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功率因数的名词定义及相关知识

时间:2012-04-11 07:28 来源:未知 作者:编辑部

中文名称:功率因数
英文名称:power factor
名词定义:有功功率与视在功率之比。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。
功率因数简介:功率因数的大小与电路的负荷性质有关, 如白炽灯泡、电阻炉等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。功率因数是衡量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。所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
功率因数如何改善及相关知识:电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等,大多属于电感性负荷,这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率,还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后,将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率,减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动,因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗,这就是无功补偿的效益。无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者MVA来计算的,但是收费却是以KW,也就是实际所做的有用功来收费,两者之间有一个无效功率的差值,一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性,也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……,几乎所有的无效功都是电感性,电容性的非常少见。
供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数,那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢?
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 藉由良好功因值的确保,从而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。
③ 可以增加系统的裕度,挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低,那么在既有设备容量不变的情况下,装设电容器后,可以提高功率因数,增加负载的容量。
举例而言,将1000KVA变压器之功率因数从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的负载。
④ 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提高的电费优惠。
此外,有些电力电子设备如整流器、变频器开关电源等;可饱和设备如变压器、电动机、发电机等;电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等,这些设备均是主要的谐波源,运行时将产生大量的谐波。谐波对发动机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害,主要表现为产生谐波附加损耗,使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。
并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用,使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外,谐波电流叠加在电容器的基波电流上,会使电容器的电流有效值增加,造成温度升高,减少电容器的使用寿命。
谐波电流使变压器的铜损耗增加,引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。
谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时,可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。
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是,如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。
如果110KV以下的线路,其电压损失可近似为:△U=(PR+QX)/Ue
其中:△U-线路的电压损失,KV
Ue-线路的额定电压,KV
P-线路输送的有功功率,KW
Q-线路输送的无功功率,KVAR
R-线路电阻,欧姆
X-线路电抗,欧姆
由上式可见,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。