知識點3：功率因數(shù)和無功功率補償

功率因數(shù)和無功功率補償目錄CONTENTS01功率因數(shù)和無功功率補償功率因數(shù)的人工補償0201功率因數(shù)和無功功率補償

供電部門一般要求用戶的月平均功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。當(dāng)用戶的自然總平均功率因數(shù)較低，單靠提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)達(dá)不到要求時，應(yīng)裝設(shè)必要的無功功率補償設(shè)備，以進(jìn)一步提高用戶的功率因數(shù)。

功率因數(shù)的計算

企業(yè)的實際功率因數(shù)是隨著負(fù)荷和電源電壓的變化而變化的，因此該值也就有多種計算方法。1、瞬間功率因數(shù)

瞬時功率因數(shù)可由功率因數(shù)表(相位表)直接測量，亦可由功率表、電流表和電壓表的讀數(shù)按下式求出01功率因數(shù)無功功率補償

式中，

為功率表測出的三相功率讀數(shù)(kW);為電流表測出的線電流讀數(shù)(A);

為電壓表測出的線電壓讀數(shù)(kV)。瞬時功率因數(shù)只用來了解和分析企業(yè)或設(shè)備在生產(chǎn)過程中無功功率的交化情況，以便采取適當(dāng)?shù)难a償措施。（3-1）2、平均功率因數(shù)

平均功率因數(shù)亦稱加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計算01功率因數(shù)無功功率補償為某一時間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電度表讀出；為某一時間內(nèi)消耗的無功電能，由無功電度表讀出。式中，我國電業(yè)部門每月向工業(yè)用戶收取電費，就規(guī)定電費要按月平均功率因數(shù)的高低來調(diào)整。3.最大負(fù)荷時的功率因數(shù)

最大負(fù)荷時功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計算負(fù)荷）時的功率因數(shù)，按下式計算：01功率因數(shù)無功功率補償（3-2）02功率因數(shù)的人工補償02功率因數(shù)的人工補償

圖3-1表示功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系。假設(shè)功率因數(shù)由提高到，這時在負(fù)荷需用的有功功率

不變的條件下，無功功率將由減小到,視在功率將由減小到.相應(yīng)地負(fù)荷電流也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，又提高了電壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對電力系統(tǒng)大有好處。圖3-1功率因數(shù)提高與無功功率和視在功率變化的關(guān)系企業(yè)中由于有大量的感應(yīng)電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)荷，從而使功率因數(shù)降低。如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力、改善設(shè)備運行性能、提高其自然功率因數(shù)的情況下，尚達(dá)不到規(guī)定的企業(yè)功率因數(shù)要求時，則需考慮人工補償。02功率因數(shù)的人工補償由圖3-1可知，要使功率因數(shù)由提高到，必須裝設(shè)的無功補償裝置容量為（3-3）（3-4）式中，，稱為無功補償率，或比補償容量。附表2列出了并聯(lián)電容器的無功補償率，可利用補償前后的功率因數(shù)直接查出。在確定了總的補償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個容量來確定電容器的個數(shù)，即（3-5）

常用的并聯(lián)電容器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，如附表3所列。

由上式（3-5）計算所得的電容器個數(shù)n，對于單相電容器（電容器全型號后面標(biāo)“1”者）來說，應(yīng)取3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。

企業(yè)（或車間）裝設(shè)了無功補償裝置以后，則在確定補償裝置裝設(shè)地點以前的總計算負(fù)荷時，應(yīng)扣除無功補償?shù)娜萘?，即總的無功計算負(fù)荷02功率因數(shù)的人工補償（3-6）補償后總的視在計算負(fù)荷（3-7）

由上式（3-7）可以看出，在變電所低壓側(cè)裝設(shè)了無功補償裝置以后，由于低壓側(cè)總的視在計算負(fù)荷減小，從而可使變電所主變壓器的容量選得小一些。這不僅降低了變電所的初投資，而且可減少企業(yè)的電費開支。因為我國電業(yè)部門對大工業(yè)用戶是實行的“兩部電費制”，一部分叫基本電費，是按所裝用的主變壓器容量來計費的，規(guī)定每月按kV·A容量要交多少錢，容量越大，交的基本電費就多，容量減小了，交的基本電費就少了；另一部分電費叫電度電費，是按每月實際耗用的電能kW·h數(shù)來計算電費，并且要根據(jù)月平均功率因數(shù)的高低乘上一個調(diào)整系數(shù)。凡月平均功率因數(shù)高于規(guī)定值（一般規(guī)定為0.85）的，可按一定比率減收電費；而低于規(guī)定值時，則要按一定比率加收電費。由此可見，提高企業(yè)功率因數(shù)不僅對整個電力系統(tǒng)大有好處，而且對企業(yè)本身也是有一定經(jīng)濟實惠的。例3-1

某廠擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計算負(fù)荷為650kW,無功計算負(fù)荷為800kVar.為了使企業(yè)(變電所高壓側(cè))的功率因數(shù)不低于0.9，如在低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行補償時，需裝設(shè)多少補償容量?并問補償前后企業(yè)變電所所選主變壓器的容量有何變化?

解（1）

補償前的變壓器容量和功率因數(shù)變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為:主變壓器容量選擇條件為，因此未進(jìn)行無功補償時，主變壓器容量應(yīng)選為1250

。這時變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：

（2）無功補償容量

按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的?？紤]到變壓器的無功功率損耗

遠(yuǎn)大于有功功率損耗，一

般,因此在變壓器低壓側(cè)補償時,低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，這里取要使低壓側(cè)功率因數(shù)由0.63提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為：取

（3）補償后的變壓器容量和功率因數(shù)變電所低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷為：因此，無功補償后主變壓器容量可選為800kV·A。變壓器的功率損耗為:

變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷為:無功補償后，企業(yè)的功率因數(shù)為：這一功率因數(shù)滿足要