功率因数校正电容器组在电气系统中的工作原理

功率因数校正电容器组使电流和电压恢复同步。电容器将超前电流馈入电路，从而抵消电机和变压器吸收的滞后电流。一旦两个电流达到平衡，相同的负载通过电缆拉出的电流就会减少。

• 有些地方每月可节省 7% 至 12% 的按需费用。

• 一家中型工厂在调整后每月电费减少了近 8,300 美元。

• 大型网站每年最多可节省 740,000 美元。
  有了更好的功率因数，您的设备工作更顺畅，成本更低。

要点

• 功率因数校正电容器组有助于节省能源。他们通过平衡滞后电流和超前电流来做到这一点。这意味着浪费的能源更少。

• 企业可以大大降低电费。有些公司每月可节省 7% 至 12% 的按需费用。

• 较高的功率因数使设备工作更好、使用寿命更长。它还有助于防止过热和损坏。

• 经常检查电容器组非常重要。这可以确保它们安全并正常工作。需要进行测试和清洁。

• 选择 正确尺寸和类型 的电容器组非常重要。这可以帮助您节省更多资金并在电气系统中更好地利用能源。

功率因数以及为什么校正很重要

什么是功率因数

功率因数 告诉您所消耗的功率中有多少是真正起作用的。其余的在供应和设备之间来回移动，不会产生任何有用的东西。

• 功率因数 是交流电路中电流和电压之间夹角的余弦。

• 您也可以将其称为交流电路中的电阻与阻抗之比。

• 另一种说法是： 功率因数 是有功功率（做功的功率）与视在功率（提供的总功率）的比值。

完美的 功率因数 是 1。这意味着所有功率都用于工作。大多数家庭和企业的 功率因数 都小于 1。电机和变压器等机器会产生额外的电流，这无济于事。

提高 功率因数 可带来双重回报：更低的损耗，以及您已有设备的更多可用容量。

为什么需要功率因数校正

如果你的 功率因数 低，你会遇到很多问题。电线和变压器会变得更热，因为它们承载的电流太大。设备磨损得更快并且可能过热。您需要支付更多电费，因为公用事业公司因低 功率因数而收取额外费用.

低 功率因数 同时以多种方式表现出来：

许多公用事业公司希望 功率因数 达到 0.9 或更高。如果您低于此金额，您可能需要支付额外费用或更高的费用。一些公用事业公司按千伏安（kVA）而不是千瓦（kW）向您收费，因此您需要为浪费的能源付费。 功率因数 校正可帮助您避免这些成本并保持系统正常运行。

您需要 功率因数 校正来节省资金、保护设备并巧妙地使用能源。

功率因数校正电容器组的工作原理

功率因数校正电容器的工作原理

电机和变压器等机器使用能源的方式无助于您完成实际工作。这些机器产生滞后电流。滞后电流是一种在电压之后出现的电流。它无助于运行您的机器，但它仍然通过电线和设备移动。

功率因数校正 电容器组 有助于解决这个问题。当您将功率因数校正电容器连接到机器旁边时，它们会产生超前电流。超前电流先于电压。它消除了感性负载的滞后电流。这使得系统中的总电流更加平衡。

感性负载拉电流滞后。电容器将其拉动。添加适量的电容，两种效应就会抵消，因此电流和电压会再次对齐。

功率因数校正电容器还有助于降低系统中的无功功率。无功功率是电力中不做有用功的部分。通过降低无功功率，更多的电力可以用于运行机器和灯光。

尺寸正确的组还可以减少网络必须承载的无功功率，从而释放实际负载的容量。

在电气系统中的作用

功率 因数校正 电容器组在您的电气系统中非常重要。它可以帮助您节省资金、保护设备并明智地使用电力。

电容器投入使用后，三件事会发生变化：

• 使电压和电流之间的相位差变小。这意味着您的系统以热量形式损失的能量更少。

• 您降低了对无功功率的需求。这可以让您在工作中使用更多的实际力量。

• 您可以运行更多设备，而无需更大的电线或变压器。

当您提高功率因数时，您可以在相同的电容量下完成更多的工作。例如，如果将功率因数从 75% 提高到 95%，则可以将系统所需的总电流减少约 21%。这意味着您可以添加更多机器或灯光，而无需更改电气系统。

对您的安装的主要影响是：

• 它可以让您的系统承载更多电流。

• 它降低了您的 kVA 需求，因此您可以添加更多 kW 负载，而无需更多 kVA。

• 它可以帮助您避免公用事业公司因低功率因数而收取额外费用。

• 它使电压更加稳定，因此您的设备运行更好，使用寿命更长。

好处如下：

正确地确定银行规模可以将这些数字转化为可衡量的回报。

功率因数校正电容器的三种连接方法

电容器的放置位置决定了您实际恢复的损耗有多少。有三种标准安排，大多数网站最终都将它们混合在一起。

• 单独校正在每个大电机上放置一个小电容器。从源头减少损耗，但每kVAR的成本最高。

• 组校正服务于来自一组的一组负载，例如一条母线上的一组压力机。

• 中央校正在主板上使用单一银行。它是每 kVAR 最便宜的，并且如果负载变化则需要自动切换。

对于混合负载的工厂来说，集中校正是通常的选择，因为一个面板涵盖了所有内容，并且公用事业仪表可以看到校正后的数字。单独的修正只有在少数非常大的电机主导需求的情况下才会得到回报。

如何判断您的网站需要哪一个

首先查看负载列表。如果少数驱动器或电机满足大部分需求，则单独纠正它们并集中处理其余部分。如果负载分布均匀，具有自动切换功能的中央校正成本更低，并且更易于维护。

我们的上描述了控制这些步骤的开关设备 自动功率因数控制器页面 。

功率因数校正电容器组的组件和类型

主要部件

功率因数校正电容器组有许多重要部分。每个部件都以自己的方式帮助您的电气系统更好地工作。下表列出了主要组件及其作用：

还需要保护设备来保证系统安全。这些设备可以阻止电气故障并保护您的设备免受损坏。以下是一些常见的保护类型：

• 过压保护可防止电压尖峰造成的损坏。

• 过流保护使用保险丝或断路器来阻止短路。

• 谐波保护使用失谐电抗器来使组远离谐振点。

• 如果银行变得太热，温度控制会关闭银行。

• 不平衡保护可发现组中出现故障的电容器。

• 正确的接地可以确保系统免受浮动电压的影响。

• 定期测试和监控尽早发现问题。

保护可以使电容器保持足够长的寿命以收回成本。

电容器组的类型

您可以使用不同类型的电容器组。每种类型最适合某些需求。下表可帮助您对它们进行比较：

自动电容器组在工厂、大型建筑、公用电网和可再生能源站点中很常见。这些地方的负载在白天会发生变化，因此自动控制有助于保持较高的功率因数。

选择类型时，请考虑负载大小、负载变化程度以及预算。固定银行有利于稳定负载。如果您的负载变化很大，自动银行会更好。如果您有大量电子设备或担心谐波，失谐组会有所帮助。

将类型与您的负载曲线相匹配比银行的总体价格更重要。

订购电容器组之前要检查什么

大多数尺寸错误都是由于缺少现场数据而不是电容器本身造成的。这五项内容弥补了通常的空白。

• 最近的电费单显示千瓦和千伏安，或一整周记录的功率因数。

• 负载列表指出哪些电机和驱动器占主导地位。

• 存在变速驱动器、整流器或其他谐波源。

• 环境温度、海拔高度以及房间是否通风或密封。

• 连接点的可用空间和引入电缆尺寸。

当驱动器占负载的很大一部分时，组必须失谐而不是标准的。将普通组订购到谐波丰富的网络中是最常见的规格错误，并且最终会导致电容器过早失效。

对于电容器元件本身，请以书面形式询问电压等级和额定值，并根据声明值检查例行测试数据。

好处和实际考虑

提高效率并节省成本

您可以通过功率因数校正电容器使您的系统更好地利用能源。这些设备可以通过多种方式帮助您省钱：

• 它们通过提高功率因数并帮助电压保持稳定来减少能源浪费。

• 当电流较小时，电线和变压器不会变得那么热。

• 无功补偿有助于减少电网损失能量并保持电压良好。

• 随着时间的推移，您可以节省大量资金，尤其是当您的建筑物使用大量电力时。

电容器组还有助于保持电压稳定。它们在需要时提供或获取无功功率，因此电压不会变化太大，并且您的敏感设备保持安全。如果您修复了功率因数，则无需向公用事业公司支付额外费用。许多公司在添加功率因数校正后发现电费下降了 5% 至 15% 甚至更多。大多数安装在第一年内就可以收回银行的成本。

功率因数校正电容器组的选型

为您的电容器组选择合适的尺寸非常重要。您需要更高的功率因数，这样您就不会额外充电并损失更少的能量。最重要的尺寸规则是：

您可以使用数学公式来确定电容器组的大小。例如：

• 所需电容器组（kVAR） = P（kW）（Tan θ1 - Tan θ2）

• kVAR = C xfx V⊃2; ÷ (159.155 x 10^6)

这些公式可帮助您选择系统所需的内容。

维护和安全

定期维护可以使您的功率因数校正系统保持良好运行。你应该：

• 每年测试电容以发现旧或损坏的电池。

• 每年检查两次绝缘电阻。

• 每三个月平衡一次电流和电压，及早发现问题。

• 使用红外热成像技术寻找热点。

• 清洁盒子并拉紧电线，以免东西变得太热。

• 更换熔断的保险丝并检查放电电阻以确保安全。

电源关闭后，电容器仍可保持电荷。在接触端子之前将其放电，遵循上锁/挂牌规定，并佩戴正确的防护装备。

您还应该检查是否有鼓胀、泄漏或生锈的情况。确保您拥有正确的保险丝和断路器。良好的维护和安全措施可帮助您的设备延长使用寿命并避免出现代价高昂的问题。

当站点需要失谐反应堆时

电容器和谐波本身不能很好地混合。普通组与变压器和电缆电感形成谐振电路，如果谐振落在网络产生的谐波附近，则通过电容器的电流将远远高于其额定值。

症状出现较晚。银行运行了几个月，然后电容器出现故障，更换也失败。该模式表明存在共振，而不是存在不良组件。

失谐电抗器将谐振点移至该地点产生的最低谐波以下，因此组停止放大它。 50 Hz 系统的常见选择是 7% 电抗器，它将调谐点从 50 Hz 移至约 189 Hz，低于五次谐波。 5.67% 反应器调谐到接近 210 Hz，14% 反应器下降到大约 134 Hz。

在做出决定之前检查谐波曲线。如果存在驱动器、整流器或大型 UPS 系统，请以书面形式索取失谐系数以及由此产生的谐振阶次，并将其与已发布的 并联电容器 IEC 标准进行比较。

还要索要常规测试报告。遵守的供应商会 ISO 9001文件控制 将例行测试存档，而不会被追查。

如果站点必须在内部证明支出的合理性， 世界银行能源部门 在配电可靠性方面的工作对于商业案例来说是一个有用的参考。

您可以使用功率因数校正电容器组帮助您的电气系统更好地工作。这些银行可以帮助您省钱并保护您的设备。它们还可以帮助您减少能源消耗。以下是主要好处：

1. 您可以减少电费，因为可以避免额外费用。

2. 您的系统运行得更好，设备的使用寿命更长。

3. 您可以通过减少能源浪费来保护环境。

根据您实际的负载确定银行的规模，按计划进行检查，并将保护装置保持在适当的位置。这三个习惯决定了投资是否有回报。

常问问题

功率因数校正电容器组的主要作用是什么？

电容器组可以帮助您提高功率因数。它可以让您的系统以更智能的方式使用能源。浪费的能源更少，因此您的设备运转良好。这也可以帮助您省钱。

如何知道是否需要功率因数校正？

查看您的电费单是否有额外费用或罚款。如果您的功率因数低于 0.9，您可能需要校正。您可能还会看到更高的账单或热设备。

您可以自己安装电容器组吗？

只有经过培训的电工才能安装电容器组。用电工作是有风险的，可能会伤害您。良好的安装可确保您的安全并确保一切顺利。

电容器组需要定期维护吗？

您需要经常检查电容器组。注意损坏情况，测试零件并保持清洁。这样做可以帮助您的系统持续更长时间并更好地工作。

电容器组会降低您的电费吗？

电容器组可以帮助降低电费。它减少了能源浪费，并停止向您的公用事业公司收取额外费用。许多企业添加一项后可以省钱。

功率因数校正电容器组如何工作？

电机和变压器消耗的电流滞后于电压。电容器吸收引导它的电流。将两者连接在一起，超前电流抵消了滞后部分，因此仪表看到的电流下降，而有用功率保持不变。

电容器组实际上对网络有什么作用？

它在本地提供无功功率，而不是从公用设施获取。这会切断流经电缆和变压器的电流，释放实际负载的容量，并且通常会消除账单上的低功率因数费用。