導語：如何才能寫好一篇功率因數，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】功率因數；諧波電流；功率因數校正

Abstract：This paper mainly discuss the produce reason of bad power factor，the harm of bad power factor，the source of harmonic current，the definition and calculate of power factor，the harm of harmonic current to electric net，power factor and higher the power factor’s good results etc.

Key words：power factor；harmonic current；power factor correction

一、不良功率因數的產生原因

開關電源的輸入端通常采用如圖1所示的由整流二極管和濾波電容組成的整流濾波電路，220V交流輸入市電整流后直接接電容器濾波，以得到波形較為平滑的直流電壓。

但是由整流二極管和濾波電容組成的整流濾波電路是一種非線性元件和儲能元件的組合，雖然交流輸入市電電壓的波形Vi是正弦的，但是整流元件的導通角不足180o，一般只有60°左右，導致輸入交流電流波形嚴重畸變，呈圖1所示的脈沖狀。由整流二極管和濾波電容組成的整流濾波電路主要存在如下的問題[1]。

（一）啟動時產生很大的沖擊電流，約為正常工作電流的十幾倍至數十倍。

（二）正常工作時，由于整流二極管的導通角很小，形成一個高幅度的窄脈沖，電流波峰因數（CF）高、電流總諧波失真（THD）通常超過100%，同時引起電網電壓波形的畸變。

（三）功率因數（PF）低，一般在0.5～0.6左右。

脈沖狀的輸入電流含有大量的諧波成份，但是交流輸入電流中只有基波電流才做功，其余各次諧波成份不做功，即各次諧波成份的平均功率為零，但是大量的諧波電流成份會使電路的諧波噪聲增加，需在整流電路的輸入端增加濾波器，濾波器即貴、體積和重量又大。同時大量諧波電流成份倒流入電網，會造成電網的諧波“污染”。一則產生“二次效應”，即諧波電流流過線路阻抗造成諧波電壓降，諧波電壓降反過來又會使電網電壓波形（原來是正弦波）發生畸變，二則會造成輸入電流有效值加大，使線路和變壓器過熱，同時諧波電流還會引起電網LC諧振，或高次諧波電流流過電網的高壓電容，使之過電流而發生爆炸。對三相交流供電，由于大量的諧波電流成份還會使中線電位偏移，中線電流過電流而發生故障等。感性負載或容性負載都會使交流輸入電壓、電流產生附加相移，使線路功率因數降低，電能利用率降低；非電阻性負載還會產生嚴重的諧波失真，對電網造成干擾。

雖然輸入的電壓波形為正弦波，但是輸入的電流波形為非正弦波，呈現脈沖狀，其電流脈沖的持續時間只有交流輸入電流周期的10%～20%。

由于在由整流二極管和濾波電容組成的整流濾波電路中電流的升降速度比輸入電壓的升降速度快，并且輸入電流的不連續性，所以產生了一系列如圖2所示的奇次諧波[3]，導致供電線路功率因數降低至0.6～0.7左右，所以線路不良功率因數主要來源于輸入電流波形的畸變。

從圖2可以看出，偶次諧波電流成份的幅度很小，這是由于正弦波的正負半波對稱，偶次諧波電流成份幾乎被抵消了，只剩下了奇次諧波電流成份的原因。在圖2中假定基波電流成份的幅度為100%，其它諧波電流成份的幅度被表示成了它占基波電流成份的百分比數。

二、功率因數PF的定義

功率因數PF的定義如公式（1）所示。

（1）

三、理想正弦波的討論

在這種情況下假定輸入的電流和電壓波形均為正弦波形，對輸入電流和電壓波形的相位移定義為，這可以用矢量圖3表示[1]。

對正弦交流輸入市電，交流輸入電流無波形失真時電路的功率因數可以用公式（2）表示。

（2）

四、非理想正弦電流波形

假定輸入交流市電電壓波形為理想正弦波，有效值可以用公式（3）表示。

（3）

如果輸入電流為非正弦的周期電流波，通過傅立葉級數變換有公式（4）成立。

（4）

式中I0為直流電流成分，I1RMS為基波電流有效值成分，I2RMS-InRMS為2～n次正弦諧波電流有效值成分，對正弦交流電而言，I0=0，而基波電流I1RMS由不同相位的I1RMSP和90°相位差的基波電流成份I1RMSQ構成。所以，交流總輸入電流的有效值可以利用公式（5）表示。

（5）

有功功率可以用公式（6）表示。

（6）

由于表示交流輸入電壓與交流輸入基波電流之間的相位移，即：

有公式（7）成立。

（7）

這樣有公式（8）和公式（9）成立。

（8）

（9）

功率因數可以利用公式（10）表示。

（10）

可以利用系數k表示，有公式（11）成立。

（11）

k表示諧波電流波形失真因數，系數k是一個和電流諧波成份有關的系數，如果交流輸入電流2次以上的諧波電流成份為0，有系數k=1。如果諧波電流波形失真用一個相位角θ有關的參數表示表示，有公式（12）成立。

（12）

這樣，功率因數PF和幾波電壓和基波電流相位移角、諧波電流波形失真等有關功率成份之間的關系可以利用圖4表示。

在圖4中，表示基波電流和電壓之間的相位差，θ表示和諧波電流有關的失真角，無功功率Q和失真功率D均會使輸入同樣有功功率的情況下輸入更大的交流電流有效值，從而產生額外的功耗，降低供電回路的供電效率。可見，可以通過以下途徑提高電路的功率因數PF。

（一）01降低I1RMS和V之間的相位移；

（二）θ01降低交流輸入電流IRMS總的諧波電流成份。

五、諧波電流的主要來源

通過分析發現產生諧波電流的主要來源有以下幾種[2]。

（一）開關電源；

（二）調光裝置；

（三）電流調節裝置；

（四）頻率變換器；

（五）脈沖寬度調制的電源變換器；

（六）低功率燈；

（七）電弧爐；

（八）電焊機；

（九）由于磁芯飽和而導致不規則磁化電流的感應電動機；

（十）由于開關裝置與/或具有非線性V/I特性的負載等。

六、諧波電流對電網的危害

脈沖狀的交流輸入電流波形中含有大量的諧波電流成分，大量的諧波電流倒流入電網會對電網造成“污染”，供電電網中的諧波電流會對電網產生以下不利影響。

（一）諧波電流的“二次效應”，即諧波電流流過線路阻抗而造成的諧波電壓降反過來會使電網電壓波形（原來是正弦波）發生畸變。

（二）過大的諧波電流會引起供電線路故障，從而損壞用電設備。例如過大的諧波電流會使線路和配電設備過熱，諧波電流還會引起電網LC諧振，或高次諧波電流流過電網的高壓電容，使之過電流、過熱而導致電容器損壞。

（三）在三相四線制電路中，三次諧波在中線中的電流同相位，導致合成中線電流很大，有可能超過相線電流，中線又無保護裝置，使中線因過電流而導致中線過熱引起火災，并損壞電氣設備。

（四）諧波電流對自身及同一系統中的其他電子設備會產生惡劣的影響，例如會引起電子設備的誤動作和電子設備的故障等。

由于目前開關電源得到了廣泛的應用，由此產生的輸入電流高次諧波成分的問題不容忽視，因此功率因數校正技術的應用顯得十分迫切。

七、功率因數校正的常用方法

常用功率因數校正電路按工作原理劃分主要有以下2類。

（一）無源功率因數校正電路

無源功率因數校正電路利用電感和電容等元器件組成濾波器，將輸入電流波形進行相移和整形，采用這種方法可使功率因數（PF）達0.9以上。優點是電路簡單，適用于小功率應用場合。缺點是在某頻率點可能產生諧振而損壞用電設備。

（二）有源功率因數校正電路

有源功率因數校正電路的基本工作原理是利用控制電路強迫輸入交流電流波形跟蹤輸入交流電壓波形而實現交流輸入電流正弦化，并與交流輸入電壓同步。其中關鍵電路是乘法器和除法器，有源功率因數校正電路的特點是：

1.功率因數高，PF可達0.99以上；

2.總諧波失真低，THD

3.交流輸入電壓范圍寬，交流輸入電壓范圍可達90～270VAC；

4.輸出電壓穩定；

5.所需磁元件小。

有源功率因數校正電路的缺點是電路比較復雜，由于有源功率因數校正電路的引入，降低了電路的總體工作效率，并且電磁輻射干擾（EMI）較大。

八、提高電源功率因數的意義

（一）用戶和供電部門都會從高功率因數中獲益

例如，功率因數為1的220V標準交流市電供電，在降低至最低85V時需為負載提供15A的有功供電電流，當電路的功率因數降低至0.6時只能為負載提供9A的有功供電電流。例如，同樣一個壁式電源插座，功率因數為1時可為4臺功率為280W的電器設備供電，當功率因數為0.6時僅可以為2臺功率為280W的電器設備供電。功率因數低意味在為負載提供同等功率的情況下要提供更大的電流，因而供電線路的損耗要加大，并且供電線路導線的線徑也要加大，使供電線路的供電效率降低，而需多提供的功率和諧波電流成份有關。同時由于交流輸入電流的波形失真而引入的諧波電流還會致使交流市電過零檢測電路不能正常工作，在零線產生過電流和過電壓。

目前在歐盟和美國已對電器設備的功率因數這個技術指標提出了嚴格要求，規定在歐盟銷售的功率大于75W的電器設備，要求它們的功率因數技術指標應滿足歐洲技術標準EN61000-3-2（IEC61000-3-2）的要求，否則不能進入歐洲市場，同樣在美國也做出了類似的技術要求。在EN61000-3-2

（IEC61000-3-2）中對用電設備的供電輸入高至39次的諧波電流幅度做出了限制要求，所以，今后的電子產品如不能滿足有關功率因數技術指標要求則不能進入國際市場[2]。

（二）下游變換器的元器件成本降低

在同等輸出功率的情況下如果采用了PFC電路，對下游變換器的功率開關管的技術要求也要低些，例如對下游變換器功率開關管的導通電阻的要求就可以低些。同時，采用PFC電路后下游變換器的功率變壓器的體積可以小些，導線線徑也可以小些，采用有源PFC電路后由于穩壓范圍寬（85VAC～265VAC），所以也可以省掉110/220VAC的電源選擇開關，也可以在不加大濾波電容器容量的情況下提高供電電路的保持時間。

（三）有源功率因數校正電路對電網的影響

當然功率因數校正電路會產生一些對電網的高頻諧波干擾，對這些高頻諧波干擾需設計專門的EMI和RFI濾波器（如圖5所示）加以濾除[4]，圖5表示采用了有源功率因數校正和沒有采用功率因數的電路對比，實用中需根據具體技術要求選用PFC電路結構和相應的工作模式。

九、結論

由于對電網供電質量要求越來越高，在設計開關電源時需考慮IEC 555-2和IEC61000-3-2標準的有關技術要求，采用功率因數校正技術的開關電源可以很好的改善開關電源的技術性能，同時采用有源功率因數校正后，開關電源的供電直流電壓更為穩定，還可以省掉110/220VAC交流輸入市電電壓選擇開關。

參考文獻

[1]L.Wuidart.Application note understanding power factor[Z].AN824/1003,2003,.

[2]路秋生.功率因數校正技術與應用[M].機械工業出版社,ISBN7-111-18381-9,2006,02:1-10.

[3]AND8147/D An Innovation Approach to Achieving Single Stage APFC and Step-down Conversion for Distributive Systems On Semiconductor.

[4]AND8124/D 90W,Universal Input,Single Stage,APFC Converter On Semiconductor.

作者簡介：

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【關鍵詞】功率因數；節約電能；供電質量

功率因數是指電力網中線路的視在功率供給有功功率的消耗所占百分數。在電力網的運行中，我們所希望的是功率因數越大越好，如能做到這一點，則電路中的視在功率將大部分用來供給有功功率，以減少無功功率的消耗。用戶功率因數的高低，對于電力系統發、供、用電設備的充分利用，有著顯著的影響。適當提高用戶的功率因數，不但可以充分地發揮發、供電設備的生產能力、減少線路損失、改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和為用戶本身節約電能。因此，對于全國廣大供電企業、特別是對現階段全國性的一些改造后的農村電網來說，若能有效地搞好低壓補償，不但可以減輕上一級電網補償的壓力，改善提高用戶功率因數，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費。其社會效益及經濟效益都會是非常顯著的。

一、影響功率因數的主要因素

首先我們來了解功率因數產生的主要原因。功率因數的產生主要是因為交流用電設備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當有功功率P有一定時，如減少無功功率P無，則功率因數便能夠提高。在極端情況下，當P無=0時，則其功率因素=1。因此提高功率因數問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。影響功率因素主要是下面幾個方面。

（一）異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備

異步電動機的定子與轉子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成的。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態。

（二）供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響

當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。

（三）電網頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

我們知道了影響電力系統功率因數的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方法，使低壓網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。

二、低壓網無功補償的一般方法

低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。

1.隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償磁無功為主，此種方式可較好地限制農網無功峰荷。

隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等特點。

2.隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農網無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利于電費的同網同價。

隨器補償的優點是：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

3.跟蹤補償

跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

跟蹤補償的優點是：運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。

三、采取適當措施，設法提高系統自然功率因數

提高自然功率因數是在不添置任何補償設備，采用降低各用電設備所需的無功功率減少負載取用無功來提高工礦企業功率因數的方法，它不需要增加投資，是最經濟的提高功率因數的方法。下面將對提高自然功率因數的措施作一些簡要的介紹。

1.合理使用電動機（下轉第122頁）

（上接第199頁）

合理選用電動機的型號、規格和容量，使其接近滿載運行。在選擇電動機時，既要注意它們的機械性能，又要考慮它們的電器指標。若電動機長期處于低負載下運行，既增大功率損耗，又使功率因數和效率都顯著惡化。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確地合理地選擇電動機的容量。

2.提高異步電動機的檢修質量

實驗表明，異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動時對異步電動機無功功率的大小有很大的影響。

3.采用同步電動機或異步電動機同步運行提高功率因數

由電機原理知道，同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠激狀態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過激狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，只要調節電機的勵磁電流，使其處于過激狀態，就可以使同步電機向電網“送出”無功功率，減少電網輸送給工礦企業的無功功率，從而提高了工礦企業的功率因數。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是“異步電動機同步化”。因而只要調節電機的直流勵磁電流，使其呈過激狀態，即能向電網輸出無功，從而達到提高低壓網功率因數的目的。

4.合理選擇配變容量，改善配變的運行方式

對負載率比較低的配變，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。

通過以上一些提高加權平均功率因數和自然功率因數的敘述，或許我們已經對“功率因數”這個簡單的電力術語有了更深的了解和認識。

【參考文獻】

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關鍵詞：自然功率；輸電線路；無功功率；功率因數；無功補償

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0180-03

當電能沿供電系統中的導線輸送時，既有有功也有無功存在，在長距離輸電線路中，線路越長無功損耗越不能忽略，特別是負荷較小、線路較長時，線路呈現容性，較大的無功對功率因數的影響就凸顯出來。本文結合實際從線路長度、電量情況對功率因數的影響進行了分析，并查找原因，研究降低線路容性無功、提高用戶功率因數的措施。

1 功率因數與自然功率的研究

1.1 功率因數

功率因數是衡量供電系統電能利用程度及電氣設備使用狀況的一個重要電氣參數，是有功功率和視在功率的比值，表示用電設備（供電設備、配電設備，等等，均看作廣義用電設備）的用電效率。

功率因數的大小與電路的負荷性質有關，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于1。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據，是反映電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大， 從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。

功率因數的三種計算方法：

（1）瞬時功率因數：是針對某一時刻的功率因數；按下式計算：

（2）平均功率因數：指某一規定時間內功率因數的平均值，亦稱加權平均功率因數，由消耗的有功電能及無功電能得出的，按下式計算：

供電企業每月向用戶計收電費，平均功率因數低于規定標準時，要增收一定比例的電費；而高于規定標準時，可適當減收一定比例的電費，標準按《供電營業規則》的規定執行。比如實際運行中供電公司對神華準池鐵路的4個牽引變電站功率因數調整電費的考核標準為0.9，當平均功率因數低于0.9時，供電公司對準池公司要增收一定比例的電費，即接受不同程度的罰款，對鐵路的運行成本有非常大的影響，準池鐵路有3個變電站供電公司的計量在其出口變電站，功率因數考核也以此為準。

（3）最大荷時的功率因數：指在年最大負荷時的功率因數，按cosφ=P/S計算。

《供電營業規則》規定“除電網有特殊要求的用戶外，用戶在當地供電企業規定的電網高峰負荷時的功率因數，應達到下列規定：100千伏安及以上高壓供電的用戶功率因數為0.90以上。其他電力用戶和大、中型電力排灌站、躉購轉售電企業，功率因數為0.85以上。農業用電，功率因數為0.80。”

1.2 自然功率

通電中的高壓輸電線路既能產生無功功率（由于分布電容）又消耗無功功率（由于串聯阻抗），當線路輸送有功功率達到某個值的時候，此時線路消耗和產生的無功正好平衡，此時輸送的功率就稱為自然功率。

當線路輸送自然功率時，由于線路對地電容產生的無功與線路電抗消耗的無功相等，因此送電端和受電端的功率因數一致；在高壓輸電時，當輸送功率低于自然功率時，由于充電功率大于線路消耗無功，即感性無功小于容性無功，必然導致線路末端電壓升高；相反，當線路輸送功率大于自然功率，由于無功不足，需要額外的無功補償，在沒有無功補償的情況下，線路電壓末端就會下降。所以，線路在輸送自然功率的時候，經濟性最好、最合理。

2 功率因數低對電網和用戶的危害

2.1 增加了供電線路的功率損失，降低輸電效率

在電力系統中，當電源U是負載端電壓的有效值時，負載吸收的有功功率為P=UIcosφ，則負載上的電流I=P/（Ucosφ），由此可以看出在傳輸同樣有功功率時，如果負載cosφ較低，則線路中的電流I會增大；而輸電線路的損耗為P1=I2R，即電流I增大引起線路損耗增大，所以降低了輸電效率。因此當U和P不變時，提高功率因數cosφ會降低輸電線上的損耗，減少系統的運行成本。

2.2 增加供電線路的電壓損失，造成電壓波動，影響供電質量

前面已經說過功率因數越低，線路上的電流I越大，正比于系統中流過電流的電壓損失增加，使線路電壓降低。若電壓損失過大，電網末端就會長期處于低電壓運行狀態，引起變壓器過負荷、電動機過熱、日光燈不能啟動、電燈昏暗等后果，從而影響電壓質量，對生產和生活造成很大的影響。

2.3 降低發、供、用電設備的有效利用率

由功率因數表達式cosΦ=P/可知，在輸出的功率一定的情況下，功率因數低，無功功率大，有功輸出也降低，有用的功減少了，發、供、用電設備的有效利用率就降低了。

2.4 增加了供電企業和用戶電力設備的投資成本

對于電力企業而言，功率因數較低時，線路中的電流增大，線路損耗增大，為盡量減小輸電線路上的功率損耗，往往增加導線截面積，同時由于總電流增加，使得供電系統中的測量儀表等規格尺寸增大，因此加大了投資。

對于用戶而言，由功率因數表達式可以看出，有功功率P一定時，功率因數低，無功功率增加，導致視在功率S增加，為滿足有功負荷用電需要，增加了所需變壓器的容量，增加了用戶投資和損耗。

比如一臺額定電壓10kV的變壓器，額定電流是46A，當變壓器在功率因數等于0.7時可帶有功負荷：

P=cosΦ

=1.732*10*46*0.7

=557.7KW

當功率因數由0.7提高到0.9時變壓器可帶的有功負荷由上面的公式計算得717KW。

可見，功率因數高，同等需用變壓器容量所帶的有功負荷就大，節約了用戶投資。

2.5 功率因數低于標準用戶增加調整電費支出

前面提到用戶的平均功率因數將依據《供電營業規則》實行功率因數調整電費，達不到規定標準時，則需要多收電費，而高于規定標準，可相應地減少電費。

3 影響功率因數的因素

（1）對于用戶來說大量的電感性設備，如異步電動機、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。有關的統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60%～70%；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60%～70%。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。

（2）變壓器運行不合理是功率因數降低的重要原因。變壓器的空載無功功率占無功功率的80%左右，變壓器消耗無功的主要成份就是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。

（3）供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右，當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使功率因數有所提高，但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作，因此，應當采取必要措施使供電電壓盡可能保持穩定。

（4）輸電線路無功對系統功率因數也有非常大的影響。由于各類因素的存在，用戶的負荷是不固定的，特別是像牽引電氣化鐵路這樣的負荷波動更大。

110KV線路感性無功功率為：Ql=I2XlL

110KV線路容性無功功率為：Qc=U2B=U2ClωL

由上面的式子可以看出，感性無功與負荷大小有直接關系，而容性無功與負荷大小關系不大，只是由線路的長度和電壓確定，趨于一個穩定的數值。

在實際的輸電線路中感性無功與容性無功功率相比，數值很小，而線路容性無功負荷對功率因數起到了至關重要的作用。以準池鐵路2017年2月份和3月份統計的高家堡變電所各項數據為例進行分析，具體計量電度如下表1所示。

高家堡變電所110KV電源線有兩條，分別是向高線，長度27.49公里；玉高線，長度10.37公里。2017年2月份向高線帶高家堡變電所，玉高線帶電熱備用，在上游變電站計量到的無功功率為：向高線1168200Kvar，玉高線920700Kvar，合計2088900Kvar，力率調整電費罰款3萬元。

2017年3月份玉高線帶高家堡溝變電所，向高線帶電熱備用，在上游變電站計量到的無功功率為：向高線1023000Kvar，玉高線491700Kvar，合計1514700Kvar，力率調整電費獎勵0.4萬元。

變電站一主一備的兩條電源線，熱備用一般都是電送到用戶變電站入口隔離開關的電源側，因此對于變電所內集中動態無功補償來說，對熱備用線路的補償無能為力。通過上兩表可以看出，上下游統計的有功功率變化不大，而無功功率相差非常大。因上游變電站計算功率因數時，有功功率、無功功率均是兩條電源線的和，由上表可以看出向高線（長線路）帶負荷時上游變電站整體功率因數比玉高線（短線路）帶負荷時高，因下游變電站及所帶負荷的感性設備可以消耗掉一部分線路容性無功，即設備負荷大于容性無功負荷，力率調整電費罰款才會有所下降。

4 提高功率因數的方法及措施

提高功率因數的方法主要有兩種：一是提高自然功率因數，減少用電設備對無功的需要，二是采用人工無功補償，在用電設備處或線路上安裝能夠提供無功電力的設備，使無功功率就地得到補償，以減少線路中的無功輸送。

4.1 提高自然功率因數

（1）合理選則和使用電動機。應保證電動機在75%以上的負荷狀態下運行，盡量減小備用容量。

（2）合理配置、使用變壓器，恰當地選擇其容量。低損耗的變壓器最佳負載率為50%，運行中要均衡變壓器負荷，及時切除空載變壓器，減少變壓器的空載損失，使其負載率提高到最佳值。

（3）改變電動機接線降壓運行。

4.2 加裝并聯電容器進行用戶的無功功率就地補償

（1）供電系統的用戶端由于有大量的感應電動機、變壓器、電焊機等感應負載，特別是大功率電力電子拖動設備的應用，使得功率因數降低。把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量；而當感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量，能量在兩種負荷之間互相交換。這樣，感性負荷所吸收的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償。

（2）電容器補償的一般原則和補償方法。無功電力應就地平衡，按照電壓等級進行逐級補償。對于用電負荷比較集中而補償容量較大的用戶，可以采用高、低壓混合補償的方式進行補償。對于容量較大，負荷平穩且經常使用的用電設備的無功功率，單獨就地補償。補償基本無功的電容器組宜在變配電所內集中補償。目前，普遍采用可控硅動態無功補償裝置，根據用戶端的無功是過補償還是欠補償，由可控硅調節勵磁電抗器的感性負荷投入和退出的比例，從而使功率因數保持在要求的水平上。

4.3 采用同步調相機

同步調相機實際上就是一個大容量的空載運行的同步電動機，在過勵磁時，它相當一個無功發電機。由于同步調相機投資高，有功功率損耗大（比電容器大5～10倍），運行、維護管理都較復雜，工礦企業很少采用。

4.4 降低線路容性無功對功率因數的影響

（1）在線路中并聯電抗器進行無功補償。當線路空載且長距離敷設時，在架空地線分布電容的影響下，線路電抗呈現容性，采用全電纜敷設的線路尤為嚴重。從本文第3節第4條的分析可以看出，線路的無功功率對系統的整體功率因數影響巨大。因此，常采用在長距離輸電線路或電纜線路上并聯安裝電抗器進行無功補償。在實際應用中，因為電壓等級越高，成本越高，維護難度越大，因此我們經常能看到10KV線路安裝電抗器的較多，而110KV以上線路較少。

（2）降低電壓運行。因為容性無功與電壓的平方成正比。有條件的情況下，若能使電壓降在允許范圍內，則可以采用降壓運行方式。

（3）改變供電方式。從分析可以看出，輸電線路越長容性無功越大，因此在實際的運行中，對于有兩條電源線的用戶來說，盡量使用長的線路帶負荷運行，這樣用戶的感性無功可以平衡掉一部分線路產生的容性無功，從而使功率因數有所提高。

（4）合理調整利用廠內無功補償設備，無功補償裝置就地補償，補償數值綜合考慮用戶端廠內設備和供電端輸電線路損耗的影響。

（5）由于電力電纜的相間距離更小，因此電纜線路的電容比架空線路大的多，在設計時根據變電站的位置，應盡量減少輸電線路及電纜的長度，避免傳送更多的容性無功功率。

5 結語

本文通過對供電系統的功率損耗的介紹，自然功率和功率因數研究，影響功率因數因素的分析，提出提高功率因數的方法和措施。研究中以實際用戶運行數據為依據，通過對不同時期上下游變電站統計的有功功率、無功功率及功率因數進行理論數值計算和實際分析，著重闡述了輸電線路的自然功率和容性無功功率與用戶功率因數不可忽視的關系。在實際運行中要保證用電設備始終經濟運行，功率因數達到考核標準，避免不必要的經濟損失，需要在不同的生產狀態下采取相應的措施，以使功率因數達到最優。

對于供電企業與電力用戶來說節能降耗都是有利于企業經濟發展的，將電力損耗控制在合理范圍內，提高功率因數，加強無功功率的管理，是一項雙贏的工作。因此，我們在平時工作中必須加深各類無功補償原因分析和解決措施的理解，不斷深入的研究，采取更加有效的辦法和措施，研究線路無功采取用戶端就地高壓補償的方法，達到不但能補償下游變電站本身產生的感性無功，也能補償線路產生的容性無功的目的。通過對系統進行綜合分析，加強過補償和欠補償的測試，結合提高功率因數的方法確定合理的系統補償方案，從而保證用電設備經濟、安全、可靠的運行。

參考文獻

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【關鍵詞】功率因數；電路基礎；工程應用

1.功率因數的基本理論

企業中的用電設備，大部分都是用電磁感應原理來進行工作：比如電力變壓器、電焊機和感應電動機就是用電磁感應的原理而實現的。這樣的用電設備必須從電網上吸收兩種能量，一部分能量用于做功，轉化為機械能、熱能、化學能及光能等能量形式，這部分能量用于生產和生活所需，即有功功率；另一部分能量用來產生交變磁場，是依靠磁場來傳送和轉換能量，這種轉換只在電源和用電設備之間進行，不對外輸出能量，即無功功率。有功功率與無功功率都是電能的應用所必需的。若有功功率不足，則不能滿足用電負荷的需要，且電網質量變壞，威脅發電廠的安全；若無功功率不足，電網質量同樣變壞，電網電壓降低，用電設備電流上升，電機過流、發熱，導致用電設備的絕緣損壞，甚至燒毀。

平均功率P可反映電路網絡實際吸收的有功功率，根據定義，平均功率為：。它不僅與電壓、電流的有效值有關，而且還與電壓、電流的相位差有關。稱為電路的功率因數，又稱為功率因數角。一方面電路的功率因數直接影響發電設備的利用率，另一方面當輸送相同的功率時，功率因數低，則電流大，流過電路時造成的損耗就大。為提高發電設備的利用率和降低輸電線上的損耗，需要提高功率因數[1]。

圖1 并聯電容進行功率因數補償的

電路圖及相量圖

在交流電路中，純電阻負載中電流IR與電壓U同相位，純電感負載中電流IL滯后電壓90°，而純電容負載中電流IC超前電壓90°。電力系統中的負載多是感性負載（電感性和電阻性），因此總電流I滯后于電壓U一個小于90°的功率因數角。為了提高功率因數，一般在感性負載上并聯電容器，如圖1所示，其目的是讓電容的電流抵消部分電感電流，使電流I減小到I′，在提高功率因數、降低線路損耗的同時，又不會影響原感性負載的工作狀態。

工業企業電力系統常用的電容器補償方式有三種：集中補償、分組補償和個別補償。企業電力系統的補償方式的選擇，要視企業的具體情況而確定。例如，從無功就地平衡來說，個別補償效果最好（個別補償應用于大容量、長期穩定運行、無功功率需要較大的用電設備，或者距電源較遠，不便于實現分組補償的場合，這種方式可以減少配線電流、導線截面及配電變壓器的容量）。不論采用什么樣的補償方式，補償電容的容量必須選擇適當，而這一切都是為了提高交流電力系統的功率因數。功率因數是衡量企業供電系統電能利用程度及電氣設備使用狀況的一個具有代表性的重要指標。

2.提高功率因數電容值的兩種算法

電路如圖1所示，現假設負載的功率P、端電壓U及功率因數均已知，此外電源的角頻率也已知，現將電路的功率因數提高到，求需并聯多大的電容C。

（1）利用相量圖計算 [2]

以端電壓為參考相量畫出電路的相量圖如圖2所示。其中，為負載所在支路的電流，為電容所在支路的電流，為并聯電容后電路的總電流。在相量圖中，將負載所在支路的電流作水平和垂直的分解，得到兩個分量和。其中，由于和電壓同相位，兩者的有效值相乘后得到電路的有功功率，因此，稱為電流的有功分量。而由于和電壓相位差為90°，兩者有效值相乘后得到電路的無功功率，因此，稱為電流的無功分量。然后再將并聯電容后的總電流作同樣的分解，得到兩個分量和。從相量圖中可以看到：并聯電容前后電路的有功功率沒有發生變化，但無功功率發生了變化。

圖2 用相量圖法求解并聯電容容值

由此可得如下方程組：

解方程組即可求出補償電容值：

（2）利用功率三角形計算

圖3 功率三角形

電容為儲能元件，本身不消耗能量，但是要與外界發生能量的交換。因此，并聯電容后電路的有功功率不發生改變，而無功功率改變。由于電容和電感兩個元件的性質相反，在感性負載兩側并聯電容后電路的無功功率會減小。

由此可畫出電路在并聯電容前后的功率三角形，如圖3所示。其中，P、Q、S為并聯電容前后電路的有功、無功和視在功率，QC為電容的無功功率。從功率三角形可看出，并聯電容前后電路的無功功率的變化量即為電容的無功功率。由此可列出如下方程組：

解方程組即可求出補償電容值：

（3）結論

從以上兩種計算方法可以看出：第一種方法根據相量圖進行計算，思路清楚，無需知道電路的能量轉換情況，但涉及數學知識多，求解過程麻煩。第二種方法根據電路的能量轉換情況求解，涉及數學知識少，計算簡單快捷，但需知道電路的能量轉換情況。教學中可根據具體情況選擇求解方案。

3.應用舉例

一臺132kW的電機，用150mm2的塑料銅芯電纜供電運行電纜溫度正常，后來在這根電纜上再增加一臺30kW的電機后，電纜的溫度很高，不能持續運行，現試并接50kvar的電容器。問題是：并接電容器之前功率因數是多少？并接電容器之后的功率因數又是多少？現在的有功功率是多少？我們投、切電容器，測出電容器投入時電纜的負載電流為250A，電容器切出后為300A，實測電容器電流為76A。根據之前推導結果代入可得：P=135kW，，。可知：雖然投入使用的電機總容量為132kW+30kW=162kW，但實際有功功率為135kW；增投電容器進行無功補償之后，功率因數由0.687提高到0.824，使電纜的負載電流由300A降低到250A，這根電纜雖然增加了30kW的負載，但電流并未增加仍可安全運行。

根據電力部門的要求，功率因數應該等于0.95時為最佳。按照135kW的有功功率，功率因數在提高到0.95計算，此時電纜電流降低到216A。即在功率因數由0.824提高至0.95后，在有功功率不變的情況下，電纜電流由原來的250A降低到216A。

4.結束語

功率因數是衡量企業供電系統電能利用程度及電氣設備使用狀況的一個具有代表性的重要指標。提高功率因數便提高了電源設備的供電能力，減小了供電線路的電能損耗，本文根據電路基礎的基本理論，探討了功率因數的測量和計算，提高功率因數的方法，并聯電容器提高功率因數時電容值的兩種算法以及在生產實際中的應用。

參考文獻

[1]王松林,吳大正,李小平,等.電路基礎(第三版)[M].西安:電子科技大學出版社,2008.

[2]杜瑞紅.采用并聯電容器提高功率因數的算法[J].中國電力教育,2010:263-268.

[3]陳俊章.用測電流法計算功率因數及其應用[J].電子報,2008:571.

作者簡介：

陳姝（1983—），女，碩士研究生，講師，主要研究方向：電路與系統。

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關鍵詞：功率的因數；無功補償；節省電量

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）17-0107-02

在農村地區分布的電網，電量的負載荷主要在生活照明、以及較小的工廠方面使用，這些用功消耗大都為感性的負載荷，用的功率都很小，但相對與電網的成本投入比較，是不經濟的。面對這些問題，應該增加無功補償器，這樣可以提高整個電網的功率以及效率，最終能夠節省電力資源，還能減少電量的損失。

1 提升功率的因數

①通過改善功率的因素變化曲線，減少電力設備的使用，例如：電線、變壓器等。這樣可以減少電網的投資成本，節省電力的資源。

②藉由良好功因值的確保，減低電網中的電源浪費，而且能使整個電網的負載降低，升高電力的質量。如110 kV以下的線路，其電壓損失可近似為：U （PRQX）/Ue，其中，U為線路的電壓損失，kV；Ue為線路的額定電壓，kV；P為線路輸送的有功功率，kW；Q為線路輸送的無功功率，kvar；R為線路電阻；X為線路電抗。

由上式可見，當用戶功率因數提高以后，它向電力系統吸取的無功功率就要減少，因此電壓損失也要減少，從而改善了用戶的電壓質量。

③能夠增加電網系統的漲幅度，盡力挖掘各個設備的能力。在現有的設備中，添設了電容器，就可以提升因數，進一步提升負載荷的容量。

2 功率因數與無功功率的關系

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因素（Power Factor），用符號cos表示，在數值上，功率的因數曲線圖是為了顯示有功消耗、以及視在消耗的功率的關聯，cosφ呈現出來為：

cosφ=p/s（1）

電力設備的需要的功率中，有功以及無功的關聯顯示為：

Q=S×sinφ（2）

綜上式（1）、（2）得出：

Q=P×tgφ（3）

得出功率的因數由cosφ1變化至cosφ2，所要無功補償的容量是：

Qc=P（tgφ1-tgφ2）（4）

式中，P為用電設施的有用功功率，kW；Q表示用電設施在不變的功率因數時所需求無功功率，kvar；Qc當功率因數從cosφ1上升到cosφ2時那么無功的補償容量也要增加，kvar；補償前的功率的因數角用φ1表示，φ2則表示補償以后的因數角。

在式（4）中可以得出要想使功率因數變大，一定要使無功功率變小并且把補償設備的數量變大從靜電容器的特點出發，因其具有輕便、易安裝、能量損失少、維護方便并且可以自動投切等優點。所以目前大部分采用的都是通過靜電容器來使功率因數變大的方法。

3 變壓器的功率因數和有功功率損耗的關系

變壓器在工作時，在提供額定的有功功率的情況下，變壓器的銅損消耗掉的電能和其載荷的視在功率的二次方存在著成反比的關系表示如下：

s=p/cosφ（5）

功率因數變大前其銅損耗的表示：

Pt1=（S1/Se）2Pk=[P/（Secosφ1）]2Pk（6）

功率因數變大后其銅損耗的表示：

Pt2=（S2/Se）2Pk=[P/（Secosφ2）]2Pk（7）

式中，S代表變壓器的對外提供的視在功率，kVA；增大功率因數的前后其視在功率分別用S1和S2表示，kVA；P表示變壓器提供的有功功率，kW；變壓器的額定銅損消耗用Pk表示，kW；Pt1和Pt2分別表示變壓器的功率因數被增大前后的銅損消耗，kW；Se表示額定容量，kVA；cosφ1和cosφ2表示功率因數的值在提高前后的大小。

因此在功率因數變化下，變壓器在銅損消耗上的下降用百分數表示如下：

η=[（Pt1-Pt2）/Pt1]×100%=[1-（cosφ1/cosφ2）2]×100% （8）

4 增大功率因數的主要辦法

如何降低電力系統各組成部分無功功率的消耗是增大功率因數的主要辦法，尤其是在負載方面消耗的功率的減少，讓電力系統在提供有功功率的時候，減少無功電流在這過程中所的消耗。有很多種方法可以用來提高功率因素，以下介紹兩種。

4.1 如何提高自然功率因數

改善用電設備的功率因數和降低用電設備的無功功率的方法，就是提高自然功率因數的方法，主要有以下幾點：

①正確選用異步電動機，使其額定容量與所帶負載相配合，對于改善功率因數是十分重要的。在選型方面，要注意選用節能型，淘汰高能耗的電動機，并依據電機機械工作對啟動力矩、啟動次數、調速等方面的具體要求，選用不同的型號。電動機的效率η與功率因數cosφ是反映電動機經濟運行水平的主要指標，都與負載率β有密切關系。GB/T12497-90對三相異步電機三個運行區域規定如下：當負載率β在70%～100%之間時，為經濟運行區；當40%≤β≤70%時，為一般運行區；當β

②根據負荷選用相匹配的變壓器。電力變壓器一次側功率因數不但與負荷的功率因數有關，而且與負荷率有關。若變壓器滿載運行，一次側功率因數僅比二次側降低約3%～5%；若變壓器輕載運行，當負荷小于0.6時，一次側功率因數就顯著下降，下降達11%～18%，所以電力變壓器的負荷率在0.6以上運行時才較經濟，一般應在60%～70%比較合適。為了充分利用設備和提高功率因數，電力變壓器一般不宜作輕載運行。當電力變壓器負荷率小于30%時，應當更換成容量較小的變壓器。

4.2 如何用補償方法提高功率因數

運用補償的方法提高功率因數就是通過發電組提供無功功率設備所消耗的無功功率，以提高功率因數。然而，必須要通過增加黑色金屬、有色金屬的供應量和增加新設備的方法來提高功率因數。除此之外，因為補償設備工作時也會有功率損失，如何提高自然功率的因數才是重中之重。但是如果功率因數太小而不足以達到相關規范所要求的數值時，對功率因素的提高，就要采用專門的補償性方法。通過人工的方式對無功功率進行補償的方法有：采用同步電動機、應用靜電電容器和通過同步調相機進行補償這三種方法。

5 結 語

通過對上述情況的分析，得出了如下結論：提高功率因數無論對用電設備還是用電者都有很大價值。它能節約電能、降低損耗，不僅如此，而且對國家的能源利用、企業的經濟效益起到促進作用，是保證電力系統電能質量、電壓質量、降低網絡損耗以及安全運行所不可缺少的條件。應根據不同情況采取相應措施來提高功率因數，降低無功損耗，從而提高經濟效益。尤其是對于當下正在進行的農村電網的建設和改造來講，不僅要按相關規定的要求進行勘察、按照施工要求進行設計和施工，而且要根據農村用電荷的主要特點，在進行農村電網建設和改造的同時進行無功補償設備的安裝和建設。

篇6

公式：功率因數=實際功率P/視在功率S

視在功率：即交流電壓和交流電流的乘積，用公式表示為：S=UI（單位是VA，即伏安）；U是額定輸出電壓（單位是V），我們國家一般為220V或380V等；I是額定輸出電流（單位是A）。

視在功率包括有功功率（P）和無功功率（Q）兩部分。用公式表示為：P=S×cosθ=UI×cosθ＝UI×F，Q=S×sinθ=UI×sinθ。在公式中功率因數F=cosθ，而θ是在非線性負載時電壓電流不同相時的相位差。功率因數值越大，有功功率就越大，而無功功率就越小，也就是電網輸入的電能的利用率高。

小提示：

有功功率是指直接做功的部分，比如使燈發亮、電機轉動等，這個功率做功后都變成了熱能或動能，可以直接被人們感覺到，所以有些人就產生一個錯覺，即把有功功率當成了視在功率；而無功功率則是儲藏在電路中但不直接做功的那部分功率，即在負載里循環但并不傳輸電能的那部分電流所產生的功率，此時我們稱為該電流為電抗電流或諧波電流。

計算機需要有用功，也需要無用功

一般用戶都認為計算機之類的設備只需要有功功率，而不需要無功功率。既然無功功率不做功，要它何用？于是有人認為功率因數為1的電源最好，因為它能給出最大輸出功率。然而，實際情況并非如此，為什么呢？

假如有一臺計算機，當交流市電輸入后進行整流，就得到脈動直流電壓，雖然這時電源的功率因數接近于1，若不將脈動電壓進行任何工就直接提供給計算機電路，毫無疑問，電路根本無法正常工作。道理很簡單，計算機電路正常工作需要的是平滑的直流電壓，這個“平滑”工作必須由電源整流器后面的濾波電容器來完成。這個濾波電容器就像一個水庫，電容器里面必須儲存足夠數量的電荷，在整流半波之間的空白時，使電路上的工作電壓仍能保持原來的電平。

換句話說，即使在兩個脈動半波之間無輸入電能時，UC的電壓電平也無顯著的變化，這個功能是靠電容器內的儲能來實現的，儲存在電容器內的這部分能量就是無功功率。在某種意義上，我們可以認為計算機是靠無功功率的支持，才能保證電路正確運用有功功率實現正常運行的。因此可以說，計算機不但需要有功功率，也需要無功功率，兩者缺一不可。

提高功率因數的意義

篇7

[關鍵詞] 功率因數

影響因素

補償方法

容量確定

許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的"無功"并不是"無用"的電功率，只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。

在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數COSφ，其計算公式為：

COSφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。

用戶功率因數的高低，對于電力系統發、供、用電設備的充分利用，有著顯著的影響。適當提高用戶的功率因數，不但可以充分的發揮發、供電設備的生產能力、減少線路損失、改善電壓質量，而且可以提高用戶用電設備的工作效率和為用戶本身節約電能。因此，對于全國廣大供電企業、特別是對現階段全國性的一些改造后的農村電網來說，若能有效的搞好低壓補償，不但可以減輕上一級電網補償的壓力，改善提高用戶功率因數，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費。其社會效益及經濟效益都會是非常顯著的。

1 影響功率因數的主要因素

1.1 電感性設備和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備

大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。電力變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。

1.2 供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大影響

當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110％時，一般無功將增加35％左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。

1.3 電網頻率的波動也會對異步電動機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

綜上所述，我們知道了影響電力系統功率因數的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方法，使低壓網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。

2 低壓網的無功補償

2.1 低壓網無功補償的一般方法

低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償和跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。

2.1.1 隨機補償

隨機補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。此種方式可較好地限制農網無功峰荷。

隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，不會造成無功倒送，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。

2.1.2 隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器二次側，以無功補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農網無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利于電費的同網同價。

隨器補償的優點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。

2.1.3 跟蹤補償

跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4KV母線上的補償方式。適用于100KVA以上的專用配電用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

跟蹤補償的優點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。

2.2 采用適當措施，設法提高系統自然功率因數

提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。下面將對提高自然功率因數的措施做一些簡要的介紹。

2.2.1合理選用電動機

合理選擇電動機，使其盡可能在高負荷率狀態下運行。在選擇電動機時，既要注意它們的機械特性，又要考慮它們的電氣指標。舉例說，三相異步電動機（100KW）在空載時功率因數僅為0.11，1/2負載時約為0.72，而滿負載時可達0.86。所以核算負荷小于40%的感應電動機，應換以較小容量的電動機，并合理安排和調整工藝流程，改善運行方式，限制空載運轉。故從節約電能和提高功率因數的觀點出發，必須正確合理的選擇電動機的容量。

2.2.2 提高異步電動機的檢修質量

實驗表明，異步電動機定子繞組匝數變動和電動機定、轉子間的氣隙變動是對異步電動機無功功率的大小有很大影響。因此檢修時要特別注意不使電動機的氣隙增大，以免使功率因數降低。

2.2.3 采用同步電動機或異步電動機同步運行補償

由電機原理可知，同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠激狀態時，定子繞組向電網“吸取”無功，在過激狀態時，定子繞組向電網“送出”無功。因此，只要調節電機的勵磁電流，使其處于過激狀態，就可以使同步電機向電網“送出”無功功率，減少電網輸送給工礦企業的無功功率，從而提高了工礦企業的功率因數。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行狀態，這就是“異步電動機同步化”。因而只要調節電機的直流勵磁電流，使其呈過激狀態，即可以向電網輸出無功，從而達到提高低壓網功率因數的目的。

2.2.4 正確選擇變壓器容量提高運行效益

對于負載率比較低的變壓器，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。如：對平均負荷小于30%的變壓器宜從電網上斷開，通過聯絡線提高負荷率。

通過以上一些提高加權平均功率因數和自然功率因數的敘述，或許我們已經對“功率因數”這個簡單的電力術語有了更深的了解和認識。知道了功率因數的提高對電力企業的深遠影響，下面我們將簡單介紹對用電設備進行人工補償的方式和對補償容量的確定方法。

3 功率因數的人工補償

功率因數是工廠電氣設備使用狀況和利用程度的具有代表性的重要指標，也是保證電網安全、經濟運行的一項主要指標。供電企業僅僅依靠提高自然功率因數的辦法已經不能滿足工廠對功率因數的要求，工廠自身還需要裝設補償裝置，對功率因數進行人工補償。

3.1 靜電電容器補償

靜電電容器既電力電容器。利用電容器進行補償，具有投資省、有功功率損耗小、運行維護方便、故障范圍小等優點。但當通風不良、運行溫度過高時，油介質電容器易發生漏油、鼓肚、爆炸等故障。因此，建議使用粉狀介質電容器。

當企業感性負載比較多時，它們從供電系統吸取的無功是滯后（負值）功率，如果用一組電容器和感性負載并聯，電容需要的無功功率是超前（正值）功率，如果電容器選的合適，令Qc+Ql=0，這時企業已不需要向供電系統吸取無功功率，功率因數為1，達到最佳值。

3.1.1 電容器補償容量的確定

電力電容器的補償容量Qc可按下式計算：

Qc=α·Pjs（tgφ1-tgφ2）

式中

Pjs——最大有功計算負荷，KW

tgφ1、tgφ2——補償前、后功率因數角的正切值

α——平均負荷系數，一般取0.7～1，視Pjs的計算情況而定。如果在計算時已采用了較小系數值，α可取1。

某些已進行生產的工礦企業，可由下式確定其有功電能消耗量：

Ap=Pjs·Tmax·p

(KW·H)

式中

Ap——有功電能消耗量

Pjs——有功計算負荷

Tmax·p——最大有功計算負荷年利用小時數

3.1.2 并聯補償移相電容器，應滿足以下電壓和容量的要求

Ue·c≥Ug·c

nQg·c≥Qc

式中

Ue·c——電容器的額定電壓（KV）

Ug·c——電容器的工作電壓（KV）

n——并聯的電容器總數

Qg·c——電容器的工作容量（Kvar）

Qc——電容器的補償容量（Kvar）

3.2 動態無功功率補償

動態無功功率補償一般應用于用電容量大、生產過程其負載急劇變化且具有重復沖擊性的大型鋼鐵企業。這種波動頻繁、急劇、幅值很大的動態無功功率，采用調相機或固定電容器進行補償已遠遠滿足不了要求，目前一般采用的新型動態無功功率補償設備是靜止無功補償器。它具有穩定系統電壓、改善電網運行性能、動態補償反應迅速、調節性能優越等優點。但最明顯的缺點是投資大、設備體積大、占地面積大。

3.3 分相補償

在民用建筑中大量使用的是單相負荷，照明、空調等由于負荷變化的隨機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡，尤其是住宅樓在運行中三相不平衡更為嚴重。由于調節補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，造成未檢測的兩相要么過補償，要么欠補償。如果過補償，則過補償相的電壓升高，造成控制、保護元件等用電設備因過電壓而損壞；如果欠補償，則補償相的回路電流增大，線路及斷路器等設備由于電流的增加而導致發熱被燒壞。這種情況下用傳統的三相無功補償方式，不但不節能，反而浪費資源，難以對系統的無功補償進行有效補償，補償過程中所產生的過、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筑，總建筑面積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31872Kvar，若整體功率因數補償到0.92，需補償1982Kvar，補償后無功功率1200Kvar。原設計采用低壓配電室并聯電容器組三相集中自動補償，工程竣工投入使用后，經常出現儀器、燈具等用電設備燒壞或不能正常使用等情況，影響正常經營和工作。經現場測試，發現低壓饋線回路三相負荷不平衡，差距很大，電流差異大，最大相電流差為900A；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。

對于三相不平衡及單相配電系統采用分相電容自動補償是解決上述問題的一種較好的辦法，其原理是通過調節無功功率參數的信號取自三相中的每一相，根據每相感性負載的大小和功率因數的高低進行相應的補償，對其它相不產生相互影響，故不會產生欠補償和過補償的情況。

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在選擇一項功率因數校正方案時，非常重要的一點是要認識到電子電源轉換設備中的不良功率因素和擁有感性電機負載的傳統不良功率因素是不同的，因此需要不同的校正手段。

兩種不良功率因數的來源

最簡單的情況是電流與電壓的波形不匹配，超前或滯后于電壓，導致出現由阻抗性的線性電路引起的不良功率因數。此類不良功率因數很容易通過在負載上并聯一個反向的阻抗元件得到校正。

另一種情況是，電子電源轉換設備中的非線性電路單元會導致功率因數低到不可接受的程度。對大多數離線式電源來說，AC－DC轉換器前端由橋式整流器和一個大容量的電容組成。在此類電路中，只有當線路峰值電壓超過儲能電容器的電壓時，才會有電流從線路流出。由于電流的升降速度比線電壓的升降速度快，以及外加電流的不連續性，會引起一系列極明顯的奇數諧波，正是這些諧波引起配電系統中的問題。這種不良因數可通過在線路上增加一系列電感或減小儲能電容器的容值來拉長電導角而得到改進，但這兩種方案都嚴重地限制線路的功率輸出。

解決有源功率因數校正的辦法

圖1所示為具有有源功率因數校正的電路中各節點電壓＼電流的情況。

采取有源的措施是解決電子供電中不良功率因數最有效的方法。如圖2所示，擁有有源功率因數校正的電路在工作時，輸入線電壓通過橋式整流器產生全波校正輸出(A)。由于線路電壓峰值低于母線電壓，所以沒有電流通過儲能電容器，只有當線電壓升高到超過存儲能量電容器電壓時，才有電流通過。因此，可通過控制電路去調解附升電壓(B－A)來保持正弦波式的輸入電流。

從圖2可以看出，為了保持正弦波式的輸入電流，控制電路可采用輸入電壓波形作為參考。通過測量輸入電流并將其與輸入電壓波形相比較進而控制電路去調解附升電壓，從而可以得到與輸入電壓波形一致的輸入電流(I)。與此同時，控制電路將檢測母線電壓并調節附升電壓，進而維持調解過的直流輸出(B)。由于控制電路的主要功能是保持正弦波式的輸入電流，所以可允許直流母線電壓有微小變化。

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關鍵詞: 節電技術 功率因數 無功補償

0 引言

無功補償，就其概念而言早為人所知，它就是借助于無功補償設備提供必要的無功功率，以提高系統的功率因數，降低能耗，改善電網電壓質量。無功補償的合理配置原則：①總體平衡與局部平衡相結合，以局部為主。②電力部門補償與用戶補償相結合。在配電網絡中，用戶消耗的無功功率約占50%～60%，其余的無功功率消耗在配電網中。因此，為了減少無功功率在網絡中的輸送，要盡可能地實現就地補償，就地平衡，所以必須由電力部門和用戶共同進行補償。③分散補償與集中補償相結合，以分散為主。集中補償，是在變電所集中裝設較大容量的補償電容器。分散補償，指在配電網絡中分散的負荷區，如配電線路，配電變壓器和用戶的用電設備等進行的無功補償。集中補償，主要是補償主變壓器本身的無功損耗，以及減少變電所以上輸電線路的無功電力，從而降低供電網絡的無功損耗。但不能降低配電網絡的無功損耗。因為用戶需要的無功通過變電所以下的配電線路向負荷端輸送。所以為了有效地降低線損，必須做到無功功率在哪里發生，就應在哪里補償。所以，中、低壓配電網應以分散補償為主。④降損與調壓相結合，以降損為主。

1 影響功率因數的主要因素

1.1 異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備 異步電動機的定子與轉子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態。

1.2 供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響 當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。

1.3 電網頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

1.4 以上論述了影響電力系統功率因數的一些主要因素，因此必須要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方法，使低壓網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節能的效果。

2 低壓配電網無功補償的方法

提高功率因數的主要方法是采用低壓無功補償技術，我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

2.1 隨機補償 隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負荷。隨機補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護簡單、事故率低等。

2.2 隨器補償 隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加。隨器補償的優點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

2.3 跟蹤補償 跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。跟蹤補償的優點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優先選用跟蹤補償方式。

3 無功功率補償容量的選擇方法

無功補償容量以提高功率因數為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。

3.1 單負荷就地補償容量的選擇的幾種方法

3.1.1 美國資料推薦：Qc=(1/3)Pe

3.1.2 日本方法：從電氣計算日文雜志中查到：1/4~1/2容量計算 考慮負載率及極對數等因素，按此法選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現過補償，而且功率因數可以補償到0.90以上。此法在節能技術上廣泛應用，對一般情況都可行，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態下，其補償效果較差。

3.1.3 經驗系數法：由于電機極數不同，按極數大小確定經驗系數選擇容量 比較接近實際需要的電容器，采用這種方法一般在70%負荷時，補后功率因數可在0.95~0.97之間

電機容量大時選下限，小時選上限；電壓高時選下限，小時選上限4、Qc=P實際測試比較準確方法此法適用于任何一般感性負荷需要精確補償的就地補償容量的計算。

3.1.4 如果測試比較麻煩，可以按下式：Qc≤ √3UeIo×10-3 (kvar)

Io-空載電流=2Ie(1-COSφe ) 瑞典電氣公司推薦公式：Qo

若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1，則：Qo

根據電機學知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導線較長，無功經濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。

3.1.5 按電動機額定數據計算：Q=k(1-cos2φe )3UeIe×10-3(kvar)

K為與電動機極數有關的一個系數

極數： 2 4 6 8 10

K值： 0.7 0.8 0.85 0.9

3.2 多負荷補償容量的選擇 多負荷補償容量的選擇是根據補償前后的功率因數來確定。

3.2.1 對已生產企業欲提高功率因數，其補償容量Qc按下式選擇：Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm　。式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數，可取0.8～0.9;Tm為企業的月工作小時數；tgφ1、tgφ2意義同前，tgφ1由有功和無功電能表讀數求得。

3.2.2 對處于設計階段的企業，無功補償容量Qc按下式選擇：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)。式中Kn為年平均有功負荷系數，一般取0.7～0.75;Pn為企業有功功率之和；tgφ1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據企業負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數求得cosφ1。多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。但電氣設備不連續運轉或輕負荷運行時，會造成過補償，使運行電壓抬高，電壓質量變壞。因此這種方法選擇的容量，對于低壓來說最好采用電容器組自動控制補償，即根據負荷大小自動投入無功補償容量的多少，對高壓來說應考慮采取防過補償措施。

4 無功補償的效益

在現代用電企業中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數在0.70～0.85之間。企業消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因數提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業帶來效益。

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[關鍵詞]功率因數；SVC系統裝置；動態補償

中圖分類號：TM933.3+1 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）33-0340-01

1 引言

電力系統是一龐大的系統，其電能損耗的數值相當可觀，能源的合理配置是極需解決的問題。功率因數是決定發、供電系統經濟效益的一個極為重要的因素， 它直接反映了系統中有功功率與無功功率的分配。對于發、供電系統來說，對負荷不但要求有高的負荷率， 而且也要求有高的功率因數。

在供電系統中，絕大多數用電設備都具有電感的特性（諸如：感應電動機、電力變壓器，電焊機等）。這些設備不僅需要從電力系統吸收有功功率，還要吸收無功功率以提供這些設備正常工作所需要的交變磁場。然而在輸送有功功率一定的情況下，無功功率增大，就會降低供電系統的功率因數。而且在生產過程中設備負荷起制動頻繁，產生大量高次諧波，產生無功沖擊，供電電壓波形畸變，

極大地降低了供電系統的功率因數，供電質量下降，影響生產線的穩定和產品質量，因此，通過對功率因數補償改造，在供電母線上增加晶閘管相控電抗器（TCR）型靜止型動態無功補償裝置（SVC）， 從而提高功率因數，改善供電電網的電能質量，提高企業的經濟效益。

2 功率因數補償的理論分析

在交流電路中，電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦叫做功率因數，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 cos φ =P/S，式中P―有功功率；Q―無功功率。

功率因數的大小與電路的負荷性質有關，一般具有電感性負載的電路功率因數都小于 1。功率因數是電力系統的一個重要的技術數據。功率因數是衡量電氣設備效率高低的一個系數。功率因數低，說明電路用于交變磁場轉換的無功功率大，從而降低了設備的利用率，增加了線路供電損失。所以，供電部門對用電單位的功率因數有一定的標準要求。

⑴基本分析。在感性負載電路中，電壓與電流的存在相位差φ，功率因數 cosΦ

⑵高級分析。在感性負載電路中，電流波形峰值在電壓波形峰值之后發生。兩種波形峰值的分隔可用功率因數表示。功率因數越低，兩個波形峰值則分隔越大。功率因數補償使兩個峰值重新接近在一起，從而提高系統運行效率。

3 SVC動態補償的應用

3.1 SVC工作原理

交流電路中電感負載會產生感性無功，電容負載會產生容性無功，感性無功和容性無功有相互抵消的作用。SVC裝置可以通過連續調節其自身無功功率來補償母線上的無功功率。

（圖1）為SVC主接線原理圖，系統主要由調功器TCR及濾波器FC兩部分組成：

（1）TCR按三角形連接，每邊由反并聯晶閘管與等電抗值的二個電抗器組成交流控制器。通過控制晶閘管的觸發角大小，使交流控制器的電流從零調節到額定值，從而改變 TCR回路的感性無功功率，動態連續調節無功。

（2）FC回路兼顧濾波及提供容性無功功率，使TCR型SVC可具備從容性到感性區間的無功調節能力，濾波器組同時還可濾除 TCR自身產生的及系統其他負荷產生的諧波。

（圖2）所示為晶閘管觸發角α與電抗器回路基波電流Il的關系。每半周波電抗器導通角及電抗器電流取決于觸發角α，當α為180°時，電抗器不投入運行，當α為90°時，電抗器電流達最大值。TCR理論觸發角α的范圍為 90°～180°，當α不是90°時，電流波形并非正弦波，含有諧波成分，圖3為TCR諧波電流分量Ih與觸發角α的關系。

設備負荷無功為 QLod，FC回路提供容性無功QFC。SVC的調節器自動跟蹤負載的工作狀態，通過TCR回路的感性無功功率 QTCR的調節跟隨作用，使負荷流入電網的無功功率趨于零（或一定值），如式1所示

ΣQ=QTCR+QFC+QLod≈0 （1）

調節器的動態響應速度快，響應時間小于 10ms，即實現了無功功率的實時動態補償。

3.2 SVC系統的選定參數

35kV母線側SVC裝置組成容量：TCR補償容量40Mvar；FC補償容量40Mvar。

FC型濾波及無功補償裝置由濾波專用電容器和濾波電抗器組成。在特征諧波頻率下可以形成LC串聯諧振，對該特征諧波相當于低阻抗通道，使諧波電流大部分流入濾波回路。FC濾波通道由三次（HP3）二階高通濾波器、五次（HP5）二階高通濾波器和七次（H7）單調諧濾波器組成。由于系統設備交交變頻裝置供電的軋機，將產生旁頻，采用二階高通濾波器，可以拓寬頻帶，有利于吸收設備產生的旁頻，有利系統穩定，避免發生諧波放大。

FC裝置還有個更重要的作用是提供無功功率，提高系統功率因數。所以實際應用中應該從并聯電容容量滿足無功補償和濾除諧波兩方面綜合考慮設計濾波器。對于滿足濾波要求的 FC裝置如果無功容量不滿足要求可以加裝并聯電容器。

4 SVC系統組成結構