时，有功功率、无功功率均是两条电源线的和，由上表可以看出向高线（长线路）带负荷时上游变电站整体功率因数比玉高线（短线路）带负荷时高，因下游变电站及所带负荷的感性设备可以消耗掉一部分线路容性无功，即设备负荷大于容性无功负荷，力率调整电费罚款才会有所下降。
4 提高功率因数的方法及措施
提高功率因数的方法主要有两种：一是提高自然功率因数，减少用电设备对无功的需要，二是采用人工无功补偿，在用电设备处或线路上安装能够提供无功电力的设备，使无功功率就地得到补偿，以减少线路中的无功输送。
4.1 提高自然功率因数
（1）合理选则和使用电动机。应保证电动机在75%以上的负荷状态下运行，尽量减小备用容量。
（2）合理配置、使用变压器，恰当地选择其容量。低损耗的变压器最佳负载率为50%，运行中要均衡变压器负荷，及时切除空载变压器，减少变压器的空载损失，使其负载率提高到最佳值。
（3）改变电动机接线降压运行。
4.2 加装并联电容器进行用户的无功功率就地补偿
（1）供电系统的用户端由于有大量的感应电动机、变压器、电焊机等感应负载，特别是大功率电力电子拖动设备的应用，使得功率因数降低。把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而当感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿。
（2）电容器补偿的一般原则和补偿方法。无功电力应就地平衡，按照电压等级进行逐级补偿。对于用电负荷比较集中而补偿容量较大的用户，可以采用高、低压混合补偿的方式进行补偿。对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，单独就地补偿。补偿基本无功的电容器组宜在变配电所内集中补偿。目前，普遍采用可控硅动态无功补偿装置，根据用户端的无功是过补偿还是欠补偿，由可控硅调节励磁电抗器的感性负荷投入和退出的比例，从而使功率因数保持在要求的水平上。
4.3 采用同步调相机
同步调相机实际上就是一个大容量的空载运行的同步电动机，在过励磁时，它相当一个无功发电机。由于同步调相机投资高，有功功率损耗大（比电容器大5～10倍），运行、维护管理都较复杂，工矿企业很少采用。
4.4 降低线路容性无功对功率因数的影响
（1）在线路中并联电抗器进行无功补偿。当线路空载且长距离敷设时，在架空地线分布电容的影响下，线路电抗呈现容性，采用全电缆敷设的线路尤为严重。从本文第3节第4条的分析可以看出，线路的无功功率对系统的整体功率因数影响巨大。因此，常采用在长距离输电线路或电缆线路上并联安装电抗器进行无功补偿。在实际应用中，因为电压等级越高，成本越高，维护难度越大，因此我们经常能看到10KV线路安装电抗器的较多，而110KV以上线路较少。
（2）降低电压运行。因为容性无功与电压的平方成正比。有条件的情况下，若能使电压降在允许范围内，则可以采用降压运行方式。
（3）改变供电方式。从分析可以看出，输电线路越长容性无功越大，因此在实际的运行中，对于有两条电源线的用户来说，尽量使用长的线路带负荷运行，这样用户的感性无功可以平衡掉一部分线路产生的容性无功，从而使功率因数有所提高。
（4）合理调整利用厂内无功补偿设备，无功补偿装置就地补偿，补偿数值综合考虑用户端厂内设备和供电端输电线路损耗的影响。
（5）由于电力电缆的相间距离更小，因此电缆线路的电容比架空线路大的多，在设计时根据变电站的位置，应尽量减少输电线路及电缆的长度，避免传送更多的容性无功功率。
5 结语
本文通过对供电系统的功率损耗的介绍，自然功率和功率因数研究，影响功率因数因素的分析，提出提高功率因数的方法和措施。研究中以实际用户运行数据为依据，通过对不同时期上下游变电站统计的有功功率、无功功率及功率因数进行理论数值计算和实际分析，着重阐述了输电线路的自然功率和容性无功功率与用户功率因数不可忽视的关系。在实际运行中要保证用电设备始终经济运行，功率因数达到考核标准，避免不必要的经济损失，需要在不同的生产状态下采取相应的措施，以使功率因数达到最优。
对于供电企业与电力用户来说节能降耗都是有利于企业经济发展的，将电力损耗控制在合理范围内，提高功率因数，加强无功功率的管理，是一项双赢的工作。因此，我们在平时工作中必须加深各类无功补偿原因分析和解决措施的理解，不断深入的研究，采取更加有效的办法和措施，研究线路无功采取用户端就地高压补偿的方法，达到不但能补偿下游变电站本身产生的感性无功，也能补偿线路产生的容性无功的目的。通过对系统进行综合分析，加强过补偿和欠补偿的测试，结合提高功率因数的方法确定合理的系统补偿方案，从而保证用电设备经济、安全、可靠的运行。
参考文献
关键词：功率因数、无功功率、损失、补偿装置
0引言 焦煤自供电网在2002年将东西部联网并通过冯营电厂的韩营东线、韩营西线与国网并网。联网后自网功率因数低长期存在倒吸国网无功功率现象。目前集团公司各矿所用的用电设备绝大多数都是基于电磁感应原理而工作的变压器、电动机、冶炼炉等，这些设备除消耗必要的有功功率外，还必须要消耗或占用相当大的无功功率。资料显示，循环在工矿企业电网中的无功功率，一般达到相当于有功功率值的65%――110%，工矿企业6――10kv母线功率因数仅有0.65---0.84，无功功率环流所造成的损耗是极为可观的。因此提高功率因数，降低网损势在必行。
1、现场数据分析
1.1天官区变电站、九里山变电站现场实际情况如下：
1.1.1天官区变电站35kv变压器一台运行、另一台备用。加装无功补偿装置前功率因数0.85。九里山变电站35kv变压器一台运行、另一台备用。加装无功补偿装置前功率因数0.72.
1.2无功补偿技术能够借助于无功补偿设备为用电系统设备提高一定的无功功率，以提高用电设备乃至整个系统的功率因数，改善供电质量，提高供电效率，减少电费开支，降低生产成本，从而提高企业的经济效益。例：将1000kvA变压器的功率因数从0.8提高到0.98时：
补偿前：1000×0.8=800kw；补偿后：1000×0.98=980kw。同样一台1000kvA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180kw的负荷。天官区变电站、九里山变电站是集团公司整个自供电网架通东西联网的110kv枢纽变电站。天官区变电站、九里山变电站功率因数低，那么整个自供电网功率因数也低，严重影响矿井安全。鉴于此，对天官区、九里山变电站展开研究以提高自网功率因数。详见图1。
1.3九里山变电站分析 ： 演九二线路功率因数0.85，演马升压站侧演九二线路功率因数0.91，但演东线功率因数0.98，故，九里山变电站需要加装功率补偿装置。九里山变电站6kv母线侧功率因数应由0.68补偿到0.95，实际有功功率为3000kw。（演九Ⅰ线路不考虑补偿原因是九九线路功率因数0.95；九罗线路不考虑补偿。）因此，九里山变电站6kv母线侧无功补偿为Qc=3000（tgp1-tgp2）=3000（1.078-0.329）=2247kva。九里山变电站加装TSC+HVC动态无功功率补偿装置一套；（其中：TSC600kvar，HVC3000kvar）；补偿前功率因数0.68，补偿后功率因数达到0.97。详见图2
1.4天官区变电站分析：天官区变电站6kv母线功率因数由0.85补偿至0.95，实际有功功率为2000kw。则：天官区变电站6kv侧补偿为：Qc=2000（tgp1-tgp2） =2000（0.484-0.329）=310kvar。因此，天官区变电站加装DWZB-2000电压型无功自动补偿成套装置；该装置的原理是根据电容器无功功率输出与电容量、频率、电压参量的关系，即Q=2πfcu通过调节电容器的端电压来调节其无功功率输出，满足系统无功功率的需要。达到稳定电压提高功率因数。容量为1500kvar；加装无功功率补偿装置后功率因数达到0.99。详见图3
2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：天官区变电站：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。九里山变电站将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。
3结论
关键词：并联电容；功率因数；图解；计算
中图分类号：G714 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）16-0181-02
在正弦交流电路中，电路的有功功率与无功功率的比值叫做功率因数，用公式表示为：λ=Cosφ=■。其中φ是电路中总电流与总电压的相位差，称为功率因数角。
一、功率因数的意义
1.由功率因数的定义：Cos=■，可知：P=SCosφ。显然，在供电设备容量（即电源视在功率S）一定的情况下，电路的功率因数Cosφ越高，有功功率P就越大。表示电源发出的电能转换为热能或机械能越多，而与电感或电容之间相互交换就越少；电路的功率因数Cosφ越低，有功功率P就越小。表示电源发出的电能转换为热能或机械能越少，而与电感或电容之间相互交换就越多。由于交换的这一部分能量没有被利用，因此，功率因数越大，说明电源的利用率越高。
2.增加供电设备的容量，建立更大的发电厂。由P=SCosφ可知：在负载功率一定的情况下，若功率因数过低，为满足负载需求，解决办法只有增加供电设备的容量，建立更大的发电厂。而建设大容量的发电厂，不仅需要更高的技术支撑，而且还需要足够的能源、资源保障，例如建设大型水电站，需要足够的水源和适度的高度落差。
3.将电源设备的视在功率：S=UI代入P=SCosφ中，可得I=■，显然，在同一电压下要输送同一功率，功率因数Cosφ越高，供电线路中的电流I就越小，供电设备和线路中的损耗就越小；功率因数Cosφ越低，供电线路中的电流I就越大，供电设备和线路中的损耗就越大。而这部分损耗将以热量的形式散发到空气中，得不到利用。
因此，在电力工程上，力求使电路中的功率因数接近于1。由于在日常生活和生产用电设备中，感性负载占的比例相当大，提高感性负载功率因数的常用办法，是在感性负载两端并联一个适当的电容器，利用电容器的无功功率和电感所需的无功功率相互补偿，达到提高功率因数的目的。为什么并联电容后能提高电路的功率因数呢？
如图（a）所示，感性负载可看作理想电阻R和理想电感L组成的RL串联电路。
在没有并联电容时，电源供给负载的电流IRL，IRL落后电压U一个φRL角，如图（b）所示，电路的功率因数CosφRL；并联电容后，通过负载的电流仍为IRL，可是电源供给电路的电流不再是IRL，而是IRL和电容支路电流IC的矢量和I，从图（b）所示的矢量图可以看出，并联电容后电源供给电路的总电流变小了，电路中总电流与总电压之间的相位角由φRL减为φ，因而功率因数提高了，即：λ=Cosφ>λRL=CosφRL。
值得注意的是：①并联电容提高功率因数后，负载的工作仍保持原状，自身的功率因数CosφRL并没有提高，只是整个电路的功率因数得到了提高；②并联电容后，电路的总电流由IRL减为I，是由于功率因数的提高减小了电路的电流，通过负载的电流仍为IRL；③并联电容后，虽然提高了功率因数，但并没有提高负载的有功功率，之所以提高电源的利用率，是由于减小了电路的无功功率；④功率因数的提高，并不要求达到Cos=φ1，因为此时的并联谐振会带来不利情况，也没有必要提高到使电路呈容性。
二、提高功率因数需要并联多大的电容，如何进行分析和计算
并联电容提高功率因数的有关计算主要有两种题型：一是已知电路参数和功率因数目标，求需要并联的电容大小；二是已知电路参数和并联电容大小，求并联电容后的功率因数。在分析和计算时，可用以下两种形象直观的方法进行。
方法一：电流三角形法。
如图（b）所示，由几何关系可知：
IC=IRLSinφRL-ISinφ
=IRLConφRLtanφRL-ICosφtanφ
=IRLConφRL（tanφRL-tanφ）
又P=UIRLCosφRL，IC=U/XC=ωCU
ωCU=■（tanφRL-tanφ）即：C=■（tanφRL-tanφ）（1）
方法二：功率三角形法。
并联电容提高功率因数，并没有提高负载的有功功率，之所以能提高电源的利用率，是由于减小了电路的无功功率。如图（c）所示。由功率三角形可知：
QC=QRL-Q
QC=UIC？摇 IC=QC/U=（QRL-Q）/U
又IC=U/XC=ωCU
QRL=PtanφRL Q=Ptanφ
ωCU=P（tanφRL-tanφ）/U
即：C=■（tanφRL-tanφ）（1）
从上述分析可知，只要知道负载的有功功率P，额定电压U，电源的角频率，并联电容前的功率因数或功率因数角和并联后的功率因数或功率因数角，就可用（1）式求出并联电容的大小；同样只要知道负载的有功功率P，额定电压U，电源的角频率，并联电容前的功率因数或功率因数角，也可用（1）式求出并联确定电容后的功率因数的大小。
参考文献：
[1]程周.电工与电子技术[M].北京：高等教育出版社，2009.
[2]程周.电工与电子技术练习册[M].北京：高等教育出版社，2009.
【关键词】 提高功率因数 补偿方法 供电企业
很多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。适当提高用户的功率因数，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效的搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
1 影响功率因数的几个主要因素
电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备，大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响，综上所述，我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
2 低压网的无功补偿
随机补偿。随机补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行的无功消耗，以补励磁无功为主。此种方式可较好地限制农网无功峰荷。随器补偿。随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧，以无功补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。跟踪补偿。跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配电用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。采用适当措施，设法提高系统自然功率因数。提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。
3 功率因数的人工补偿
功率因数是工厂电气设备使用状况和利用程度的具有代表性的重要指标，也是保证电网安全、经济运行的一项主要指标。供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法已经不能满足工厂对功率因数的要求，工厂自身还需要装设补偿装置，对功率因数进行人工补偿。
[关键词]功率因数无功补偿措施
中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：
1.引言
电网中许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，有功功率的平衡直接反映在电网的频率变化上，而电网各部分无功功率能否平衡将直接影响到各个部分的系统电压，两者缺一不可。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。
2. 影响功率因数的主要因素
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。因此提高功率因数 问题 的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
2.1 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和 企业 的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。
2.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响
当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
2.3 电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
2.4 变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
3. 无功补偿的一般方法
无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
3.1 低压个别补偿:
低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
3.2 低压集中补偿：
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
3.3高压集中补偿：
高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。
4. 采取适当措施，设法提高系统功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。
4.1采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网"吸取"无功，在过励状态时，定子绕组向电网"送出"无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。 异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是"异步电动机同步化"。
4.2 合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取"撤、换、并、停"等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。
5. 无功电源
电力系统中应用的无功补偿设备主要有下面几种：
5.1可投切并联电容器和电抗器
可投切并联电容器和电抗器被应用于所有电压等级的电网中，可从最高电压的输电系统直到工厂配电系统。它主要用以改善功率因数。但由于需要频繁操作而必须装设开关，同时也带来附加的投资和运行费用。另外，电容器的投切将引起暂态过程，会产生过电压，同时，投人电容器能产生大的暂态冲击涌流，分别在开关和电答器上产生应力。
并联电容器主要用来改善功率因数。而无功功率需求的降低可带来显著的经济效益。然而，电容器组的装设可能在它的电容和系统的电抗之间引起各种谐波频率下的谐振，造成过电压和过电流。另外、电容器组本身也可以吸收一定的谐波电流，此谐波电流是由网络中存在的电压畸变产生的，并因此而引起电容器过负荷。因此，在安装改善功率因数的电容器组以前，应当对网络中的谐波电压进行分析监测，并考虑电容器对系统其它部分的影响。
5.2同步调相机
同步调相机能够连续地调整无功功率，可以发出或者吸收无功功率，正常状态时用来调整电网电压，其一般具有快速响应的自动励磁控制。在系统遭受扰动或无功负荷快速变动能时保持稳定。同步调相机不受其机端电压限制而能够维持满负荷额定电流，并能短时增加其无功功率输出以支持系统电压，这对于受电端系统是非常有用的。但是，同步机也有自身固有的局限性，如响应速度放慢（相对静止无功补偿器），损耗较大，其惯性会引起欠阻尼振荡或失去稳定，运行维护工作量大、投资费用大等。
5.3静止无功补偿器。
静止无功补偿器是由可以产生无功的电容器和可以吸收无功的电抗路组成的，为了能够进行连续调节无功，这两种元件中至少有一种是可变的，在某些系统的应用中，静止无功补偿器必须能够在系统的特定条件下运行，投资费用大等。的电容器和可以吸收无功的电抗路摆动到另一个极端。它的 “动态”调整范围只是整个调整范围的一部分，而在这个调整范围内其响应几乎是瞬间的，对于单位额定容量价格较昂贵的可变元件，在设计时应考虑将它的容量减低到只与动态调整范围相关的程度，而其他则以机械方式来投切电抗或电容元件，这样可以在所给定的总调整范围内自动地进行控制，从而使静止无功补偿器的综合投资减少。
6. 结束语
在电力系统中，由于无功功率不足，会使系统电压及功率因素降低，从而损坏用电设备，严重是会造成电压崩溃、使系统瓦解，造成大面积停电。另外，功率因素和电压的降低，还会使电气设备得不到充分利用，造成电能损耗增加，效率降低，限制了线路的送电能力，影响电网的安全运行及用户的正常用电。以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
参考文献:
