0 引言
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。
1 有功功率和无功功率
企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。
2 功率因数
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°；当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。
3 有功功率和无功功率的三角关系
上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负何的无功吸收？
4 提高功率因数的意义
由上述3可以看出，要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。那就要提高用电设备的功率因数。当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：①系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；②由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；③因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；④对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；⑤由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。所以，我们必须提高供电系统的功率因数。
5 提高功率因数和无功补偿
企业的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加就地补偿电容，不但可以使线路及配电装置的输送电流减小，而且还可以减少有功损耗，减少初期的投资容量。下面给出异步电动机的无功补偿计算公式，以供大家参考：
设补偿前电动机的无功功率为Q1，补偿电容器后的无功功率为Q2，则补偿电容器的无功功率为:
Qc=Q1-Q2=P1(tanφ1-tanφ2)=
式中：P1、P2为电动机运行时输入/输出的有功功率，η为电动机运行时的效率，φ1、φ2为电容器补偿前后的功率因数角。
补偿前的功率因数：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe为电动机额定负载时的功率因数，可从产品目录中查得，k为电机定子电流负载率，k=I1/Ie，其中I1为电机运行时的实测定子电流（A），Ie为电机的额定电流（A）。
补偿后的功率因数一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不经济，确定了所需补偿的无功功率Qc之后，那么补偿电容量C=
式中：f为电源频率（Hz），Ue为电机额定电压（V），Qc为电容补偿的无功功率（Var）。
注意：个别补偿的电容容量应根据电动机的功率、负载率及电网情况适当考虑，避免过补偿或欠补偿状态的出现。
6 补偿方式
工业企业中常用的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和单个补偿。企业电力系统的补偿方式的选择，要视企业的具体情况而定。比如：从无功就地平衡来说，单个补偿的效果最好（单个补偿应用于大容量、长期运行、无功功率需要较大的设备，或者输电线路较长的设备，不便于实现分组补偿的场合，这种方式可以减少配线电流，导线截面，配电设备的容量），不论采取什么样的补偿方式，补偿电容必须选择适当，而这一切都是为了提高电力系统的功率因数。
7结束语
根据功率因数进行的无功补偿可以有效的提高设备的利用效率，减小了企业的初期投资，对企业供用电的稳定性有着深远的意义。
0 引言
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。
1 有功功率和无功功率
企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。
2 功率因数
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°；当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。
3 有功功率和无功功率的三角关系
上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负何的无功吸收？
4 提高功率因数的意义
由上述3可以看出，要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。那就要提高用电设备的功率因数。当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：①系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；②由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；③因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；④对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；⑤由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。所以，我们必须提高供电系统的功率因数。
5 提高功率因数和无功补偿
企业 的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加就地补偿电容，不但可以使线路及配电装置的输送电流减小，而且还可以减少有功损耗，减少初期的投资容量。下面给出异步电动机的无功补偿 计算 公式，以供大家 参考 ：
设补偿前电动机的无功功率为q1，补偿电容器后的无功功率为q2，则补偿电容器的无功功率为:
qc=q1-q2=p1(tanφ1-tanφ2)=
式中：p1、p2为电动机运行时输入/输出的有功功率，η为电动机运行时的效率，φ1、φ2为电容器补偿前后的功率因数角。
补偿前的功率因数：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe为电动机额定负载时的功率因数，可从产品目录中查得，k为电机定子电流负载率，k=i1/ie，其中i1为电机运行时的实测定子电流（a），ie为电机的额定电流（a）。
补偿后的功率因数一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不 经济 ，确定了所需补偿的无功功率qc之后，那么补偿电容量c= 式中：f为电源频率（hz），ue为电机额定电压（v），qc为电容补偿的无功功率（var）。
注意：个别补偿的电容容量应根据电动机的功率、负载率及电网情况适当考虑，避免过补偿或欠补偿状态的出现。
6 补偿方式
工业 企业中常用的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和单个补偿。企业电力系统的补偿方式的选择，要视企业的具体情况而定。比如：从无功就地平衡来说，单个补偿的效果最好（单个补偿应用于大容量、长期运行、无功功率需要较大的设备，或者输电线路较长的设备，不便于实现分组补偿的场合，这种方式可以减少配线电流，导线截面，配电设备的容量），不论采取什么样的补偿方式，补偿电容必须选择适当，而这一切都是为了提高电力系统的功率因数。
7结束语
中图分类号：TK315文献标识码： A
在100KVA及以上专变用户的电费计算中，功率因数调整电费发挥着价格经济杠杆的作用。在功率因数高于标准值时，客户可以从电力企业所减收的电费中得到经济补偿，逐步回收所付出的投资，并获得降低电费开支的经济效益。与此相反，若客户不装或少装无功补偿设备，造成功率因数低于标准值，就要多付出电费，用以补偿多用的无功功率由此而增加的开支。
1什么是功率因数
所谓功率因数，是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间的位相差Φ的余弦cosΦ 。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率。
2功率因数调整电费的含义及适用范围
2.1什么是功率因数调整电费
为了提高用户的功率因数并保持其均衡,以提高供用电双方和社会的经济效益,依据水利电力部、国家物价局(1983)水电财字第215 号文和华北电管局(1983)华北电供用字第53号文,特制定功率因数调整电费管理办法。在客户功率因数高于标准值时，减收客户月电费；反之则加收。简单地说，功率因数调整电费是鼓励用户改善功率因数、提高电压质量、促进节约电能的电价政策。
2.2如何计算功率因数调整电费
2.2.1计算公式
功率因数调整电费＝（当月基本电费+当月电度电费）*功率因数调整电费增减率（公式2）
2.2.2功率因数的标准值及其适用范围功率因数标准0.90,适用于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0.85,适用于100千伏安(千瓦)及以上的其它工业用户(包括社队工业用户),100千伏安(千瓦)及以上 的非工业用户,100千伏安(千瓦)及以上的商业用户和100千伏安(千瓦)及以上的电力排灌站。 功率因数标准0.80,适用于100千伏安(千瓦)及以上的农业用户和趸售用户,但大工业用户未划由电业局直接管理的趸售用户,功率因数标准应为0.85。 居民生活用电和网内互供电不实行功率因数调整电费办法。
对不需装电容器,用电功率因数就能达到标准值的用户,或离电源点较近、电压质量较好、勿需进一步提高用电功率因 数的用户,可以降低功率因数标准值或不实行功率因数调整电费办法。降低功率因数标准的用户的实际功率因数,高于降低后的 功率因数标准时,不减收电费,但低于降低后的功率因数标准时, 应增收电费,即只罚不奖
对于实行功率因数调整电费的客户，照明表与总表串接，则照明电量参加计算功率因数，照明电费参加功率因数调整电费计算；若照明表与总表并接，则照明电量不参加计算功率因数，照明电费不参加功率因数调整电费计算。
凡装有无功补偿设备且有可能向电网倒送无功电量的客户,应随其负荷和电压变动及时投入或切除部分无功补偿设备, 电业部门并应在计费计量点加装带有防倒装置的反向无功电度表,按倒送的无功电量与实用的无功电量两者的绝对值之和,计算月平均功率因数。
3用电客户如何提高功率因数，避免加收功率因数调整电费
提高功率因数得方法主要有以下两种：
3.1提高自然功率因数
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；5、提高设备得负荷率（避免大马拉小车和空载运行）。
3.2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
无功补偿的基本原理是：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，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
电容器安装容量的选择，可根据使用目的的不同，按改善功率因数，提高运行电压和降低线路损失等因素来确定。
例如：张家港市某钢结构加工厂接有一台315KVA的变压器，功率因数执行标准应为0.90，在上述工厂的抄表过程中，发现该户长期无功补偿不足，因而每次带给他们的电费发票上，显示的力调电费一直在0.60左右，明显偏低，导致每月功率因数调整电费要增加该户实际功率因数低于标准值， 2010年5月份为0.53，2010年6月份为0.60，2010年8月份为0.67。2010年9月，用电检查员到该户了解其生产状况，勘查客户计量装置情况，发现他们公司大量使用电焊机、电动机等感性设备，自然功率因数较低，加上无功补偿柜内电容器、熔丝等设备损坏，均已退出运行，导致功率因数一直达不到标准，功率因数表无显示。我们仔细询问客户的用电情况以及电工对无功补偿的管理情况，得知该企业的用电无人管理。随即我们对该企业无功补偿问题给予技术上支持，已经查出问题原因，就如何选择电容器的补偿方法和计算补偿的容量，提出了指导性意见，同时建议该企业招聘一名有资质的电工。该企业于10月份采纳了我们的建议，按照要求适当增补电容器容量进行无功补偿， 现场功率因数表显示值为0.96，下月起功率因数调整电费将由罚变奖。此次投资该户虽耗资约1.8万元，但全年可减少电费支出7.6万元。
4结束语
总之对于用户来说，明明白白缴费是最基本的权力。对于供电部门如何做到让客户用上放心电、明白电，也是我们供电员工最基本的义务。帮助客户提高功率因数，提高了发、供、用电各项设备的利用率，节约电能和改善电压质量有着重要影响。提高客户的功率因数并保持其均衡，最终是提高了供用电双方的社会的经济效益，真正实现了供电企业与客户的双赢。
近年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与日俱增。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时，会导致设备损坏、系统解列。此外，网络的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降、损耗增加。因此，解决好网络无功补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义.
1、无功补偿电容器概述
设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法之一，目前在国内外均得到广泛的应用。设置并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点。
并联电容器的容量是按正常供电情况设计的，为了留有发展余地，还有适当裕量。这样，当变电处于低谷负载时，电容器的补偿容量势必过大，出现过补偿的情况，母线电压升高，电容器的补偿容量与实际供电电压成正比，电压升高会使补偿容量进一步增大，反过来又会使电压再升高。电压升高会导致变压器、电动机、电容器等设备损耗增大，影响使用寿命。若变电所处于高峰负载，电压水平低于额定供电电压，则电容器提供的补偿容量下降，并使电压进一步下降，严重时会导致局部电压崩溃。为此，采用双级或多级自动补偿，根据运行情况的需要自动投切，适时地调节无功补偿容量。
电力网络除了要负担用电负荷的有功功率P，还要负担负荷的无功功率Q，有功功率P、无功功率Q和视在功率S之间存在下述关系：S=√P2+Q2，COSφ=P/S，被定义为电力网络的功率因数，其物理意义是线路的视在功率S，供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是，功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。
2、提高功率因数的意义
2.1改善设备的利用率：因为功率因数可以表示成下述形式
COSφ=P / S=P / √3UI，其中U是线电压（KV）I是线电流（A），可见，在一定的电压和电流下，提高COSφ，其输出的有功功率越大。因此，改善功率因数是充分发挥设备潜能，提高设备利用率的有效方法。提高电力网络的传输能力。视在功率与有功功率成下述关系P=SCOSφ，可见，在传送一定有功功率的条件下，COSφ越高，所需视在功率越小。
2.2可减少电压损失，即提高系统电压。因为电力网的电压损失可借用下式求出：U=（PR+QX）/U，可以看出，影响U的因素有四个：线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗X。如果采用容抗为XC的电容来补偿，则电压损失为U={PR+Q（X-XC）}/U，故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失U减小，改善了电压质量。
2.3减少线路损失（耗）。当线路通过电流I时，其有功损耗P=3I2R×10-3（KW）或P=3（P/UCOSφ）2×10-3=3P2R/U2COS2φ×10-3（KW），可见，线路有共损失P与COS2φ成反比，COSφ越高，P就越小。
3、无功补偿总容量的确定
3.1 对10KV线路无功补偿容量以提高功率因数来确定。电力网的最大负荷月的平均有功功率为P，补偿前的功率因数为COSφ1，补偿后的功率因数为COSφ2，则所需补偿容量可用下式计算：
QC=P（tgφ1-tgφ2）=p{√（1/ COS2φ1-1）- √（1/ COS2φ2-1）}
有时需要将COSφ1提高到大于COSφ2而小于COSφ3，则补偿容量应满足：
p{√（1/ COS2φ1-1）- √（1/ COS2φ2-1）}≤QC≤p{√（1/ COS2φ1-1）- √（1/ COS2φ3-1）}
3.2 对于低压线路，一般可按下式计算其补偿容量：
Qc=（20%～40%）Pn
式中 Qc――补偿容量（Kvar）
Pn――变压器的额定容量（KVA）
4、10kV线路无功补偿实例分析
以下对灵璧供电公司35kV渔沟变电所10kV梁集105线路进行实例分析：
4.1 10kV 梁集105线路功率因数现状分析：
通过时间、功率因数及电量对比我们可得知：渔沟105线路无功量严重不足，如采取定补将产生过补偿，我们根据该线路负荷、电流等参数决定采用智能型10kV线路无功补偿柜。
在确定好对策方案后，我们于2010年9月10日对渔沟变电站10kV梁集105线路进行智能型无功补偿电容器选定及安装工作。
4.2、智能型无功补偿电容器选定：
经多次研讨，选定XBZW-10型高压无功自动补偿装置，该装置单元化设计、单件元件体积小、重量轻，便于搬运运输；各部件之间采用带航空插头电缆连接，简单方便且便于维护。
该装置能根据线路电压、无功功率、功率因数等综合判断依据依次投切电容器，从而达到动态、自动、精细补偿线路无功的目的。
4.3、智能型无功补偿电容器安装、调试、投运：
4.3.1、安装位置的确定
根据以上线路负荷图所示可知，梁集105线路全长14.97KM， 所带配变总容量约9560kVA。（29#杆与129#杆之间为两线路并杆走线，129#杆后分为两条10kV线路）其中：
主干线142#杆后所带配变总容量共约4500kVA，约占配变总容量的47%；
主干线129#杆往娄圩支线所带配变总容量共计约1930kVA，约占配变总容量的20%；
主干线76#杆往韩庄支线方向所带配变总容量共计790kVA， 约占配变总容量的8%
主干线29#杆往马集支线、上渡家支线所带配变总容量共计约650kVA，约占配变总容量的7%。
由此可见，本线路负荷主要集中在中后部几个大分支上，特别是末端，特别适合安装线路高压无功自动补偿装置，以降低整条线路损失，提高线路整体功率因数，提升末端电压。
本方案为此线路共设计补偿总容量1100kvar，根据负荷比例分配如下：
（1）142#杆后主干线上安装一套50（定）+200（动）+200（动）kvar补偿装置补偿末端占总线路近半数的无功负荷需求，降低大部分线损；
（2）129#杆后往娄圩方向支线上安装一套50（定）+100（动）+200（动）kvar补偿装置，补偿此大负荷支线；
（3）76#杆往韩庄方向支线上安装一套50（定）+100（动）kvar补偿装置，补偿韩庄支线所需无功缺口。
（4）主干线29#杆往马集方向支线上安装一套50（定）+100（动）kvar补偿装置，补偿马集支线所需无功缺口。
这样，我们在此线路上共用4套高压无功补偿装置，其中两套为一级定补两级动补模式，两套为一级定补一级动补模式，共投入定补200kvar，动补900kvar.既考虑到了固定的无功负荷缺口，又考虑到了动态变化的负荷波动，通过两级、三级补偿多种电容组合模式使线路上的无功负荷得到最大程度的补偿，以确保线路的节能效果达到最优化，为打造优质配电线路奠定坚实的基础。
4.3.2、安装容量的确定
4.4 效果检查及取得效益
无功补偿对输配电网的降损节能、实现经济供电和提高供电企业的经济效益有着极为重要的作用：
4.4.1、减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗都较大，安装无功补偿装置提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用户端的电力损失。
4.4.2、改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。
4.4.3、延长设备寿命，改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等设备和线路的负荷容量降低，并因此降低温升从而延长寿命（温度每降低10℃，寿命可延长1倍）。
4.4.4、满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因为功率因数过低而产生的罚款。
以下就以补偿后可降低电能损耗做出分析：
渔沟变电站梁集105线路2010年前八个月总有功电量为7352320kWh，可估算出全年总有功电量为7352320/8*12=11028480 kWh补偿前平均力率COSΦ1为0.83，补偿后力率COSΦ2为0.99；
按补偿前平均线损8%计算，δP%=（1-COS2Φ1/ COS2Φ2）×100%=30.70%
式中：COSΦ1为补偿前的平均功率因数，此处为0.83
COSΦ2为补偿后的平均功率因数，此处为0.99
即补偿后可降低电能损耗百分比：δP%=30.70%
经计算，线损率可减少0.08*0.307=2.456个百分点，全年减少有功电量为：
11028480kWh×2.456%=270859kWh
每度电0.55元计算，该设备安装后，渔沟变电站梁集105线路每年仅降损一项约有148972元左右的经济效益。
4.4.5、效果检查：
2010年9-12月电量、线损、功率因数实际值：
从表中可以看出，渔沟变电站梁集105线路自安装智能型无功补偿装置后功率因数及线损已达到预期目标值。
综上所述，无功补偿技术是提高电网功率因数及供电能力、减少电压损失和降低网损的一种有效措施。智能型无功补偿电容器具有无功补偿原理简单、安装方便、投资小，有功损耗小，运行维护简便、安全可靠等优点。因此，在当前随着电力负荷的增加，要想提高电网系统的利用率，稳定线路功率因数，通过采用补偿电容器进行合理的补偿，是能够提高供电质量并取得明显的经济效益的。■
【中图分类号】TF0【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2012）12-0137-01
引言
近年来节能工作越来越成为人们关注的焦点，有效合理的使用能源已成为实现能源的综合利用、促进企业发展、提高企业经济增长的质量和效益的有效途径。通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。对电网和电力用户来说，提高功率因数，减少无功电能损耗，对节能降耗具有十分重要的意义。
1功率因数的概述
在交流电路中，电压与电流之间的相位差（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。
2影响功率因数的主要因素
（1）异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备。
（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。
（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。
3提高功率因数的方法
3.1合理选择和使用电气设备：异步电动机和变压器是电网中占用无功功率最多的电气设备。电网的总无功功率约70%用于异步电动机，10%～25%用于变压器。异步电动机的功率因数和效率都不是一个固定不变的数值，它随着电动机的负荷在较大范围内变化。负荷率约在80%左右时，电动机的功率因数和效率最高。低于80%时，电动机的功率因数就会下降；负荷率低于40%时，功率因数和效率将急剧下降，这时电动机做功不大，耗费无功功率和有功功率很多，造成电力的浪费，所以，我们把大电机小负载现象称为“大马拉小车”。为了合理配置电气设备，消除“大马拉小车”的现象，目前国家已在有关节能政策中明确规定，电动机正常使用负荷率低于40%和变压器低于30%时限期调整或更换，否则不得继续使用。
3.2改变电动机接线降压运行：消除“大马拉小车”现象，采用换小电动机的办法，使用起来经常遇到一些困难，如没有合适容量的电动机或更换后难于安装等等。这时采用改变电动机定子接线方式，由三角形改为星形降压运行，能使大电机变成小电机，起到与换用小电机的相同作用，这种方法适用于空载和轻载起动的场合，如金属切割机床中的车床等，国内外已广泛采用，为了适应负荷变化，把星形—三角形接线改为自动转换形式，即轻载时接成星形，重载时自动接为三角形，使电动机既能满足负载需要，又能节电。这种方法只限于额定接线方式为三角形的电动机使用。由三角形改为星形，定子每相绕组电压下降为原来的13，容量为原来的40%左右。
3.3合理安排和调整工艺流程：对于异步电动机和各类弧焊变压器的空载运行应加以限制。我们把电动机不做功只空转叫做“跑空车”。因为，异步电动机空载时取用的无功功率等于满载时的60%—80%，如果有大量电动机“跑空车”，这个部门的平均功率因数一定会很低。但是“跑空车”现象到处可见，例如车床加工零件过程中，经常进行退刀、测量、调整和更换零件等操作，这些操作占整个作业时间的比例很大，高者可达50%左右，电能浪费很大，为此，对于空载运行时间较长的设备要加以限制。
3.4并联补偿电容：实际中可以使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补偿无功，即：在感性负载上并联电容器。以下为理论解释：在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率，从而减少甚至消除感性负载与电源之间原有的能量交换。并联电容器的主要缺点是只能成组投切，以致不能平滑调节其无功功率。但将它与同步电动机或SVC实行联合补偿则可达到较理想的调节效果。它的另一缺点是其输出无功随安装母线电压降低而成平方的减少，这对系统稳定性显然是不利的。
3.5并联电抗器：并联电抗器也是一种重要的无功补偿装置。在感性无功补偿设备中，其造价较低，应优先选用。在超高压电网中，线路空载或轻载时大量充电功率过剩，采用并联电抗器补偿是必不可少的。这一般可以通过采用高压和低压并联电抗器适当配合的补偿方式实现。在长距离输电线路上，高压电抗器具有限制过电压、分层平衡无功、有利于使用单相重合闸和提高系统稳定性的综合功能。低压电抗器的主要特点是易于投切，主要用于运行方式变化中无功平衡和电压调整。
3.6串联电容器：在超高压系统中使用串联电容补偿是不简单的，这是由其本身以及与系统间的相互作用的复杂性所决定的。这些问题包括有布置与接入方式的选择、电容器保护、线路保护配置、可能在某些运行方式下引起发电机的自磁、自发振荡以及次同步谐振等等。近年来在电容器保护装置的设计以及开发防止次同步谐振的措施等方面不断取得的进展，在维持串联电容器使用折增长速度方面已经起了重要作用。
参考文献
[1]邱关源.电路（第四版）[M].北京：高等教育出版社，1999
电能占企业成本的5％～20％，有些企业占得更高。因此如何提高电能的利用率和使用效率，保证电能质量，是企业节能提效的重要手段。绝大多数企业是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，因此企业的能源消耗中无功能源消耗占了很大成份。尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。
对于企业而言，供电损耗主要是电动机损耗、低压线路损耗、高压线路损耗和变压器损耗。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。电动机损耗（即效率）是电动机本身固有的，目前Y系列的电动机的效率一般都在85％～95％。但电动机的功率因数将影响整个电网的效率。用电系统装设无功补偿设备，提高功率因数，对于企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行具有极为重要的意义。
无功补偿分为就地补偿和集中补偿两种。如图所示。C3、C4为单独就地补偿装置，C1、C2和C为集中补偿。C为高压集中补偿装置， C2为低压集中补偿装置，C1为低压就地集中补偿装置。
1．单独就地补偿
单独就地补偿是将无功补偿装置安装在电动机侧，其优点可以减小整个线路的无功电流，最大程度地减小无功消耗，并且不需单独设立开关，但单独就地补偿的补偿电容器安装分散，管理比较麻烦，不便于维护。
当设备的功率因数由COSΦ1（如COSΦ1＝0.7）提高到COSΦ2（如COSΦ2＝0.85以上），则线损节电量：
式中：R――线路电阻，Ω；
P――线路传输的有功功率，kW；
T――设备运行时间，h；
UL――线路线电压，kV；
COSΦ1――补偿前的功率因数；
COSΦ2――补偿后的功率因数。
线损节电量系数：
从表1可见，COSΦ从0.85变到0.9，线损节电量增加0.15，但随着COSΦ地提高，线损节电量增加变小。
变压器铜损节电量：
式中：K――负荷系数（一班制3.6；二班制1.8；三班制1.2）；
PK――变压器铜损，kW；
T1――变压器运行时间，h；
A――用户变压器二次侧有功用电量, kWh；
S――变压器额定容量,kVA。
可见变压器铜损节电量系数与线路节电量系数相同。
线损降低率：
可见变压器铜损降低率与线损降低率相同。
从表2可见，线损降低率也有与线损节电量同样地情况。
在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线的电流越大，导线阻抗的电压降落越大，这样负载的端电压就低，使设备得不到充分的利用。
在线路中电压损失U的计算公式如下：
(kV)
式中：P――有功功率，kW；
Q――无功功率，kvar；
U――额定电压，kV；
R――线路总电阻，Ω；
XL――线路感抗，Ω。
由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失也就减少了。
2．集中补偿
集中补偿分为就地集中补偿、低压集中补偿和高压集中补偿。
1）就地集中补偿
就地集中补偿即将补偿装置安放在车间的低压开关柜侧。如图中C1即为低压就地集中补偿装置。
就地集中补偿可以减小高低压供电干线和变压器的无功损耗，但无法补偿供电支线的无功损耗。由于无功补偿装置仍分散在各车间的配电屏处，管理和维护仍比较麻烦。
2）低压集中补偿
低压集中补偿是将补偿装置安放在工厂的低压配电所。如图中C2即为低压集中补偿装置。
低压集中补偿可以减小高压供电线路和变压器的无功损耗，但无法补偿低压供电线路的无功损耗。由于无功补偿装置安放在低压配电所，所以管理和维护比较方便。现在绝大多数高压侧没有设备的工厂均采用低压集中补偿方式。
3）高压集中补偿
高压集中补偿是将补偿装置安放在高压进线的末端，一般放置在工厂的高压配电所内。如图中C即为高压集中补偿装置。
功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、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。因此，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，若能有效地搞好低压补偿，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。
一、影响功率因数的主要因素
首先我们来了解功率因数产生的主要原因。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有一定时，如减少无功功率p无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当p无=0时，则其功率因素=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。影响功率因素主要是下面几个方面。
（一）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的。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。
（二）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。
（三）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
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。
二、低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
1. 随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是：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，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。
2. 随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以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。
随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是 目前 补偿无功最有效的手段之一。
3. 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以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的 经济 性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
三、采取适当措施，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。
1. 合理使用电动机（下转第122页）
（上接第199页）
合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。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。
2. 提高异步电动机的检修质量
实验表明，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 。
3. 采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数
由电机原理知道，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，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要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。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”。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。
4. 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。
功率因数是指电力网中线路的视在功率供给有功功率的消耗所占百分数。在电力网的运行中，我们所希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、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。因此，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，若能有效地搞好低压补偿，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。
一、影响功率因数的主要因素
首先我们来了解功率因数产生的主要原因。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有一定时，如减少无功功率P无，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当P无=0时，则其功率因素=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。影响功率因素主要是下面几个方面。
（一）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的。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。
（二）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。
（三）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
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。
二、低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
1.随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿磁无功为主，此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是：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，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。
2.随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以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。
随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
3.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以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是：运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当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。
三、采取适当措施，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。
1.合理使用电动机（下转第122页）
（上接第199页）
合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电器指标。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。
2.提高异步电动机的检修质量
实验表明，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。
3.采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数
由电机原理知道，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，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要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。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”。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。
4.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。
通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。
关键词
医院?配电网?功率因数?无功补偿
Abstract
Power factor level, directly related to the electricity grid in the power loss and power loss，related to the power supply line voltage loss and voltage fluctuation，but also to the conservation of energy and the user benefits.This paper briefly introduces the power factor and reactive power compensation of the concept，the principle of reactive power compensation and principle, and expounds several methods of improving power factor and reactive power compensation technology in power distribution system the application and the effect of hospital．
Keywords
Hospital?Distribution network?Power factor
Reactive power compensation
doi:10.3969/j.issn.1671-9174.2012.07.010
功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，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［1］。
在电网的运行中，功率因数越大，电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供、用电设备的生产能力、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，为用户本身节约电能。因此，对于配电网来说，若能有效地做好无功补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，提高功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少电费支出。
一、功率因数和无功补偿概念
（一） 功率因数
电网中的电气设备和电动机、变压器等属于既有电感又有电阻的电感性负载,电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差,相位角的余弦cosφ即功率因数,它是有功功率与视在功率之比即cosφ=P/S。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要技术指标。
（二）无功补偿
把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置吸收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可在容性装置输出的无功功率中得到补偿。
二、 无功补偿原理［2］
图1?无功功率补偿原理图
Sl为功率因数改善前的视在功率，cosφ1为无功补偿前的功率因数；S2为功率因数改善后的视在功率，cosφ2为无功补偿后的功率因数；Ql为无功补偿前的无功功率，Q2为无功补偿后的无功功率。
由图l可见，装设补偿装置后，功率因数由cosφ1提高到cosφ2。当用户需用的有功功率P不变时，无功功率将由Ql减小到Q2，视在功率将由Sl减小到S2，相应地，负荷电流I减小，系统的电能、电压损耗均降低，电压质量及设备的利用率提高，设计容量减少。因此，安装无功补偿装置，对于用户及供电系统均有益。
三、无功补偿原则
尽量提高用户的自然功率因数。在设计配电和用电设备时，要正确选用变压器容量和电动机容量，降低线路阻抗。如果仍不能满足电网合理运行所需的无功容量时，要考虑无功补偿问题。无功补偿分为集中补偿和分散补偿，应该遵循“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主、调压与降损相结合，以降损为主”的原则［3］。
四、 提高功率因数方法
（一） 采取适当措施，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用户功率因数的方法，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。
1.合理使用电动机
合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电气指标。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显著降低。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。
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。
（二）采用无功补偿的方式，提高功率因数
前言
无功补偿主要是指主要是指有效利用无功补偿装置与设备，以获取所需的无功功率，以此降低电网运行的能耗，促进电力系统的功率因数得到有效提高，最终达到电网电压质量得以改善的目标。
1、无功补偿配置原则分析
就电网在运行过程中的消耗的无功功率的实际情况而言，在电力系统中，其输配电设备以及各级网络均会产生无功功率消耗，其中无功功率消耗情况最为严重的要以电压配电网为最。因此，在电网实际运行过程中，为使输电线路无功功率传输消耗将至最低，从而促进电网输配电设备的运行效率大幅提高，在配置武功补偿装置与设备的过程中，要进行科学合理地布局，并坚持“就地平衡，分级补偿”的配置原则，确保无功补偿装置配置合理。
2、功率因数的影响因素分析
在交流用电设备的实际工作中，既要产生有功功率消耗，同时还需无功功率。若用P、Q分别表示有功功率与无功功率。那么，在P固定的情况下，若Q减少，则能够实现提高电网功率因数的目的。然而，在Q为零的极端情况下，那么其力率则为1。可见，有效提升电网功率因数的关键就在于全面降低用电设备所需的无功功率。在电网运行中，无功功率需求量最大的设备主要为电力变压器以及异步电动机，它们也是影响电网功率因数最主要的因素之一。此外，以下几种因素也全面影响着电网功率因素：
（1）变压器与异步电机的磁化无功功率会受到电网频率波动的影响，从而影响电网功率因数；（2）电网功率因数还受到供电电压的影响。若供电电压超出所规定的电压额定值，如，超过额定值的10%，就会造成磁路饱和问题产生，从而促进无功功率的迅速增长（约为35%左右）。适当降低供电电压，可促进无功功率的有效减少，但若供电电压过低，就会对电力系统电气设备的正常工作与运行产生严重影响。因此，在实际工作中，要积极探寻有力措施，确保电力系统供电稳定。
综上可知，主要用电设备，如电力变压器以及同步电机等、供电电压、电网频率波动等是影响电网功率因数的几种最主要的因素，因此，为实现降损节能、促使低压网能够无功就地平衡，有必要积极探寻行之有效的提高低压电网功率因数的方法途径。
3、低压配电网无功补偿方法探讨
3.1跟踪补偿。此种无功补偿方式的控制保护装置通常为无功补偿投切装置，并采用该投切装置，于大用户0.4kv母线上补偿低压电容器组。跟踪补偿方式运行可靠、灵活，且具有较小的运行维护工作量，补偿效果良好，应用的范围多为视载功率超过100kVA的专用变配电用户。该补偿方式的主要缺陷在于具有相对较大的首期投资，且无功补偿投切装置较为复杂。
3.2随器补偿。这一补偿方式是一种以低压保险为媒介，将低压电容器接于配电变压器二次侧，进而对其空载无功进行补偿的武功补偿方式。在空载或者轻载的情况下，变压器的空载励磁无功则为配变的主要无功负荷。对于用电单位而言，其配变空载无功是其主要的无功负荷，着部分损耗在轻载配变的供电量中占有非常大的比重，并增加了电费单价，增加了经济损失。运用随器补偿方式，可对配变的空载无功进行有效地补偿，且接线简单，并可实现对农网的无功基荷进行有效限制，最终促进无功就地平衡实现，且经济性较好，是有效降低电网损耗，实现无功补偿的有效途径。
3.3随机补偿。此种无功补偿方式，主要是通过电机、保护装置等，实现电动机与低压电容器组的并接与同时投切，其优势在于易于安装、配置灵活、投资少，无需对补偿容量进行频繁地调整，并随着用电设备的运行与停运，随之投入与退出，事故率相对较低，可对用电单位的无功负荷实行有效地限制，适用于以励磁无功补偿为主的电机无功消耗补偿。
4、无功补偿的效益
目前，电力系统运行环境愈加复杂化，电力系统中连接了各种容量不等且数量庞大的感性设备，使电网既须有功功率，也须无功功率。据相关资料显示，如果电网平均功率因数处于0.7-0.85的范围之内时，用电企业所消耗的无功功率约为80%左右的有功功率。若将功率因数适当提高至0.9-0.95之间，那么在有功消耗中，无功消耗会降低50%左右，从而对用电企业的无功功率输入有效减少，进而促进企业的效益提高。
4.1提高设备的利用率。就供电设备而言，若有功功率一致，随着电网功率因数的提高，减少负荷电流，则会增加供电设备的功率储备，提高负荷传送功率的效率，从而有效满足负荷的增长需求。对于新建企业而言，还可使设备容量有效降低，并促进其投资费用有效减少，同时，提高电网的功率因数，在某种程度上还能是企业选择的变压器的容量得到有效降低，确保其运行的基本电费得以减少。
4.2节省企业电费开支。由于国家电价制度中，规定了不同企业的功率因数值，若高于规定数值，可相应减少电费；若低于规定的数值，需要多收电费，从而对企业的功率因数进行了限制，可见，提高功率因数对企业具有直接的经济效益。
4.3降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：
ΔP%= （1-I22/I12）×100%=（1-COS2φ1/COS2φ2）×100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由（2）式可求得有功损耗将降低20%～45%。
4.4改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：
U=（PR+QX）/Ue×10-3（KV） 两部分损失：PR/Ue输送有功负荷P产生的；QX/Ue输送无功负荷Q产生的；配电线路：X=（2～4）R，U大部分为输送无功负荷Q产生的变压器：X=（5～10）R QX/Ue=（5～10） PR/Ue变压器U几乎全为输送无功负荷Q产生的可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
结论
本文集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。
参考文献
[1]李博.无功补偿装置设计初探[J].国外电子测量技术，2008年08期
[2]刘学军.浅析电力系统的无功补偿问题[J].内蒙古科技与经济，2009年08期
在供用电系统中除了有功电源还有无功电源，两者缺一不可，感性负载过多时，其功率因数都较低，影响了线路及配电变压器的经济运行，就必须通过合理配置无功功率补偿设备，以提高系统的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。
1功率因数与无功功率的关系
电压与电流之间的相位差（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。
P2+Q2=S2
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。
2输配电线路的有功功率损耗与功率因数的关系
由于导线存在着电阻，电流通过线路时，线路自身产生有功功率损耗，其有功功率损耗又与电流平方成正比。所以，线路在输送一定的有功功率时，线路自身产生的有功功率损耗与功率因数的平方成反比，提高功率因数就能降低线路的有功功率损耗。
3变压器的铜损耗与功率因数的关系
变压器在运行中，输出一定的有功功率时，其铜损耗与变压器所带负荷视在功率的平方成正比，而视在功率又与变压器的功率因数成反比，所以，提高功率因数就能使变压器的铜损耗下降。
4变压器所需容量与功率因数的关系
由于变压器在输出一定有功功率时，其视在功率与变压器的功率因数成反比，所以当变压器输出一定有功功率时，功率因数提高就能减少变压器的需要容量，从而提高变压器的供电能力。
二、提高功率因数
一影响功率因数的主要因素
1大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉等设备是无功功率的主要消耗者。在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功功耗占了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的提高负载率。
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供电电压超过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，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。
二无功补偿的一般方式
1采取适当措施，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：
1） 合理选择电动机的容量，使其接近满负荷运转。
2） 对实际负荷不超过额定容量40%的电动机，应更换为小容量电动机。
3） 合理安排和调整工艺流程，改善用电设备的运转方式，应限制感应电动机空负荷运转。
4） 正确选择变压器，提高变压器的负荷率（一般为75%～80%较为合适）。对于负荷率低于30%的变压器，应予以更换。
5） 对于负荷率在60%～90%的绕线转子异步电动机，必要时可以使其同步化，此时电动机可以向电力系统输出无功功率。
2人工补偿功率因数
用户功率因数仅靠提高自然功率因数一般是不能满足要求的，因此，还必须进行人工补偿，无功补偿通过采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。
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，补偿设备也推出，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。
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。
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。
3无功电源
电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。
1） 同步电机
同步电机中有发电机，电动机和调相机3种。同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，以滞后功率因数运行为主，向系统提供无功，但必要时，也可以减小励磁电流，使功率因数超前，即所谓的“进相运行”，以吸收系统多余的无功。同步调相机是空载运行的同步电机，优点是能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率。但他有功损耗大、运行维护复杂、影响速度慢、进来已逐渐退出电网运行。
2） 并联电容器
并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。
3） 静止无功补偿器
静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受控制。当电压变化静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有效较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加专门的滤波器。
4） 静止无功发生器
