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摘 要：本文通过供电系统的功率因数及无功功率补偿的经济效益研究，提出了改善功率因数和确定无功补偿量的一般方法。
关键词：功率因数 无功功率
无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在供电系统中，无功要保护平衡，否则,供电系统中的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，致使传输能力下降，损耗增加。严重时会导致设备损坏，系统解列。
一、供电系统的功率因数及无功功率补偿的经济效益
电力网络除了要负担用电负荷的有功功率P，还要负担负荷的无功功率Q，有功功率P、无功功率Q和视在功率S之间存在下述关系，即
S= 而 。
被定义为电力网的功率因数，其物理意义是线路的视在功率S供给有功功率的消耗所占百分数。在实际运行中，我们希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。
一般电力系统，可在高压侧或低压侧分别作功率因数改善。当然，如无功功率在低压侧作补偿，既可减少变压器输电线路等的损失，又可提高变压器、输电线路的利用率及提高负载端的电压，所以电容器组装置越接近负载端，将可获取最大的经济效益。
二、改善功率因数的具体方法
（一）改善功率因数——降低总电流（%）
I：视在电流（设计时考虑的电流值）；
Ip：有功电流；
Iq：无功电流。
根据上述公式得知，因在低压侧装设电容器补偿无功电流，即
由电容器提供，所以供电设计时仅考虑有功电流 即可，如此可节省变压器及输电线路设备的投资费用，功率因数改善后总电流降低的百分比，如图所示。
（二）改善设备的利用率
因为功率因数还可以表示成下述形式。
其中：U——线电压（KV）
I——线电流（A）
可见，在一定的电压和电流下，提高 ，其输出的有功功率越大。因此改善功率因数是充分发挥设备的潜力，提高设备的利用率的有效方法。
（三）减少电压损失
因为电压损失可借下式求出
从公式中可以看出，影响ΔU的因素有四个，线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗x。如果采用容抗为xo的电容来补偿，则电压损失为：
故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失ΔU减少，改善了电压质量。
du（%）：电压提高百分比；
：补偿电容器的容量（Kvar）；
：变压器容量（KVA）；
：变压器短路电抗百分比。
（四）减少输电线路及变压器的损失
=3 R=3 R+3 R
：有功功率损失；
R：每相输电线路的电阻（含输电线路及变压器）
（1）线路电阻：
k：电阻系数；
A：导线截面积；
L：导线长度（m）
（2）变压器电阻： ：变压器短路阻抗（Ω）；
U：系统电压（V）；
:变压器额定容量（KVA）。
由此得知，无功电流由电容器提供，即 减少，则输电线路及变压器的损失可大量减少。
：功率因数改善前的视在功率
：功率因数改善后的视在功率；
P：有功功率；
：功率因数改善前的无功功率；
：功率因数改善后的无功功率；
：补偿无功功率的电容量；
：功率因数改善前的相位角；
：功率因数改善后的相位角。
三、确定无功补偿量的一般方法
如果供电系统最大负荷,月平均有功功率为 ，补偿前的功率因数为 ，补偿后的功率因数为 ，则补偿容量可用下述公式计算。
式中： ——所需补偿容量，Kvar；
——最大负荷，日平均无功功率，Kvar
——最大负荷，日平均有功功率，Kvar
——应采用最大负荷，日平均功率因数。
确定必须适当，通常将功率因数从0.9提高到1所需的补偿容量与将功率因数从0.72提高到0.9所需的补偿容量相当。因此，在高功率因数下进行补偿其效益将显著下降，这是因为在高功率因数下， 曲线的上升变小，因此，提高功率因数所需的补偿容量将要相应的增加。
关键词：功率因数 无功功率
无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在供电系统中，无功要保护平衡，否则,供电系统中的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，致使传输能力下降，损耗增加。严重时会导致设备损坏，系统解列。
一、供电系统的功率因数及无功功率补偿的经济效益
电力网络除了要负担用电负荷的有功功率P，还要负担负荷的无功功率Q，有功功率P、无功功率Q和视在功率S之间存在下述关系，即
S= 而 。
被定义为电力网的功率因数，其物理意义是线路的视在功率S供给有功功率的消耗所占百分数。在实际运行中，我们希望的是功率因数越大越好，如能做到这一点，则电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。
一般电力系统，可在高压侧或低压侧分别作功率因数改善。当然，如无功功率在低压侧作补偿，既可减少变压器输电线路等的损失，又可提高变压器、输电线路的利用率及提高负载端的电压，所以电容器组装置越接近负载端，将可获取最大的经济效益。
二、改善功率因数的具体方法
（一）改善功率因数——降低总电流（%）
I：视在电流（设计时考虑的电流值）；
Ip：有功电流；
Iq：无功电流。
根据上述公式得知，因在低压侧装设电容器补偿无功电流，即
由电容器提供，所以供电设计时仅考虑有功电流 即可，如此可节省变压器及输电线路设备的投资费用，功率因数改善后总电流降低的百分比，如图所示。
（二）改善设备的利用率
因为功率因数还可以表示成下述形式。
其中：U——线电压（KV）
I——线电流（A）
可见，在一定的电压和电流下，提高 ，其输出的有功功率越大。因此改善功率因数是充分发挥设备的潜力，提高设备的利用率的有效方法。
（三）减少电压损失
因为电压损失可借下式求出
从公式中可以看出，影响ΔU的因素有四个，线路的有功功率P、无功功率Q、电阻R和电抗x。如果采用容抗为xo的电容来补偿，则电压损失为：
故采用补偿电容提高功率因数后，电压损失ΔU减少，改善了电压质量。
du（%）：电压提高百分比；
：补偿电容器的容量（Kvar）；
：变压器容量（KVA）；
：变压器短路电抗百分比。
（四）减少输电线路及变压器的损失
=3 R=3 R+3 R
：有功功率损失；
R：每相输电线路的电阻（含输电线路及变压器）
（1）线路电阻：
k：电阻系数；
A：导线截面积；
L：导线长度（m）
（2）变压器电阻： ：变压器短路阻抗（Ω）；
U：系统电压（V）；
:变压器额定容量（KVA）。
由此得知，无功电流由电容器提供，即 减少，则输电线路及变压器的损失可大量减少。
：功率因数改善前的视在功率
：功率因数改善后的视在功率；
P：有功功率；
：功率因数改善前的无功功率；
：功率因数改善后的无功功率；
：补偿无功功率的电容量；
：功率因数改善前的相位角；
：功率因数改善后的相位角。
三、确定无功补偿量的一般方法
如果供电系统最大负荷,月平均有功功率为 ，补偿前的功率因数为 ，补偿后的功率因数为 ，则补偿容量可用下述公式计算。
式中： ——所需补偿容量，Kvar；
——最大负荷，日平均无功功率，Kvar
——最大负荷，日平均有功功率，Kvar
——应采用最大负荷，日平均功率因数。
确定必须适当，通常将功率因数从0.9提高到1所需的补偿容量与将功率因数从0.72提高到0.9所需的补偿容量相当。因此，在高功率因数下进行补偿其效益将显著下降，这是因为在高功率因数下， 曲线的上升变小，因此，提高功率因数所需的补偿容量将要相应的增加。