無功補償的一些知識點

什么是功率因數？

功率因數一般是針對不同的負載而言的。

在直流電時代，是沒有功率因數一說的，那時的功率因數為1。從交流電時代開始，功率因數就開始伴隨我們的身邊，功率因數小于1。我們知道：

功率因數就等于有功功率除以視在功率的比值。

有功功率就是用電設備消耗的電能。

與有功功率對應的是無功功率。

無功功率是在用電設備中空轉的電能。

有功功率的平方+無功功率的平方=視在功率的平方。

為什么要無功補償？

首先我們來看下，功率因數就是我們較常說的線路和負載中的電容和電感，這兩種器件和一般的用電器件不同。它們不光要吃（消耗）電能，它們還要拿（儲存），一般來說，其吃電的能力遠遠大于其拿電的能力。這就造成了一部分電能沒有做功，但是卻產生了電流。

其實這電做不做功，多數人認為那是科學家們研究的事，和我們關系不大。但是發電機表示自己本來能發1萬千瓦一小時的電，現在功率因數比較低，在保證電流不過載（過載犧牲發電機壽命，并且容易故障）的條件下，自己發的電少了。

這下發電廠不干了，咱們賣電可是按有功功率算的呀，無功功率跟著湊什么熱鬧？供電局表示自己的線路都滿載了，用電端說電不夠，發電端說發不出來啦。哦，原來都給無功功率把容量給占用了。這就好比你坐地鐵，買一次票，從起點到終點，再到起點。。。就是不出站。5元錢坐一天地鐵。地鐵人員表示很無奈。

那咋整？容性負載和感性負載能相互抵消？原來電容電流超前電壓90°，而電感則是電壓超前電流90°，那么兩個容抗和感抗相等的電容和電感在一起，電路的功率因數就成1啦。

問題又來了，我們日常的供電系統的負載，是電感多還是電容多？

先說說電容，廣義來說，任意兩個導體組成的孤立體系都是一個電容器，但是這種電容的電容量很小，主要和導體上電荷量及導體間距離有關。

再說說電感，電感就是電線多轉幾個彎。最常見的就是線圈。見到過一個電焊機因為線長了，工人又犯懶，沒有把卷在一起的電線分開，結果導致電焊機不能引弧。有人驚呼：上午用還是好的，怎么下午就壞了。

除了線圈，電動機也是屬于電感型負載，通俗點說，只要有繞組的都是電感型負載。所以日常中，電感性負載的量要遠大于電容性負載。

所以，我們要功率補償。一般就是算一下自己這邊的無功功率，然后上電力電容器。功率因數就上去了！

如何進行無功補償？

前面已經非常通俗地幫助大家理解無功補償，而接下來要說的是，因為大部分用戶的負載元件的阻抗基本都是呈感性，感性負載消耗的無功只能從電網中獲取，顯然就加大電網的損耗。而無功功率對供電系統和負載的運行是十分重要的。那該如何解決這個問題？就地平衡無功，加裝無功補償裝置，這就是解決辦法。接下來，就具體分析補償的辦法以及如何計算補償容量。

電容器補償的方式的選擇：

（1）采用并聯電力電容器作為人工無功補償裝置時，為了盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡補償，即低壓部分的無功功率宜由低壓電容器補償，高壓部分的無功功率宜由高壓電容器補償。

當無高壓負荷時不得在高壓側裝設并聯電容器裝置。當對電動機用電設備采用就地單獨補償時，補償電容器的額定電流不應超過電動機勵磁電流的0.9倍。在進行用電負荷計算時，應計入補償后的無功功率。

（2）補償電容器組的投切方式分為手動和自動兩種。對于補償低壓基本無功功率的電容器組以及常年穩定的無功功率和投切次數較少的高壓電容器組，宜采用手動投切。為避免過補償或在輕載時電壓過高，造成某些用電設備損壞等，宜采用自動投切。在采用高、低壓自動補償裝置效果相同時，宜采用低壓自動補償裝置。

（3）無功自動補償的調節方式：以節能為主進行補償者，采用無功功率參數調節；對沖擊性負荷、動態變化快的負荷及三相不平衡負荷，可采用晶閘管（電子開關）控制，使其平滑無涌流，動態效果好，且可分相控制，有三相平衡效果。

（4）電容器分組時，應與配套設備的技術參數適應，滿足電壓偏差的允許范圍，適當減少分組組數和加大分組容量。分組電容器投切時，不應產生諧振。

（5）高壓電容器組宜串聯適當參數的電抗器，低壓電容器組宜加大投切容量，采用專用投切接觸器或晶閘管，以減少合閘沖擊電流。受用電設備諧波含量影響較大的線路上裝設電容組時，電抗器宜串聯。

給功率因數低的用戶計算無功補償：

計算無功補償裝置的容量，通常需要3個技術參數才能計算；

（1）沒有加裝無功補償裝之前的功率因數；用“cosφ1”表示

（2）希望將提高到多大的功率因數；用“cosφ2”表示

（3）專變客戶的有功功率；用“P”表示 計算公式

公式中：

P：實際的有功功率；

Q1：沒有加裝無功補償之前的無功功率；

Q2：并聯無功補償運行之后的無功功率；

Qj：需要補償的無功功率；

案例：

假設某專變用戶的變壓器容量是630KVA，功率因數每個月均為0.6左右，導致該用戶的力率調整電費被考核，現需要將功率因數提高到0.9左右，需要配置多大的無功補償裝置？

目前市場上的無功補償裝置容量規格有100、134、150、167、200、234、250、267、300、334、350、367、400、434、450、467、500、534、550、567、600等幾種，因此加裝334kvar自動投切裝置比較合理。

對新增客戶配置無功補償裝置：

對于新增加的負荷，簡單來講是不知道沒有無功裝置時的功率因數，通常來講用情況一的方法是沒有辦法計算的，因為缺少一個已知參數。因此，這就需要我們引入一個經驗值。

對于專變用戶而言，供電局一般規定功率因數達到0.9才不被考核，而同一臺630kW的變壓器，用戶的實際負荷不同，配置的無功補償裝置也是不一樣的。通常情況下，我們取變壓器容量的30-40%。

假設某新增加專變用戶的變壓器容量是630kVA，需要配置多大的無功補償裝置？

如果電機負載比重不大 Q=S×30%=630(kVA)×30%=189kvar，加裝200kvar自動投切裝置比較合理，如果電機負載比重較大，Q=S×40%=630(kVA)×40%=252kvar，加裝250kvar自動投切裝置比較合理。

以上為簡單的介紹，基本是按照低壓側補償的方式。實際無功補償裝置的配置與計算較為復雜，負荷性質千千萬萬，不能一概而論。精確的配置需要詳細計算每個單體負載的利用率和推并推出理論功率因數才能計算。

補償過頭了會有什么影響？

電容補償原理：電容補償時電容和負載是并聯連接的，電容就和電庫一樣，當負載增大時，由于電源存在內阻，電源輸出電壓就會下降，由于電容的道兩端要維持原來的電壓，也就是電容內的電量要流出一部分，延緩了電壓的下降趨勢，就是電容補償原理。

增加補償電容器，電容量太大對供電端和用電端造成一定的影響。

1、對于電網來說，無論負載性質是感性還是容性，都將產生無功功率，都要產生有功電能損耗；補償電容太大是沒有必要的度。
2、另外，補償電容太大、用電網絡呈容性、由于供電網絡一般都是感性的，這樣就會產生諧振，產生諧振過電壓和過電流，嚴重時會使電網解列或燒毀電氣設備。所以供用電要求不能進行過補償。

一般用電戶的考核功率因數達到0.9就可以，但是這時用電網絡中還有相當于有功功率一半的無功功率存在，此時的供電網絡需供1.25倍的有功電流那樣大的電流才能使負荷正常工作，這將使供電網絡的線路損耗增加56%，即使是補償到0.95，無功功率也還達到有功功率的31%，況且在進行補償時采取如串聯電抗器等措施，就不會產生諧振和電壓電流的放大現象。

所以，現在常說的無功功率補償，必須補償到恰到好處才行。補償不夠，達不到要求要被罰款。補償過頭了，也會導致功率因數降低，如果低到標準之下，還是要被罰款。因為過補償，實質上是容性無功功率過大了，既然是無功功率過大，無論容性還是感性，都是無功功率。

來源：網絡

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