功率因数过补偿

功率因数过补偿

由于大部分用电负荷都是感性的，未补偿前功率因数为滞后，如果为补偿无功电流而投入的电容器过多，则会使功率因数变为超前，这就是过补偿。在过补偿的情况下，系统中出现容性的无功电流，使视在电流增大，因此使系统的损耗加大，多投入了电容器反而使系统损耗加大当然不是好事。另外，由于投入电容器会使电压升高（这里电压升高主要是因为供电线路的电感及变压器的漏感造成，与同步发电机的关系不大），在过补偿的情况下电压进一步升高，在夜间负荷较低电网电压较高的情况下影响更大。因此人们总是不希望发生过补偿。

但是事物都有两面性，过补偿不一定总是坏事。

通常的补偿装置都是安装在变压器的低压侧，在低压侧进行检测并进行控制将负荷的无功电流补偿掉，却无法补偿变压器自身的无功电流。一般人总认为变压器自身的无功只能在高压侧进行补偿，其实不然，通过在低压侧适量过补偿的办法，同样可以补偿变压器自身的无功电流。因为变压器属于理想元件，所谓理想元件就是能量传送没有方向的元件，同一台变压器，如果将高压侧接电源低压侧接负荷就是一台降压变压器，如果将低压侧接电源高压侧接负荷就是一台升压变压器。根据这个原理，对变压器进行无功补偿在低压侧进行与在高压侧进行没有区别。

对于为降低用户力率电费（功率因数调整电费）而安装的无功补偿装置，如果不采取适量过补偿的方法，就有可能出问题。

设某一单位，变压器为S7-500KV A，高压计量，用电设备主要是金属切削机床，一班生产，无夜班，每周5天生产，不生产时无负荷，月均用电量为2万度。未安装补偿装置之前月平均功率因数为0.5，按功率因数0.9为标准值需加收45%的力率电费。按功率因数0.85为标准值需加收35%的力率电费。

假定安装补偿装置后，在生产期间可以将低压侧功率因数补偿到0.95，停产期间由于无负荷没有电容器投入。那么根据cos（x）=0.95

我们可以算出x=18.2°, sin（x）=0.31

无功与有功的比值为0.31/0.95=0.33

由负荷形成的无功电量为20000×0.33=6600 度。

由于该单位是高压计量，因此变压器自身的无功电流也会使无功表走数。该单位的变压器为500KV A，按空载电流2%计算则变压器的无功功率为500×2% =10Kvar，每月形成的无功电量为10×24×30 = 7200 度，每月的总无功电量为6600+7200=13800度，无功与有功的比值为13800/20000=0.69即tg（x）=0.69 ，x=34.6°，cos（x）=0.82，还是要交利率电费。

从以上的分析我们可以看出，对于这样的用户，不补偿变压器自身的无功电流是不可能消除力率电费的。

解决的方案有三种:

方案1，在变压器的高压侧固定接一台10Kvar的高压电容器，这种方案为保证安全性较难操作。

方案2，在变压器的低压侧固定接一台10Kvar的低压电容器，这就是一种低压侧过补偿方法，并且这台电容器可以装在补偿装置柜内，比方案1的操作简单。但是要注意，这台电容器的电源线必须单独引出接在补偿装

置检测用电流互感器之前。如果接在互感器之后，则当有负荷时会使控制器检测到的负荷无功电流减小，不能起到过补偿的作用。这种方案的一个优点是过补偿的电流不会被补偿装置检测到，因此补偿装置的功率因数显示值不会变成超前，比较好看。

方案3，将无功补偿控制器设计成具有过补偿功能，并将过补偿量设定为10Kvar，这是最简单的方案。这就要求补偿装置内部的最小电容器容量必须小于或等于10Kvar。或者干脆在补偿装置内部安装一台固定连接的10Kvar电容器，这样还可以省掉一台交流接触器。

这种方案的唯一缺点是补偿装置的功率因数显示值始终超前，比较难看。