知識(shí)點(diǎn)3：功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償

功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償目錄CONTENTS01功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償功率因數(shù)的人工補(bǔ)償0201功率因數(shù)和無(wú)功功率補(bǔ)償

供電部門(mén)一般要求用戶(hù)的月平均功率因數(shù)達(dá)到0.9以上。當(dāng)用戶(hù)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(shí)，應(yīng)裝設(shè)必要的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，以進(jìn)一步提高用戶(hù)的功率因數(shù)。

功率因數(shù)的計(jì)算

企業(yè)的實(shí)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(jì)算方法。1、瞬間功率因數(shù)

瞬時(shí)功率因數(shù)可由功率因數(shù)表(相位表)直接測(cè)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(wú)功功率補(bǔ)償

式中，

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

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

平均功率因數(shù)亦稱(chēng)加權(quán)平均功率因數(shù)，按下式計(jì)算01功率因數(shù)無(wú)功功率補(bǔ)償為某一時(shí)間內(nèi)消耗的有功電能，由有功電度表讀出；為某一時(shí)間內(nèi)消耗的無(wú)功電能，由無(wú)功電度表讀出。式中，我國(guó)電業(yè)部門(mén)每月向工業(yè)用戶(hù)收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低來(lái)調(diào)整。3.最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)

最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷（即計(jì)算負(fù)荷）時(shí)的功率因數(shù)，按下式計(jì)算：01功率因數(shù)無(wú)功功率補(bǔ)償（3-2）02功率因數(shù)的人工補(bǔ)償02功率因數(shù)的人工補(bǔ)償

圖3-1表示功率因數(shù)提高與無(wú)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(shí)在負(fù)荷需用的有功功率

不變的條件下，無(wú)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(xiàn)電纜，因此提高功率因數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)大有好處。圖3-1功率因數(shù)提高與無(wú)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(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、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(yùn)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(shí)，則需考慮人工補(bǔ)償。02功率因數(shù)的人工補(bǔ)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(wú)功補(bǔ)償裝置容量為（3-3）（3-4）式中，，稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償率，或比補(bǔ)償容量。附表2列出了并聯(lián)電容器的無(wú)功補(bǔ)償率，可利用補(bǔ)償前后的功率因數(shù)直接查出。在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個(gè)容量來(lái)確定電容器的個(gè)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(jì)算所得的電容器個(gè)數(shù)n，對(duì)于單相電容器（電容器全型號(hào)后面標(biāo)“1”者）來(lái)說(shuō)，應(yīng)取3的倍數(shù)，以便三相均衡分配。

企業(yè)（或車(chē)間）裝設(shè)了無(wú)功補(bǔ)償裝置以后，則在確定補(bǔ)償裝置裝設(shè)地點(diǎn)以前的總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)扣除無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘?，即總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷02功率因數(shù)的人工補(bǔ)償（3-6）補(bǔ)償后總的視在計(jì)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(wú)功補(bǔ)償裝置以后，由于低壓側(cè)總的視在計(jì)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(fèi)開(kāi)支。因?yàn)槲覈?guó)電業(yè)部門(mén)對(duì)大工業(yè)用戶(hù)是實(shí)行的“兩部電費(fèi)制”，一部分叫基本電費(fèi)，是按所裝用的主變壓器容量來(lái)計(jì)費(fèi)的，規(guī)定每月按kV·A容量要交多少錢(qián)，容量越大，交的基本電費(fèi)就多，容量減小了，交的基本電費(fèi)就少了；另一部分電費(fèi)叫電度電費(fèi)，是按每月實(shí)際耗用的電能kW·h數(shù)來(lái)計(jì)算電費(fèi)，并且要根據(jù)月平均功率因數(shù)的高低乘上一個(gè)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(fèi)；而低于規(guī)定值時(shí)，則要按一定比率加收電費(fèi)。由此可見(jiàn)，提高企業(yè)功率因數(shù)不僅對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)大有好處，而且對(duì)企業(yè)本身也是有一定經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的。例3-1

某廠(chǎng)擬建一降壓變電所，裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。已知變電所低壓側(cè)有功計(jì)算負(fù)荷為650kW,無(wú)功計(jì)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(bǔ)償時(shí)，需裝設(shè)多少補(bǔ)償容量?并問(wèn)補(bǔ)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(bǔ)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(jì)算負(fù)荷為:主變壓器容量選擇條件為，因此未進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，主變壓器容量應(yīng)選為1250

。這時(shí)變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：

（2）無(wú)功補(bǔ)償容量

按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的?？紤]到變壓器的無(wú)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(bǔ)償時(shí),低壓側(cè)補(bǔ)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(bǔ)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(jì)算負(fù)荷為：因此，無(wú)功補(bǔ)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(jì)算負(fù)荷為:無(wú)功補(bǔ)償后，企業(yè)的功率因數(shù)為：這一功率因數(shù)滿(mǎn)足要