功率因数 补偿容量计算 无功补偿提升线路电压质量 低压电容柜装用注意事项

在交流电路中，负载除了消耗有功功率的外，还存在一些消耗无功功率的负载，如果电网无法提供足够的无功功率，就会导致电压下降、线路损耗增加等问题。由于感性、容性或非线性负荷的存在，导致系统存在无功功率，从而导致有功功率不等于视在功率，三者之间关系是S^2=P^2+Q^2，即

功率因数 补偿容量计算

电网功率组成，包括P、Q以及cosΦ。有功功率，是直接消耗电能，转化为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能进行做功的功率。无功功率，是不直接消耗电能，而是作为电气设备能够做功的必备条件，并在电网中与电能进行周期性转换的功率部分。功率因数，是用来衡量用电设备（如电网的变压器、传输线路等）的用电效率的数据。

在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示；在数值上，功率因数是有功功率P和S视在功率的比值，即cosΦ=P/S。功率因数低的根本原因是电感性负载的存在。例如，生产中最常见的交流异步电动机在额定负载时的功率因数一般为0.7--0.9，如果在轻载时其功率因数就更低；其它设备如工频炉、电焊变压器以及日光灯等，负载的功率因数也都是较低的。例如容量为1000kVA的变压器，如果cos=1，即能送出1000kW的有功功率；而在cos=0.7时，则只能送出700kW的有功功率。功率因数在任何情况下功率因数都不可能大于1。由功率三角形可见，当Φ=0°即交流电路中电压与电流同相位时，有功功率等于视在功率。当电路中只有纯阻性负载，或电路中感抗与容抗相等时，才会出现这种情况。感性电路中电流的相位总是滞后于电压，此时0°<Φ<90°，此时称电路中有“滞后”的cosΦ，吸收无功功率；而容性电路中电流的相位总是超前于电压，这时-90°<Φ<0°，称电路中有“超前”的cosΦ，会发出无功功率。为了便于计算的方便，我们常常取平均功率因数，其公式如下：

提高自然功率因数的方法，包括：合理选择异步电机；避免变压器空载运行；合理安排工艺流程，改善机电设备的运行状况，以及采用人工补偿无功功率。装用无功功率补偿设备，是人工补偿功率因数的方法之一；另外还有采用过激磁的同步电动机、调相机、异步电动机同步化等方法。通过无功补偿，可以减小电网中无功功率的流动，从而提高电网的功率因数。那么补偿容量达到多少合适呢，结合下图和下表公式，供参考计算：

举个栗子：

示例：某工厂最大负荷月的平均有功功率为 200kW，功率因数 cosΦ1=0.6，拟将功率因数提高到 0.9，问需要装设电容器组的总容量应该是多少?

答：Qc=Pc*(tgΦ1-tgΦ2)=200（1.33-0.48）=170kvar

（cos与tg的计算关系，是中学知识，就不必多说了吧）

再举个栗子，说说某个电容器理论上可以补偿多少容量，即一个纯电容器的补偿容量的计算。先说电容器的功率与电压的关系是：Q=2πfCU²，这里的Q表示电容器的功率、单位var，f表示系统频率、一般为50Hz/60Hz ，C为电容器容量、单位uF(微法)，U表示系统电压、单位kV(千伏)。由关系式可以看出，电容器的功率与施加到电容器两端的电压平方成正比。每一只电容器都有一个参数叫做额定电压，对应额定电压则有一个额定功率。

示例：当额定电压为450V，额定功率为30kvar的电容器，用在400V系统中，其输出功率为多少呢?

答：Q400=Q450×(400²/450²)=30×(400²/450²)≈23.7kvar

无功补偿  线路电压质量

无功补偿可以提高电压质量，减小电网中的无功功率流动，降低线路和变压器的电压降。这有助于保持电网电压的稳定，提高供电质量。电力系统向用户供电的电压，是随着线路所输送的有功功率和无功功率变化而变化的。当线路输送一定数量的有功功率时，如输送的无功功率越多，线路的电压损失越大。即送至用户端的电压就越低。如果110kV以下的线路，其电压损失可近似为：△U=(PR+QX)/Ue，其中：

△U－－线路的电压损失，kV