在交流電路中，電壓與電流之間的相位差(Φ)的餘弦叫做功率因數。用符號cosΦ表示，在數值上
，功率因數是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S功率因數的大小與電路的負荷性質有關
， 如白熾燈泡、電阻爐等電阻負荷的功率因數為1，一般具有電感或電容性負載的電路功率因數都小於1。功gong率lv因yin數shu是shi電dian力li係xi統tong的de一yi個ge重zhong要yao的de技ji術shu數shu據ju。功gong率lv因yin數shu是shi衡heng量liang電dian氣qi設she備bei效xiao率lv高gao低di的de一yi個ge係xi數shu。功gong率lv因yin數shu低di
，說shuo明ming電dian路lu用yong於yu交jiao變bian磁ci場chang轉zhuan換huan的de無wu功gong功gong率lv大da
，從cong而er降jiang低di了le設she備bei的de利li用yong率lv，增zeng加jia了le線xian路lu供gong電dian損sun失shi。所suo以yi，供gong電dian部bu門men對dui用yong電dian單dan位wei的de功gong率lv因yin數shu有you一yi定ding的de標biao準zhun要yao求qiu。

 

(1) 最基本分析：拿設備作舉例。例如：設備功率為100個單位，也就是說，有100個單位的功率輸送到設備中。然而
，因大部分電器係統存在固有的無功損耗
，隻能使用70個單位的功率。很不幸，雖然僅僅使用70個單位，卻要付100個單位的費用。在這個例子中，功率因數是0.7 (如果大部分設備的功率因數小於0.9時
，將被罰款)
，這種無功損耗主要存在於電機設備中(如鼓風機、抽水機、壓縮機等)，又叫感性負載。功率因數是馬達效能的計量標準。

 

(2) 基本分析：每種電機係統均消耗兩大功率，分別是真正的有用功(叫千瓦)及電抗性的無用功。功率因數是有用功與總功率間的比率。功率因數越高

，有用功與總功率間的比率便越高，係統運行則更有效率。

 

(3) 高級分析：在zai感gan性xing負fu載zai電dian路lu中zhong，電dian流liu波bo形xing峰feng值zhi在zai電dian壓ya波bo形xing峰feng值zhi之zhi後hou發fa生sheng。兩liang種zhong波bo形xing峰feng值zhi的de分fen隔ge可ke用yong功gong率lv因yin數shu表biao示shi。功gong率lv因yin數shu越yue低di
，兩liang個ge波bo形xing峰feng值zhi則ze分fen隔ge越yue大da。保bao爾er金jin能neng使shi兩liang個ge峰feng值zhi重zhong新xin接jie近jin在zai一yi起qi
，從cong而er提ti高gao係xi統tong運yun行xing效xiao率lv。

 

電容補償的應用

 

隨著國家經濟的發展和人民生活水平的提高，大量的居住樓盤、高檔商場、賓館、辦ban公gong樓lou等deng民min用yong建jian築zhu在zai城cheng市shi中zhong拔ba地di而er起qi，使shi城cheng市shi用yong電dian量liang快kuai速su增zeng長chang。但dan是shi，在zai這zhe些xie民min用yong建jian築zhu場chang所suo內nei使shi用yong的de多duo為wei單dan相xiang電dian感gan性xing負fu荷he，因yin其qi自zi身shen功gong率lv因yin數shu較jiao低di，在zai電dian網wang中zhong滯zhi後hou無wu功gong功gong率lv的de比bi重zhong較jiao大da。為wei保bao證zheng降jiang低di電dian網wang中zhong的de無wu功gong功gong率lv，提ti高gao功gong率lv因yin數shu
，保bao證zheng有you功gong功gong率lv的de充chong分fen利li用yong
，提ti高gao係xi統tong的de供gong電dian效xiao率lv和he電dian壓ya質zhi量liang，減jian少shao線xian路lu損sun耗hao，降jiang低di配pei電dian線xian路lu的de成cheng本ben

，節jie約yue電dian能neng，通tong常chang在zai低di壓ya供gong配pei電dian係xi統tong中zhong裝zhuang設she電容器無功補償裝置。主要通過設計工作中所遇到的具體工程對無功自動補償的方式和安裝位置作出了分析和比較。

 

１分相自動補償的必要性

 

無功自動補償按性質分為三相電容自動補償和分相電容自動補償。

 

三(san)相(xiang)電(dian)容(rong)自(zi)動(dong)補(bu)償(chang)適(shi)用(yong)於(yu)三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)平(ping)衡(heng)的(de)供(gong)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)。因(yin)三(san)相(xiang)回(hui)路(lu)平(ping)衡(heng)，回(hui)路(lu)中(zhong)無(wu)功(gong)電(dian)流(liu)相(xiang)同(tong)，所(suo)以(yi)在(zai)補(bu)償(chang)時(shi)，調(tiao)節(jie)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)參(can)數(shu)的(de)信(xin)號(hao)取(qu)自(zi)三(san)相(xiang)中(zhong)的(de)任(ren)意(yi)一(yi)相(xiang)

，根(gen)據(ju)檢(jian)測(ce)結(jie)果(guo)，三(san)相(xiang)同(tong)時(shi)投(tou)切(qie)可(ke)保(bao)證(zheng)三(san)相(xiang)電(dian)壓(ya)的(de)質(zhi)量(liang)。三(san)相(xiang)電(dian)容(rong)自(zi)動(dong)補(bu)償(chang)適(shi)用(yong)於(yu)有(you)大(da)量(liang)的(de)三(san)相(xiang)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)的(de)廠(chang)礦(kuang)企(qi)業(ye)中(zhong)。

 

在民用建築中大量使用的是單相負荷，照明、空(kong)調(tiao)等(deng)由(you)於(yu)負(fu)荷(he)變(bian)化(hua)的(de)隨(sui)機(ji)性(xing)大(da)，容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)三(san)相(xiang)負(fu)載(zai)的(de)嚴(yan)重(zhong)不(bu)平(ping)衡(heng)，尤(you)其(qi)是(shi)住(zhu)宅(zhai)樓(lou)在(zai)運(yun)行(xing)中(zhong)三(san)相(xiang)不(bu)平(ping)衡(heng)更(geng)為(wei)嚴(yan)重(zhong)。由(you)於(yu)調(tiao)節(jie)補(bu)償(chang)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)的(de)采(cai)樣(yang)信(xin)號(hao)取(qu)自(zi)三(san)相(xiang)中(zhong)的(de)任(ren)意(yi)一(yi)相(xiang)
，造(zao)成(cheng)未(wei)檢(jian)測(ce)的(de)兩(liang)相(xiang)要(yao)麼(me)過(guo)補(bu)償(chang)，要(yao)麼(me)欠(qian)補(bu)償(chang)。如(ru)果(guo)過(guo)補(bu)償(chang)，則(ze)過(guo)補(bu)償(chang)相(xiang)的(de)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)，造(zao)成(cheng)控(kong)製(zhi)
、保護元件等用電設備因過電壓而損壞；如ru果guo欠qian補bu償chang
，則ze補bu償chang相xiang的de回hui路lu電dian流liu增zeng大da
，線xian路lu及ji斷duan路lu器qi等deng設she備bei由you於yu電dian流liu的de增zeng加jia而er導dao致zhi發fa熱re被bei燒shao壞huai。這zhe種zhong情qing況kuang下xia用yong傳chuan統tong的de三san相xiang無wu功gong補bu償chang方fang式shi，不bu但dan不bu節jie能neng，反fan而er浪lang費fei資zi源yuan，難nan以yi對dui係xi統tong的de無wu功gong補bu償chang進jin行xing有you效xiao補bu償chang，補bu償chang過guo程cheng中zhong所suo產chan生sheng的de過guo、欠補償等弊端更是對整個電網的正常運行帶來了嚴重的危害。

 

據有關資料介紹

，某地綜合樓是集商場
、銀行
、辦公、車庫、賓館為一體的一類高層建築，總建築麵積3.2萬m2。主要用電設備有空調機組、水泵、風機及照明燈具等，其中照明燈具均為單相負荷，功率因數在0.45-0.75之間。低壓有功計算負荷2815KW，其中，照明用電有功負荷1086.5kw
，其它負荷基本為空調、風機、水泵

、電梯等三相負荷。補償前無功功率3182kvar，若整體功率因數補償到0.92，需補償1982kvar，補償後無功功率1200kvar。原設計采用低壓配電室並聯電容器組三相集中自動補償

，工程竣工投入使用後，經常出現儀器

、dengjudengyongdianshebeishaohuaihuobunengzhengchangshiyongdengqingkuang，yingxiangzhengchangjingyinghegongzuo。jingxianchangceshi，faxiandiyakuixianhuilusanxiangfuhebupingheng，chajuhenda
，dianliuchayida
，zuidaxiangdianliuchawei900A；檢測母線電壓，三相母線電壓有的高達260V，有的低到190V。通過分析是三相電容自動補償造成的結果。

 

對(dui)於(yu)三(san)相(xiang)不(bu)平(ping)衡(heng)及(ji)單(dan)相(xiang)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)采(cai)用(yong)分(fen)相(xiang)電(dian)容(rong)自(zi)動(dong)補(bu)償(chang)是(shi)解(jie)決(jue)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)的(de)一(yi)種(zhong)較(jiao)好(hao)的(de)辦(ban)法(fa)，其(qi)原(yuan)理(li)是(shi)通(tong)過(guo)調(tiao)節(jie)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)參(can)數(shu)的(de)信(xin)號(hao)取(qu)自(zi)三(san)相(xiang)中(zhong)的(de)每(mei)一(yi)相(xiang)，根(gen)據(ju)每(mei)相(xiang)感(gan)性(xing)負(fu)載(zai)的(de)大(da)小(xiao)和(he)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)的(de)高(gao)低(di)進(jin)行(xing)相(xiang)應(ying)的(de)補(bu)償(chang)
，對(dui)其(qi)它(ta)相(xiang)不(bu)產(chan)生(sheng)相(xiang)互(hu)影(ying)響(xiang)
，故(gu)不(bu)會(hui)產(chan)生(sheng)欠(qian)補(bu)償(chang)和(he)過(guo)補(bu)償(chang)的(de)情(qing)況(kuang)。

 

該gai裝zhuang置zhi的de控kong製zhi模mo塊kuai和he數shu據ju采cai集ji模mo塊kuai采cai用yong新xin型xing單dan片pian機ji和he大da規gui模mo集ji成cheng電dian路lu，開kai關guan模mo塊kuai采cai用yong大da功gong率lv晶jing閘zha管guan
，實shi現xian電dian容rong器qi組zu的de零ling電dian壓ya投tou入ru和he零ling電dian流liu切qie除chu
，無wu合he閘zha浪lang湧yong電dian流liu衝chong擊ji，無wu火huo花hua和he諧xie波bo幹gan擾rao。產chan品pin特te點dian如ru下xia：

 

⑴實現了控製模塊的數字化和智能化，開關執行單元無觸點


，確保了控製精度和運行的可靠性；

 

⑵全自動分相、分級按需補償；

 

⑶可靈活設定過壓、欠壓、欠流延時等參數，具有完善的越限報警和過壓、欠壓
、缺相、缺零
、諧波越限保護縮閉功能，保證係統安全運行
；

 

⑷實時數字式測量
、顯示電網中的主要參數：功率因數、電壓
、電流、諧波電壓及電流、有功功率及電度、無功功率及電度等；

 

⑸帶有諧波分析
，測量總的諧波失真（THD）以及1～31次諧波電壓及電流
，為治理諧波提供準確的數字依據；

 

⑹采用“自愈式”電容器，具有使用壽命長、可靠性強
、溫升小、無需專門散熱裝置等優點
；

 

⑺具有數據采集功能和標準的通信接口（RS232），可實現遠程實時監測和計算機聯網管理
；

 

⑻采用模塊化結構設計，易於維護和升級。

 

congshangshuchanpindegongnengkeyikanchu，zhinengsanxiangzidongwugongbuchangnengzidongjiancegexiangfuzaidegonglvyinshu，tongshizidongfenxiangtourugexiangsuoxudedianrongbuchangliang，yishigexiangdewugonggonglvbuchangdadaozuijiazhuangtai

，duiyudaliangshiyongdanxiangyongdianfuhe
，yichanshengsanxiangbupinghengdeyongdiandanweiruzhuzhaixiaoqu、賓館、飯店
、大型商場等民用建築的配電係統有改善功率因數

、提高電網效率、改善電壓質量
、節約用電、增大變器有功容量等顯著效果
，較大程度滿足了“電網綠化”的要求。　　

 

2分組電容自動補償的應用在低壓電網中大量的用電設備為電感性，尤其是在大麵積、大開間的商場、辦公樓等日常生活和辦公場所
，大都會采用發光效果好的熒光燈進行人工照明。熒光燈具有光效好、壽命長、無汙染等特點，屬綠色光源。目前，民用建築工程中大量使用電感型鎮流器熒光燈，壓它具有成本低

、壽命長
、維修工作量少、投資少等優點，但其啟動時間長，功率因數低，約為0.5～0.6
，自身損耗大，加大了供配電係統網絡損耗，造成了能源的浪費。

 

通過電容補償的方式來解決大麵積商場、辦公樓的感性負荷功率因數低的問題是目前設計中常用的方法。

 

我們在設計中通常的做法有兩種：在(zai)變(bian)配(pei)電(dian)所(suo)設(she)置(zhi)集(ji)中(zhong)高(gao)壓(ya)或(huo)低(di)壓(ya)補(bu)償(chang)櫃(gui)，對(dui)係(xi)統(tong)前(qian)端(duan)進(jin)行(xing)補(bu)償(chang)，雖(sui)能(neng)滿(man)足(zu)供(gong)電(dian)部(bu)門(men)對(dui)並(bing)網(wang)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)的(de)要(yao)求(qiu)，但(dan)對(dui)以(yi)下(xia)各(ge)級(ji)分(fen)支(zhi)電(dian)路(lu)不(bu)作(zuo)補(bu)償(chang)
，因(yin)此(ci)低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)線(xian)路(lu)中(zhong)無(wu)功(gong)電(dian)流(liu)大(da)
，從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)線(xian)路(lu)截(jie)麵(mian)和(he)配(pei)電(dian)開(kai)關(guan)容(rong)量(liang)不(bu)能(neng)減(jian)小(xiao)，且(qie)不(bu)能(neng)保(bao)證(zheng)整(zheng)個(ge)低(di)壓(ya)係(xi)統(tong)的(de)供(gong)電(dian)質(zhi)量(liang)


；另ling一yi種zhong做zuo法fa是shi在zai每mei台tai用yong電dian設she備bei或huo每mei盞zhan照zhao明ming燈deng具ju內nei設she置zhi電dian容rong器qi個ge別bie單dan獨du進jin行xing補bu償chang，這zhe種zhong方fang式shi效xiao果guo較jiao好hao，對dui於yu廠chang礦kuang企qi業ye使shi用yong的de單dan台tai大da容rong量liang用yong電dian設she備bei比bi較jiao適shi用yong
，但dan對dui於yu大da型xing商shang場chang等deng民min用yong建jian築zhu來lai說shuo，補bu償chang投tou資zi成cheng本ben太tai大da，性xing價jia比bi低di，安an裝zhuang分fen散san，造zao成cheng後hou期qi維wei修xiu量liang大da、維修困難，且電容器利用率低，實際應用並不理想，所以很少采用。

 

在目前低壓補償電容器技術和製造質量、自(zi)動(dong)投(tou)切(qie)裝(zhuang)置(zhi)有(you)了(le)很(hen)大(da)提(ti)高(gao)的(de)前(qian)提(ti)下(xia)，筆(bi)者(zhe)認(ren)為(wei)在(zai)這(zhe)類(lei)民(min)用(yong)建(jian)築(zhu)的(de)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)中(zhong)分(fen)組(zu)設(she)置(zhi)補(bu)償(chang)電(dian)容(rong)，即(ji)根(gen)據(ju)建(jian)築(zhu)使(shi)用(yong)功(gong)能(neng)分(fen)區(qu)

，用(yong)電(dian)較(jiao)集(ji)中(zhong)
、電氣設備功率因數較低的配電箱處設置電容補償裝置較為適宜。

 

分組補償可提高設備利用率
，減少配電係統容量

 

視在功率S=，由此可知在有功功率不變的前提下，提高功率因數可降低無功功率，減小配電係統的容量。

 

當功率因數由0.65提高到0.92時

，設備利用率為：

 

η＝×100％＝×100％＝29.35％　　

 

即補償後設備利用率提高了29.35％。

 

在選用型號及截麵相同的電纜時
，減少了線路損耗

 

根據公式：Ｉ＝
，線損P＝12R
，則：

 

ΔＰ＝２Ｒ－２Ｒ　　

 

η＝＝×100％＝×100％＝50.08％　　

 

即補償後線路損耗降低了50.08％。

 

2分組補償的可行性

 

下麵結合工程應用舉例說明分組補償的可行性。

 

某地新華書店大樓由商場、書店營業廳、餐飲
、賓館、地下車庫、辦公室組成
，屬一類高層，功能較複雜。其中1～6層為書店營業廳，單層麵積約2800m2（標準層，每層均相同），其照明采用電感類熒光燈
，功率因數較低。方案設計時隻在變電所設集中補償櫃.

 

1～6層配電照明箱由變配電所采用一回路供電，開關為1250Ａ，空氣絕緣母線槽選用一段1250Ａ，每層配電照明箱進線開關選用250Ａ；分組每層設電容補償比在變配電所設集中補償櫃電容器總容量要高出20％左右。但減少了開關、供gong電dian線xian路lu的de投tou資zi，這zhe部bu分fen費fei用yong相xiang對dui於yu電dian容rong器qi的de投tou資zi要yao高gao許xu多duo。每mei層ceng在zai配pei電dian照zhao明ming箱xiang處chu設she電dian容rong補bu償chang並bing不bu增zeng加jia配pei電dian箱xiang的de數shu量liang，隻zhi需xu將jiang配pei電dian照zhao明ming箱xiang的de尺chi寸cun加jia大da，電dian容rong器qi裝zhuang於yu箱xiang內nei，這zhe樣yang也ye節jie省sheng了le低di壓ya配pei電dian室shi內nei電dian容rong補bu償chang櫃gui的de占zhan地di麵mian積ji。另ling因yin為wei補bu償chang電dian容rong配pei置zhi了le智zhi能neng控kong製zhi器qi，產chan品pin模mo塊kuai化hua，具ju有you數shu據ju采cai集ji功gong能neng和he標biao準zhun的de通tong信xin接jie口kou（RS232）
，可實現遠程實時監測和計算機聯網管理，便於檢測、維護和升級。

 

從上述舉例可看出
，根據各層配電照明箱的設置分組裝設電容補償的方式較好地解決了集中和個別設置補償造成的線路中無功電流增大、相應配電線路截麵及開關容量加大和補償投資成本大、安裝分散
、後期維修量大
、維修困難等問題。對於大型商場、寫字樓等大量使用低功率因數設備的民用建築設計應根據具體情況采用分組設置電容補償方式比較合理。