一、什么是功率因數(shù)？

功率因數(shù)一般是針對(duì)不同的負(fù)載而言的。在直流電時(shí)代，并沒有功率因數(shù)這一說法，因?yàn)橹绷麟姷墓β室驍?shù)始終為1。而進(jìn)入交流電時(shí)代后，功率因數(shù)便開始伴隨在我們身邊，且通常小于1。

所謂功率因數(shù)，就是指有功功率與視在功率的比值。其中有功功率是用電設(shè)備實(shí)際消耗的電能，而與它對(duì)應(yīng)的則是無功功率——它并非被負(fù)載消耗，而是在設(shè)備中“空轉(zhuǎn)”的電能。三者之間的關(guān)系可通過如下公式表達(dá)：

有功功率² ＋ 無功功率² ＝ 視在功率²

二、為什么需要無功補(bǔ)償？

功率因數(shù)通常與線路及負(fù)載中的電容和電感特性有關(guān)。這兩種元件不同于一般用電設(shè)備，它們不僅消耗電能，還會(huì)儲(chǔ)存電能。一般情況下，它們“消耗”電能的能力遠(yuǎn)大于“儲(chǔ)存”的能力，這就導(dǎo)致一部分電能并未實(shí)際做功，卻仍然產(chǎn)生了電流。

你可能會(huì)說，電有沒有做功，跟我有什么關(guān)系？但發(fā)電廠和供電局卻非常在意。發(fā)電機(jī)若在電流不過載的情況下運(yùn)行，功率因數(shù)越低，其實(shí)際發(fā)出的有效電能就越少。發(fā)電廠賣電是按有功功率計(jì)算的，無功功率白白占用了供電容量，卻帶不來任何收益。

這就好比有人坐地鐵，只買一次票，從起點(diǎn)坐到終點(diǎn)再坐回起點(diǎn)，反復(fù)乘坐卻不出站——只花5塊錢就坐了一整天。地鐵運(yùn)營方豈不頭疼？

那該怎么辦？其實(shí)，容性負(fù)載和感性負(fù)載產(chǎn)生的無功功率可以相互抵消。電容電流超前電壓90°，而電感電流則滯后電壓90°。只要容抗和感抗相等，電路的整體功率因數(shù)就可以變?yōu)?。

問題又來了：日常供電系統(tǒng)中的負(fù)載，到底是電感多還是電容多？

電容器廣義上指任意兩個(gè)導(dǎo)體組成的孤立系統(tǒng)，但通常電容量很小。而電感則常見于線圈、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備中——只要存在繞組，就屬于電感型負(fù)載。因此，日常用電中電感性負(fù)載遠(yuǎn)多于電容性負(fù)載，這也是我們常常需要進(jìn)行無功補(bǔ)償的原因。一般做法是根據(jù)自身的無功功率，配置相應(yīng)的電力電容器，從而提高功率因數(shù)！

三、如何進(jìn)行無功補(bǔ)償？

目前大部分用戶的負(fù)載基本呈感性，其消耗的無功功率往往從電網(wǎng)獲取，加劇了電網(wǎng)損耗。為解決該問題，通常采取“就地平衡”策略，加裝無功補(bǔ)償裝置。以下為常見的補(bǔ)償方式及容量計(jì)算方法：

• 補(bǔ)償方式選擇

1. 就地平衡補(bǔ)償：低壓無功宜由低壓電容器補(bǔ)償，高壓無功宜由高壓電容器補(bǔ)償。無高壓負(fù)荷時(shí)不得在高壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器。

2. 投切方式：手動(dòng)投切適用于補(bǔ)償基本無功、負(fù)荷穩(wěn)定的情況；自動(dòng)投切適用于避免過補(bǔ)償或輕載電壓過高的場(chǎng)合。

3. 調(diào)節(jié)方式：以節(jié)能為主可采用無功功率參數(shù)調(diào)節(jié)；對(duì)沖擊性、快速變化的負(fù)荷，可采用晶閘管控制，實(shí)現(xiàn)平滑無涌流，且可分相補(bǔ)償。

4. 分組策略：分組需與配套設(shè)備參數(shù)相適應(yīng)，避免投切時(shí)產(chǎn)生諧振。

5. 抗諧波措施：高壓電容器宜串聯(lián)電抗器，低壓宜增大投切容量或采用專用接觸器/晶閘管，抑制合閘沖擊電流。

   

    

四、如何計(jì)算補(bǔ)償容量？

• 補(bǔ)償前需獲取三個(gè)參數(shù)：

• 原功率因數(shù) $\cosφ1$

• 目標(biāo)功率因數(shù) $\cosφ2$

• 有功功率 $P$

計(jì)算公式為：

案例說明

某用戶變壓器容量630kVA，原功率因數(shù)0.6，擬提升至0.9，問需配置多大的補(bǔ)償裝置？

代入公式計(jì)算可得約334kvar，因此選擇334kvar的自動(dòng)投切裝置較為合適。

新增用戶補(bǔ)償容量估算

由于缺乏歷史功率因數(shù)數(shù)據(jù)，通常取變壓器容量的30%~40%進(jìn)行估算：

• 若電機(jī)負(fù)載比重較?。篞 = S *30% = 189 kvar →選200kvar

• 若電機(jī)負(fù)載比重較大：Q = S *40% = 252 kvar →選250kvar

注意：實(shí)際負(fù)荷類型復(fù)雜，精確計(jì)算需結(jié)合每個(gè)負(fù)載的利用率和理論功率因數(shù)。

五、補(bǔ)償過頭會(huì)有什么影響？

電容補(bǔ)償?shù)谋举|(zhì)是并聯(lián)電容以維持電壓穩(wěn)定，延緩電壓下降。但補(bǔ)償容量過大也會(huì)帶來問題：

1. 對(duì)電網(wǎng)而言，無論容性還是感性無功，都會(huì)產(chǎn)生有功損耗，過量補(bǔ)償并無必要。

2. 可能引發(fā)諧振：用電網(wǎng)絡(luò)呈容性，而供電網(wǎng)絡(luò)多為感性，容感匹配不當(dāng)易發(fā)生諧振，導(dǎo)致過電壓、過電流，嚴(yán)重時(shí)可能損壞設(shè)備甚至造成電網(wǎng)解列。

因此，絕不可“過度補(bǔ)償”。一般要求用戶的功率因數(shù)達(dá)到0.9即可，此時(shí)電網(wǎng)中仍存在約一半有功功率的無功電流，會(huì)使線損增加56%。即使補(bǔ)償?shù)?.95，無功功率仍占約31%。

實(shí)際運(yùn)行中，還需采取如串聯(lián)電抗器等措施，避免電壓電流放大現(xiàn)象。

總結(jié)來說，無功補(bǔ)償要恰到好處：補(bǔ)償不足會(huì)被罰款，補(bǔ)償過頭同樣因功率因數(shù)降低而面臨考核。因?yàn)檫^補(bǔ)償本質(zhì)是容性無功過大，而無功無論感性容性，只要過大，皆非好事。

注意：有任何無功補(bǔ)償問題，請(qǐng)掃碼咨詢，如有其他問題可每天下午3點(diǎn)半進(jìn)入我司技術(shù)人員直播間探討無功補(bǔ)償解決方案。