摘要：功率因數(shù)的高低關(guān)系到輸配電線路、設(shè)備的供電能力，也影響到其功率損耗。本文從理論上分析了提高功率因數(shù)對于節(jié)約電能，降低損耗，提高輸配電設(shè)備的供電能力方面的數(shù)量關(guān)系。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù) 節(jié)能降損

1　前言

功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項重要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，用電設(shè)備在消耗有功功率的同時，還需大量的無功功率由電源送往負荷，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗一定的有功功率的同時所需的無功功率。對于農(nóng)村用電負荷來說，主要是一些小加工業(yè)及照明負荷，其中大部分用電設(shè)備為感性負載，其功率因數(shù)都很低，影響了線路及配電變壓器的經(jīng)濟運行。通過合理配置無功功率補償設(shè)備，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達到節(jié)約電能，降低損耗的目的。

2　功率因數(shù)與無功功率的關(guān)系

功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備消耗一定有功功率與視在功率的關(guān)系，用cosφ表示為：

用電設(shè)備消耗一定的有功功率時需要的無功功率可表示為：

由式(1)、(2)可得：q=p×tgφ(3)

所以功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2時，需增加的無功補償容量可表示為：

式中p--用電設(shè)備消耗的有功功率，kw

q--用電設(shè)備在一定功率因數(shù)時需要的無功功率，kvar

qc--功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2時需增加的無功補償容量，kvar

φ1、φ2--補償前后的功率因數(shù)角

由式(4)可以看出，為了提高功率因數(shù)，必須增加無功功率補償設(shè)備以減少無功功率。由于靜電電容器具有重量輕，安裝方便，投資少，故障范圍小，有功功率損耗小，易于維護，能實現(xiàn)自動投切控制等優(yōu)點。所以，安裝靜電電容器提高功率因數(shù)的方法目前在供用電系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

3　輸配電線路的有功功率損耗與功率因數(shù)的關(guān)系

由于線路使用的導(dǎo)線存在著電阻，電流通過線路時，線路自身要產(chǎn)生有功功率損耗，其有功功率損耗又與電流平方成正比，線路在輸送一定的有功功率時，線路的電流又與功率因數(shù)成正比。所以，線路在輸送一定的有功功率時，線路自身產(chǎn)生的有功功率損耗與功率因數(shù)的平方成反比，提高功率因數(shù)就能降低線路的有功功率損耗，由于輸送一定負荷時線路的有功功率損耗可以用下式表示：

提高功率因數(shù)前后線路的有功功率損耗可以分別表示為：

式中δp--線路的有功功率損耗，kw

i--線路輸送的電流，a

δp1、δp2--提高功率因數(shù)前后線路的有功功率損耗，kw

cosφ1、cosφ2--線路增加無功補償前后功率因數(shù)

p--線路輸送的有功功率，kw

r--線路的電阻，ω

u--線路的額定電壓，kv

根據(jù)式(6)、(7)可知：功率因數(shù)提高后線路有功功率損耗下降的百分數(shù)可以表示為：

4　變壓器的有功功率損耗與功率因數(shù)的關(guān)系

4.1　變壓器的銅損耗與功率因數(shù)的關(guān)系

變壓器在運行中，輸出一定的有功功率時，其銅損耗與變壓器所帶負荷視在功率的平方成正比，而視在功率又與變壓器的功率因數(shù)成反比，即可表示為：

提高功率因數(shù)前后變壓器的銅損耗可表示為：

式中s--變壓器輸出視在功率，kva

s1、s2--提高功率因數(shù)前后變壓器的視在功率，kva

p--變壓器輸出的一定有功功率，kw

pk--變壓器銘牌額定銅損耗，kw

pt1、pt2--變壓器在提高功率因數(shù)前后的銅損耗，kw

se--變壓器的額定容量，kva

cosφ1、cosφ2--功率因數(shù)提高前后值

所以，提高功率因數(shù)前后的變壓器實際的銅損耗下降百分數(shù)可以表示為：

4.2　變壓器需用容量與功率因數(shù)的關(guān)系

由于變壓器在輸出一定有功功率時，其需用容量(視在功率)與變壓器的功率因數(shù)成反比，所以當(dāng)變壓器輸出一定有功功率時，功率因數(shù)提高就能減少變壓器的需用容量，從而提高變壓器的供電能力。根據(jù)式(8)可知提高功率因數(shù)后減少變壓器的使用容量δs可表示為：

5　結(jié)束語

通過上面的分析可以看出，提高功率因數(shù)對于節(jié)約電能，降低損耗，提高變配電設(shè)備的供電能力是極其有利的，特別是對于當(dāng)前正在進行的農(nóng)村電網(wǎng)改造來說，除了應(yīng)該按《農(nóng)網(wǎng)改造工程技術(shù)原則》的要求進行踏勘、設(shè)計、施工外，還應(yīng)該根據(jù)農(nóng)村用電負荷的特點，合理配置無功功率補償裝置同農(nóng)網(wǎng)改造工程建設(shè)一并進行設(shè)計、施工，顯得更加重要。