无功功率补偿与功率因数的有效改善措施探讨

无功功率补偿与功率因数的有效改善措施探讨

吴玉冲

（广东电网有限责任公司东莞横沥供电服务中心广东东莞523000）

摘要：近年来，随着科学技术的不断发展完善，在现阶段我国社会生产运行过程中，各行业领域的发展与人们的日常生活都逐渐依赖于各类用电设备。而随着用电设备的更新换代与其理论体系的不断完善，用电设备在运行过程中对于电能输送功率的要求也呈现逐渐提升态势。然而由于在电力系统运行过程中，会输送出一定程度的无功功率，不但降低了用电设备的实际运行性能、造成一定程度影响，还降低了电力系统的有效电能输送功率。因此笔者为完善这一问题，对无功功率补偿与功率因素的有效改善措施开展以下探讨。

关键词：无功功率；功率因数；改善措施；探讨

在电力系统发电与运行过程中，不但输送出有功功率，还输出了程度不一的无功功率。而在电力系统的运行过程中，无功功率数值也在直接程度上关乎到电力系统的电能输送功率，在无功功率较高时，电力系统有功功率就会相应降低，反之亦然。因此在用电设备与电力系统发电运行层面上，都应对无功功率进行减值降低，从而实现对有功功率以及电能输送功率的提升。而功率因数则主要指有功功率与视在功率的比值，从而可以得出以下结论，在功率因素越大时，无功功率数值也会相应降低变小因此笔者为提高电力能源的实际利用率，对二者之间的有效改善措施加以研究。

一、功率因数与无功功率二者概述

（一）功率因数与无功功率的定义

首先，笔者上述提及，在电力系统的发电及运行过程中，主要产生的功率可分为两类，一类是有功功率，一类是无功功率，二者之间的主要区别在于，有功功率可以转变为机械能、热能等能源形式，为用电设备的运行提供有效能源，而无功功率并非没有应用价值，只是在机械能与热能等能源形式的转换层面上，无功功率并不能进行转换，而其主要应用方向为对交变磁场和感应磁场的构建。而在电力系统运行过程中，时常出现无效功率过高，降低电能输送功率问题，这也是笔者本文主要完善的问题。

其次，功率因数主要指，在交流电路中，电力系统中电压与电流二者之间的相位差的余弦被称为功率因数。而在数值层面上，功率因数为有功功率除以视在功率的比值。在用电设备的运行过程中，功率因数的数值也关乎到供电系统的电能输送功率。例如在功率因数过低时，不但电力系统所输送的有效功率会出现相应幅度的降低，增加电力系统的运行经济成本，还会在一定程度上提高对供电设备以及输电线路的损耗度，降低电力系统相关配置设备的实际使用寿命。因此在功率因数的数值层面上，需要通过对有功功率的提升而实现对上述问题的完善。

（二）无功功率数值过高时的主要危害

首先，笔者认为无功功率数值过高时所造成的主要危害与消极影响可总结为三点：第一，对电力系统电能输送功率的降低，以及电力系统运行成本成本与隐形成本的提升；第二，对电力系统发电机所输出功率中，有效功率数值的降低影响；第三，由于无功功率数值的提升，造成了功率因数的与电力系统电压的降低，从而导致用电设备实际使用容量远低于最大容量，造成了一定程度的设备性能浪费。

二、无功功率补偿与功率因数的有效改善措施建议

无功功率补偿主要指，在电力系统变电所中安装相应的无功功率电源，从而通过改变电力系统中无功功率的流动，实现对电力系统电压水平的优化提升，并降低用电设备在运行过程中的实际需求容量，从而实现对用电系统实际运行效率与电能利用率的提升，正因于此，无功功率补偿也成为电力系统对无功功率流动加以调度管理的主要工作方向。因此，笔者针对性提出以下几项无功功率补偿与功率因数的有效改善措施建议。

（一）高压集中补偿有效改善措施建议

首先，高压集中补偿有效改善措施方案的主要原理为，电力系统相关工作人员将高压电容器工作组在企业、工厂或各区域内所配置的变配电所6-10KV母线之上，并通过这一途径实现对所铺设电力系统线路以前各电力系统铺设线路的无功功率，以及对以前所铺设全部电力系统线路功率因数的提升。

其次，这一改善措施方法的主要应用价值与优点为：第一，这一改善措施的应用，实现了在不对变压器设备原有额定容量加以调整的前提基础上，实现了对电力系统电能输送功率、供电实际性能与效率的提升，并在一定程度上提高了电力系统终端用电设备的实际运行性能、运行效率；第二，高压集中补偿改善措施方法相对于其他改善措施方法而言，在设备操纵性、实际利用率以及管理层面上都有着较高的应用价值，更便于电力系统的集中管理；第三，在电力系统运行过程中出现负荷大幅转变问题时，相关管理人员可通过调整6-10KV母线，便可极大程度改善电力系统的电压。

最后，高压集中补偿改善措施的主要应用缺点为：第一，高压集中补偿改善措施的适用范围相比过窄，仅适用于大中型工厂、企业，虽然可以对这一类区域内电力系统中无功功率开展有效的无功补偿，实现了对电力系统功率因数数值与终端用电设备实际性能的提升，但仍缺乏大规模推广普及的应用基础；第二，虽然所配置的高压电容器工作组便于集中管理，在配置后续管理与维修保养过程中，高压集中补偿改善措施的隐形成本与维修成本较低，但是高压集中补偿改善措施的补偿经济效果过差，因此这一改善措施在我国的应用较为少见。

（二）就地补偿有效改善措施建议

首先，相较于笔者上述提及的集中补偿有效改善措施而言，就地补偿改善措施的主要区别在于，在电力系统终端用电设备的周边区域安装低压电容器工作组，并将其与电机进行投切。相对而言，就地补偿改善措施的适用范围与便捷性都远高于集中补偿。其主要原理为，将所安装的低压电容器工作组与所投切电机之间构成并联电路，实现对电力系统中功率因数数值的提升。

其次，就地补偿改善措施方案的主要应用价值与应用优势为：一方面，就地补偿改善措施方案的适用范围远高于集中补偿改善措施的适用范围；另一方面，在电力能源的实际利用率层面上，就地补偿改善措施方案的应用，不但实现了对电力系统终端用电设备无功功率的补偿，还对电力系统中的无功功率进行补偿。

最后，就地补偿改善措施方案的应用缺点为：一方面，虽然就地补偿更具有小规模的适用性与便捷性，但是在宏观层面上而言，虽然集中补偿改善措施方案的总体经济造价成本较高，但是在实际性价比层面上，普遍高于就地补偿改善措施方案。这一问题在就地补偿改善措施方案所补偿无功功率的电力系统终端用电设备的实际使用率与运行时间长度较低时尤为明显；另一方面，笔者上述提及，集中补偿改善措施方案的管理较为集中，因此管理成本、设备维修保养成本以及其他隐性成本相比较低。但由于就地补偿改善措施方案所需安装的如低压电容器工作组等设备之间分布较为零散，且同一区域内往往各就地补偿改善措施方案的使用安装点之间的间隔距离较远，因此不但通过对相关设备管理与维修检测工作量的提升，造成就地补偿改善措施方案所配置设备的故障率与运行稳定性缺乏必要保障，且就地补偿改善措施方案的后期维护管理的人工成本与经济成本较为高昂。

三、总结

为提高我国电力系统在运行过程中电能的有效输送功率与电力系统输电终端用电设备的实际性能，降低电力系统的运行经济成本。因此笔者对功率因数与无功功率二者之间的内在关系与无功功率过高时所造成的影响后果与相关问题加以阐述，并针对性提出上述两类无功功率补偿与功率因素的有效改善措施建议。

参考文献：

[1]肖明凯.无功功率补偿与功率因数的有效改善[J].科技创新与应用，2015(05):77-78.

[2]邹少琴.无功补偿自动控制中电力电子技术的应用研究分析[J].电子技术与软件工程，2016(07):155-156.