针对工业电力用户，提高功率因数的方法可分为两大类：一类是提高自然功率因数；另一类为采用无功补偿装置。

（1）提高自然功率因数

提高自然功率因数的方法，即采用降低各种用电设备所需的无功功率以改善其功率因数的措施。

1）合理选用异步电动机的型号和容量

cosφ在负载率为70%及以上时较高，如额定负载时为0.85～0.89，而空载时只有0.2～0.3，因此，正确选用异步电动机使其额定容量与它拖动的负荷匹配，避免不合理运行方式，对改善功率因数是十分重要的。

2）配电变压器不宜轻载运行

变压器一次侧功率因数与二次侧负荷的负荷率有关，见表2.15。

表2.15　功率因数与负荷率的关系

变压器在负载率＞0.6以上运行时才较经济，一般75%到80%较合适。

3）合理安排和调整工艺流程

改善电气设备的运行状况，限制电焊机、机床电动机等设备空转。

（2）采用无功补偿来提高功率因数

我国有关电力设计规程规定：高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得低于0.9；其他工厂，不得低于0.85。

图2.5　无功补偿原理图

1）补偿容量计算

由图2.5可知，要使功率因数由cosφ1提高到cosφ2，则必须装设无功补偿装置容量为

式中，Δqc＝tanφ1－tanφ2，Δqc称为无功补偿率。表示的是要使1kW 的有功功率由cosφ1提高到cosφ2所需要的无功补偿容量kvar值。Δqc也可由相关手册查出。

2）补偿电容器个数

补偿电容器个数为

注意：对于单相电容器来说，个数应取3的倍数，以便三相平衡。

例2.6 某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW，无功计算负荷为800kvar。为了使工厂（变电所高压侧）的功率因数不低于0.9，如在低压侧装设并联电容进行无功补偿时，需要装设多少补偿容量？并问补偿前后工厂变电所所选变压器的容量有何变化？

解 1）补偿前的变压器容量和功率因数变电所低压侧的视在计算负荷为

主变压器容量选择条件为SNT≥S30（2），因此未进行无功补偿时，主变压器容量为1250kVA。

这时变电所低压侧的功率因数为

2）无功补偿容量

按规定，变电所高压侧的cosφ≥0.90。考虑到变压器的无功功率损耗ΔQT远大于有功功率损耗ΔPT，一般ΔQT＝（4～5）ΔPT，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取cosφ′＝0.92。

要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为

QC＝650×（tanarccos0.63－tanarccos0.92）＝525kvar(www.daowen.com)

因此，取QC＝530kvar。

3）补偿后的变压器容量和功率因数

变电所低压侧的视在计算负荷为

因此，无功补偿后的变压器容量可选为800kVA。

变压器的功率损耗为

ΔPT≈0.015S′30（2）＝0.015×704kVA＝10.6kW

ΔQT≈0.06S′30（2）＝0.06×704kVA＝42.2kvar

变压器高压侧的计算负荷为

无功补偿后，工厂的功率因数为

这一功率因数满足规定要求。

4）补偿前后比较

主变压器容量在补偿后减少，则

SN.T－S′N.T＝1250kVA－800kVA＝450kVA

如以基本电费每月22元／kVA计算，则每月工厂可节约基本电费为

450×22＝9900元／月

由此例可知，采用无功补偿来提高功率因数能使工厂取得可观经济效果（尚未计算其他方面的经济效果）。

（3）补偿方式

1）用静电电容器（移相电容器、电力电容器）作无功补偿，以提高功率因数

①个别补偿

直接安装在用电设备附近。

优点是可减少车间线路的导线截面和车间变压器的容量，降低线路和变压器中的功率损耗。

缺点是利用率低，投资大。

适用于运行时间长的大容量设备，所需无功较多且由长线路供电的情况。

②分组（分散）补偿

将电容器组分散安装在各车间配电母线上。

③集中补偿

将电容器组集中安装在总降压变电所二次侧（6～10kV）或变配电所的一次侧（6～10kV）或二次侧380V侧。

一般对补偿容量相当大的工厂，宜采用高压侧集中补偿和低压侧分散补偿相结合的方法；对用电负荷分散及补偿容量小的工厂，一般仅用低压补偿。

2）采用同步电动机（过励运行）

若工业用户的部分电动机采用同步机，当同步电动机在过励运行方式，功率因数为0.8～0.9超前时，可向电力系统提供无功功率，但同步电动机结构复杂，附有启动控制设备，维护工作量大，用“同步电动机作无功补偿”方案的价格明显高于“用异步电动机加电力电容器补偿”的价格。一般用户在满足工艺条件的情况下，是否采用同步电动机来提高企业的功率因数，可通过技术经济比较决定。通常对低速、恒速且长期连续工作的容量较大的电动机，如轧钢机的电动发电机组、球磨机、空压机、鼓风机等设备可采用同步电动机拖动。这些设备容量一般在250kW 以上，环境和启动条件均可满足同步电动机的要求，而且停歇时间小，因而对功率因数改善起很大作用。小容量的高速同步电动机不经济，不宜采用。