摘要：随着科技进步，电力电子技术迅猛发展，非线性电路设备的大量应用，影响了电网的功率因数，降低了电网稳定性及设备利用，增加了电网的能量消耗。因此，为了节能降耗，本文详细阐述了功率因数降低的原因，提出了提高电网功率因数的方法。从提高自然功率因数和人工补偿提高功率因数两方面进行阐述分析，提高自然功率因数从电机以及变压器的选用，输电线导线的选取等方面进行详细的分析，而人工补偿提高功率因数从并联电容以及串联电抗器方面做了具体分析阐述。
关键词：功率因数；无功功率；节能降耗
引言:电网的功率因数cosΦ=P/S，是负载有功功率与视在功率的比值，它是供电系统的重要指标，其高低对于电网的供电能力以及电器应用的稳定性以及效率至关重要。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，由于电网中存在大量的非线性负载，使得用电设备吸收无功功率增大，造成电网的功率因数降低。功率因数低使供电设备占用的容量增大，电网的损耗会增大，电网的稳定性变差。因此要提高供电设备利用率、减少线路损耗，提高电网质量，节能降耗，我们需要对其进行合理的无功功率的补偿，必须要提高功率因数。
2功率因数影响因素
2.1感性负载导致电流滞后电压相位角
企业中，存在很多感性负载，如异步电动机，使其电网电流滞后电压一定相位角，功率因数cosΦ大大降低。由于无功能源消耗占了很大成份，功率因数的降低，影响整个电网以及负载的效率，目前电动机效率一般在85％～95％。
2.2电流畸变及高次谐波影响
（1）大量的非线性负载，比如家用变频电器，工业用交、直流变换装置，这些谐波源在电网中产生大量电流谐波分量，整流后要电容滤波，得到平直的直流电压波形，这会导致输入电流波形出现脉冲。电流出现高次谐波和无功分量，造成电流畸变因数和基波位移因数的变化，功率因数大大降低。高次谐波电流增大，造成电网的谐波“污染”，危害其它电器设备的安全运行[1]。
（2）电网中接有波动性、冲击性负荷，如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，在运行时也会产生大量的高次谐波，造成电压波动、闪变、三相不平衡现象，影响供用电设备的安全性，对电网造成严重干扰[2]。
（3）电网采用无功功率补偿装置后，会导致谐波放大，使得供电设备中的电器件损坏，如变压器、电容器、电抗器、自动开关、继电器、接触器等。
3提高功率因数的方法
3.1提高自然功率因数
提高自然功率因数是不加任何人工补偿装置，采取措施来减少无功功率，达到节电效果。
3.1.1对正确选用异步电动机的型号与容量，保证电动机的检修质量。
电机的选型要考虑机械性能和电气指标，要根据电机启动力矩、启动次数、调速等要求正确选型，使电机尽可能接近满载下运行，提高功率因数，此时电机效率和功率因数最佳。电机定子线圈减少及定转子间气隙增大都会使励磁电流增大，使功率因数降低，因此要提高检修质量，及时淘汰高能耗电机，保证电动机的参数。
对于容量较大又不需要调速的电动机，尽量选用同步电动机。调节其励磁电流处于过励状态，使其功率因数相位角变为超前，提高功率因数。对低速、恒速，长期连续工作的较大容量电动机，尽量采用同步电动机，如空压机、水泵、鼓风机、轧钢机组、球磨机等。
对绕线式异步电机可以让其同步运行，即将异步电机转子绕组连接直流励磁电流，使其同步化。调节直流励磁，使其处于过励磁状态，这样可以向电网发出无功，提高其功率因数。
3.1.2根据负荷选用相匹配的变压器。
选择最佳负载系数的变压器很重要，变压器一次侧功率因数和负载功率因数有关，可以根据负荷选用相匹配的变压器，并且改善配变运行方式，使负载率提高，功率因数改善。变压器不易长期轻载运行，及时更换负载系数较小的变压器，可使功率因数提高。
3.1.3扩径导线技术
输电线路中，电能损耗除了受导线电阻导致的有功损耗外，还存在着部分无功损耗，这部分损耗产生原因在于架空电路的高压电出现电晕放电所产生的电晕损耗和导线与其他介质之间的容性无功功率损耗。一方面可以用减少导体曲率半径小的部位暴露在空气中的方法，此方法可以得到广泛应用。另一种解决措施是扩径导线技术[3]，扩大导线直径而又不影响载流部分的横截面积。主要实施方法是，将一根导线分开变成多根，从而改变导线周围的磁场分布，达到降低导线电抗的目的。分裂导线在节能降耗方面表现足够出色，且能够很好的减少每段线路的电抗参数。
3.2人工补偿方法
人工补偿即无功补偿，是在负载附近加装提供无功功率的设备，使无功功率就地得到补偿，有效提高其功率因数。
3.2.1并联电容器
功率因数相位角滞后导致的功率因数下降，需要感性负载并联电容器补偿无功来提高功率因数。电感性负载并联电容器后，所加电压和负载参数未变，故电感性负载的功率因数cosΦ1没有改变，但是电源侧的电压和电流相位角变小了，电网的功率因数cosΦ得到提高。电感性负载所需的无功功率部分由电容器供给，减少了电源的能量，使设备容量得到充分利用。并联电容器后线路电流相应减少，功率损耗大大降低。采用并联电容器进无功补偿方法，按其供电系统中的安装位置来分，可分为集中补偿、分组补偿和就地补偿。
3.2.2串联电抗器
由于电流畸变导致的功率因数下降可以采用串电抗器的方法。滤波电抗器广泛用于高低压滤波柜中，尤其低压电网中有大量整流、变流、变频装置等谐波源产生的高次谐波。无功功率补偿装置投入后，电网中的谐波电流直接补偿会引起谐波放大，也可以选择无源滤波器。
但要注意电抗器高次谐波电流含量与电网谐波源状况、阻抗参数及电容器装置回路阻抗参数有关，因此串电抗器需要对电网参数精确测算，选择合适的电抗率，才能有效抑制谐波。串联滤波电容器后，调谐至某一谐振频率，可以吸收电网中相应频率的谐波电流，滤波电抗器串联电容器，不但能有效地吸收电网谐波，而且提高了系统的功率因数，对于系统的安全运行起到了较大的作用。
结束语：
综上所述, 提高功率因数能够有效节约国家能源，提高企业经济效益,保证电网质量、降低网络损耗以及电网的安全运行。因此，应该重视功率因数的控制具有重要意义。本文提出了不同情况下从电网无功功率优化、电机应用方面、变压器节能降耗等方面阐述提高功率因数的方法，具有深远意义。
参考文献
[1]靳龙章.电网无功补偿实用技术.中国水利水电出版社.
[2]T.J.E.米勒.胡国根译.电力系统无功功率控制[M].北京：水利电力出版社。[6]刘燕.供配电技术[M].西安电子科技大学出版社.
[3]万建成, 刘臻, 孙宝东. 扩径导线的分类与扩径方式的选择[J]. 电力建设, 2010, 31(6):113-118.
[4]王兆安.谐波抑制和无功功率补偿.北京：机械工业出版社.
[5]国家技术监督局、中华人民共和国建设部。三相异步电动机经济运行.GB12497-1995.