知识点3：功率因数和无功功率补偿

功率因数和无功功率补偿目录CONTENTS01功率因数和无功功率补偿功率因数的人工补偿0201功率因数和无功功率补偿

供电部门一般要求用户的月平均功率因数达到0.9以上。当用户的自然总平均功率因数较低，单靠提高用电设备的自然功率因数达不到要求时，应装设必要的无功功率补偿设备，以进一步提高用户的功率因数。

功率因数的计算

企业的实际功率因数是随着负荷和电源电压的变化而变化的，因此该值也就有多种计算方法。1、瞬间功率因数

瞬时功率因数可由功率因数表(相位表)直接测量，亦可由功率表、电流表和电压表的读数按下式求出01功率因数无功功率补偿

式中，

为功率表测出的三相功率读数(kW);为电流表测出的线电流读数(A);

为电压表测出的线电压读数(kV)。瞬时功率因数只用来了解和分析企业或设备在生产过程中无功功率的交化情况，以便采取适当的补偿措施。（3-1）2、平均功率因数

平均功率因数亦称加权平均功率因数，按下式计算01功率因数无功功率补偿为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出；为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。式中，我国电业部门每月向工业用户收取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低来调整。3.最大负荷时的功率因数

最大负荷时功率因数指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数，按下式计算：01功率因数无功功率补偿（3-2）02功率因数的人工补偿02功率因数的人工补偿

图3-1表示功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系。假设功率因数由提高到，这时在负荷需用的有功功率

不变的条件下，无功功率将由减小到,视在功率将由减小到.相应地负荷电流也得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对电力系统大有好处。图3-1功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系企业中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的企业功率因数要求时，则需考虑人工补偿。02功率因数的人工补偿由图3-1可知，要使功率因数由提高到，必须装设的无功补偿装置容量为（3-3）（3-4）式中，，称为无功补偿率，或比补偿容量。附表2列出了并联电容器的无功补偿率，可利用补偿前后的功率因数直接查出。在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量来确定电容器的个数，即（3-5）

常用的并联电容器的主要技术数据，如附表3所列。

由上式（3-5）计算所得的电容器个数n，对于单相电容器（电容器全型号后面标“1”者）来说，应取3的倍数，以便三相均衡分配。

企业（或车间）装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷02功率因数的人工补偿（3-6）补偿后总的视在计算负荷（3-7）

由上式（3-7）可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器的容量选得小一些。这不仅降低了变电所的初投资，而且可减少企业的电费开支。因为我国电业部门对大工业用户是实行的“两部电费制”，一部分叫基本电费，是按所装用的主变压器容量来计费的，规定每月按kV·A容量要交多少钱，容量越大，交的基本电费就多，容量减小了，交的基本电费就少了；另一部分电费叫电度电费，是按每月实际耗用的电能kW·h数来计算电费，并且要根据月平均功率因数的高低乘上一个调整系数。凡月平均功率因数高于规定值（一般规定为0.85）的，可按一定比率减收电费；而低于规定值时，则要按一定比率加收电费。由此可见，提高企业功率因数不仅对整个电力系统大有好处，而且对企业本身也是有一定经济实惠的。例3-1

某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为650kW,无功计算负荷为800kVar.为了使企业(变电所高压侧)的功率因数不低于0.9，如在低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量?并问补偿前后企业变电所所选主变压器的容量有何变化?

解（1）

补偿前的变压器容量和功率因数变电所低压侧的视在计算负荷为:主变压器容量选择条件为，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1250

。这时变电所低压侧的功率因数为：

（2）无功补偿容量

按规定，变电所高压侧的。考虑到变压器的无功功率损耗

远大于有功功率损耗，一

般,因此在变压器低压侧补偿时,低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取要使低压侧功率因数由0.63提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为：取

（3）补偿后的变压器容量和功率因数变电所低压侧的视在计算负荷为：因此，无功补偿后主变压器容量可选为800kV·A。变压器的功率损耗为:

变电所高压侧的计算负荷为:无功补偿后，企业的功率因数为：这一功率因数满足要