由于感性、容性或非線性負(fù)荷的存在,導(dǎo)致系統(tǒng)存在無功功率,從而導(dǎo)致有功功率不等于視在功率,三者之間關(guān)系如下:
S^2=P^2+Q^2;S為視在功率,P為有功功率,Q為無功功率。三者的單位分別為VA(或kVA),W(或kW),Var(或kVar)。
簡單來講,在上面的公式中,如果今天的KVAR的值為零的話,KVA就會與KW相等,那么供電局發(fā)出來的1KVA的電就等于用戶1KW的消耗,此時成本效益最高,所以功率因數(shù)是供電局非常在意的一個系數(shù)。用戶如果沒有達(dá)到理想的功率因數(shù),相對地就是在消耗供電局的資源,所以這也是為什么功率因數(shù)是一個法規(guī)的限制。目前就國內(nèi)而言功率因數(shù)規(guī)定是必須介于電感性的0.9~1之間,低于0.9時需要接受處罰。
好處
供電部門為了提高成本效益要求用戶提高功率因數(shù),那提高功率因數(shù)對用戶端有什么好處呢?
① 通過改善功率因數(shù),減少了線路中總電流和供電系統(tǒng)中的電氣元件,如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等的容量,因此不但減少了投資費用,而且降低了本身電能的損耗。
② 良好的功因數(shù)值的確保,從而減少供電系統(tǒng)中的電壓損失,可以使負(fù)載電壓更穩(wěn)定,改善電能的質(zhì)量。
③ 可以增加系統(tǒng)的裕度,挖掘出了發(fā)供電設(shè)備的潛力。如果系統(tǒng)的功率因數(shù)低,那么在既有設(shè)備容量不變的情況下,裝設(shè)電容器后,可以提高功率因數(shù),增加負(fù)載的容量。
舉例而言,將1000KVA變壓器之功率因數(shù)從0.8提高到0.98時: 補償前:1000×0.8=800KW 補償后:1000×0.98=980KW
同樣一臺1000KVA的變壓器,功率因數(shù)改變后,它就可以多承擔(dān)180KW的負(fù)載。
④ 減少了用戶的電費支出;透過上述各元件損失的減少及功率因數(shù)提高的電費優(yōu)惠。
此外,有些電力電子設(shè)備如整流器、變頻器、開關(guān)電源等;可飽和設(shè)備如變壓器、電動機、發(fā)電機等;電弧設(shè)備及電光源設(shè)備如電弧爐、日光燈等,這些設(shè)備均是主要的諧波源,運行時將產(chǎn)生大量的諧波。諧波對發(fā)動機、變壓器、電動機、電容器等所有連接于電網(wǎng)的電器設(shè)備都有大小不等的危害,主要表現(xiàn)為產(chǎn)生諧波附加損耗,使得設(shè)備過載過熱以及諧波過電壓加速設(shè)備的絕緣老化等。
并聯(lián)到線路上進行無功補償?shù)碾娙萜鲗χC波會有放大作用,使得系統(tǒng)電壓及電流的畸變更加嚴(yán)重。另外,諧波電流疊加在電容器的基波電流上,會使電容器的電流有效值增加,造成溫度升高,減少電容器的使用壽命。
諧波電流使變壓器的銅損耗增加,引起局部過熱、振動、噪音增大、繞組附加發(fā)熱等。
諧波污染也會增加電纜等輸電線路的損耗。而且諧波污染對通訊質(zhì)量有影響。當(dāng)電流諧波分量較高時,可能會引起繼電保護的過電壓保護、過電流保護的誤動作。
因此,如果系統(tǒng)量測出諧波含量過高時,除了電容器端需要串聯(lián)適宜的調(diào)諧(detuned)電抗外,并需針對負(fù)載特性專案研討加裝諧波改善裝臵。