功率因数提升与无功补偿方法

什么是功率因数，为什么要无功补偿，怎么补偿？

01 什么是功率因数？

功率因数是指交流电路中有功功率与视在功率的比值，用cosΦ表示，反映电能的有效利用率。在之前的直流电时代，是没有功率因数这一说的，那时候功率因数都是1。后来将我们带入了交流电时代，从此以后功率因数就常常伴随在我们的身边。（一般功率因数都是小于1的）。

学术上，功率因数就等于有功功率除以视在功率的比值。有功功率就是用电设备消耗的电能。这里与有功功率相对应的有一个无功功率，无功功率是交流电路中电场或磁场与电源之间周期性交换能量的功率。

计算公式

有功功率的平方+无功功率的平方=视在功率的平方

02 为什么要无功补偿？

具体来说，功率因数就是线路和负载中的电容和电感，这两种器件和一般的用电器件不一样。它们不光要吃（消耗）电能，它们还要拿（储存），一般来说，其吃电的能力远远大于其拿电的能力。这就造成了一部分电能没有做功，但是却产生了电流。

其实电做不做功也是那些科学家研究的事，和我们一般也没什么关系。但是发电机表示自己本来能发1万千瓦一小时的电，现在功率因数比较低，在保证电流不过载（过载牺牲发电机寿命，并且容易故障）的条件下，自己发的电少了。

这下发电厂不干了，咱们卖电可是按有功功率算的呀，无功功率跟着凑什么热闹。供电局表示自己的线路都满载了，用电端说电不够，发电端说发不出来啦~哦~原来都给无功功率把容量给占用了。这就好比你坐地铁，买一次票，从起点到终点，再到起点。就是不出站。5元钱坐一天地铁。地铁人员表示很无奈。

那咋整？容性负载和感性负载能相互抵消？原来电容电流超前电压90°。而电感则是电压超前电流90°。那么两个容抗和感抗相等的电容和电感在一起，电路的功率因数就成1啦。

那么问题来了，我们日常的供电系统的负载，是电感多呢？还是电容多呢？小编先说说电容，广义来说，任意两个导体组成的孤立体系都是一个电容器，但是这种电容的电容量很小，主要和导体上电荷量及导体间距离有关。

再说说电感，电感就是电线多转几个弯。最常见的就是线圈。小编就见过一个电焊机因为线长了，工人又犯懒，没有把卷在一起的电线分开，结果导致电焊机不能引弧。他们惊呼：上午用还是好的，怎么下午就坏啦。然后我上去飞起一脚，电焊机就修好啦！哈哈，跑题啦！

除了线圈，电动机也是属于电感性负载，通俗点说，只要有绕组的都是电感性负载。所以日常中，电感性负载的量要远大于电容性负载。

所以我们要功率补偿，一般就是算一下自己这边的无功功率，然后上一套电力电容器。功率因数就上去了！

03 如何进行无功补偿？

电容器补偿的方式的选择：

（1）采用并联电力电容器作为人工无功补偿装置时，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡补偿，即低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿，高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。

当无高压负荷时不得在高压侧装设并联电容器装置。当对电动机用电设备采用就地单独补偿时，补偿电容器的额定电流不应超过电动机励磁电流的0.9倍。在进行用电负荷计算时，应计入补偿后的无功功率。

（2）补偿电容器组的投切方式分为手动和自动两种。对于补偿低压基本无功功率的电容器组以及常年稳定的无功功率和投切次数较少的高压电容器组，宜采用手动投切。为避免过补偿或在轻载时电压过高，造成某些用电设备损坏等，宜采用自动投切。在采用高、低压自动补偿装置效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。

（3）无功自动补偿的调节方式：以节能为主进行补偿者，采用无功功率参数调节；对冲击性负荷、动态变化快的负荷及三相不平衡负荷，可采用晶闸管（电子开关）控制，使其平滑无涌流，动态效果好，且可分相控制，有三相平衡效果。

（4）电容器分组时，应与配套设备的技术参数适应，满足电压偏差的允许范围，适当减少分组数和加大分组容量。分组电容器投切时，不应产生谐振。

（5）高压电容器组宜串联适当参数的电抗器，低压电容器组宜加大投切容量，采用专用投切接触器或晶闸管，以减少合闸冲击电流。受用电设备谐波含量影响较大的线路上装设电容组时，电抗器宜串联。

结语

总之，功率因数是衡量交流电路电能利用效率的关键指标。由于现实供电系统中电感性负载居多，功率因数往往偏低，这限制了发电机的发电效率和供电线路的传输效率。通过合理配置电力电容器进行无功补偿，可有效提高功率因数，提升电能供给效率，增强电力系统运行的经济性和稳定性，是现代电力系统高效运行的必要保障。

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