談談電力大用戶經濟功率因數值的確定

摘要：提出用戶確定經濟功率因數的方案，實現對大用戶用電設備等各參數的統計，并對此類設備投資的分析，得到最經濟的功率因數值，以節省投資并提高設備出力。

關鍵詞：補償容量；因數值

1 概述

把電能從發電廠經過電網輸送給電力用戶，在升、降壓變壓器及線路中要產生有功功率損失和無功功率損失。如果有用戶處安裝一定容量的無補償裝置，以提高用戶的功率因數，那么通電網輸送的無功功率可減少，由此也減少了電網中的P和Q。

一個輸電系統中，如果電力用戶的負荷為P-JQ，當裝置無功補償容量QK后，則需要用負荷為P-J（Q-QK），那么，在輸送負荷的損失減小量為：有功功率損失的減少量=QK（2Q-QK）U2-R，無功功率損失的減少量=QK（2Q-QK）U2-X，其中R、X分別為為線路和變壓器的電阻和電抗值的總和數。

2 提高用戶功率因數主要優點

2.1減少電能損失，因為P=（P2/U2cos）R所以與功率因數的平方成反比例，因此如果用戶的功率因數從0.7提高到1，則功率損失可減少50%，從0.7提高到0.95，則功率損失可減少46%，效果是十分顯著的。

2.2可選用截面積較小的導線，因為I=P/3UCOS，所以，COS提高后電流數值會下降，這樣導線截面積可相應辣少，節省投資。

2.3可選用較小容量的變壓器，視在功率W=P/COS，功率因數提高后，W值相應下降，這樣就要選用較小容量的變壓器。

2.4減少電壓降，改善電壓質量，因為電壓降U=PR+QX，而且一般的電力系統的X/R值，Q減小后，可較大同度的減少電壓降，改善用戶的電壓質量，提高電壓合格率。

3 三種供電方式下的用戶經濟功率因數值的計算分析

3.1電廠10千伏直流配負荷，供電距離分別為3.4公里。假定有功負荷P=2000千瓦，選用LGJ-120型號線，得到功率因數值見下表所示。

這種供電方式的用戶，離電源點很近，經濟功率因數值較高，可少補償，充分利用發電機的無功出力。這種性質的負荷在整個電力系統中所占比重很小，由于環保，能源等要求，負荷附近的電廠將愈來愈少，負荷比重更將下降。

3.2經電廠升壓后一級降壓220千瓦，10千伏供電，距離變電所也是3，4，5公里，共24個大用戶選用LGJ-120型導線，送電距離為50公里，所得經濟功充因數值見下表所示。

從以上數值可以看出，在這種供電方式電力用戶經濟功率因數都有在0.95-0.99之間。

經電廠升壓二級降壓的用戶，條件與上述第二種供電方式相同，110千伏送電50公里，加上降壓至35千伏一級，其送電距離為10公里，LGB-185型導線二回，31500千伏35/10千伏變壓器二臺，綜合各種數據得出如下表所示。

這種供電方式下用戶經濟功率因數值較高，基本可以做到無功就地平衡，不影響系統無功功率。

通過三種不同供電方式的計算，可以看出第2，3種供電方式的用戶經濟功率因數都在0.95-0.99的范圍，這兩種方式是系統中普遍采用的供電方式。

4 提高用戶功率因數的效果分析與結論

以第2種供電方式為例進行計算，得出各種數據如下表所示。

分析結果可以看出，用戶功率因數從0.7補償到0.9，投資費和年運行費都是下降的，當功率因數從0.9提高到0.95時，投資費增加到6萬元，年運行費用減少到1.41萬元是合理的。功率因數為0.96時，年運行費用最低，即是經濟功率因數超過0.96時，由于電容器投資增大，年運行費用也相應上升，所以用戶功率因數，達到0.95-0.96是合適的。