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摘要：本文着重阐述了企业生产中最佳无功补偿容量的计算方法。
关键词：有功损耗；补偿容量；功率因数
在各企业生产中由于大量使用感应电动机等电感性负载，因而电路的自然功率因数均较低，功率因数太低既增加了电网的能量损耗造成电能的浪费，又降低了配电设备的利用率，同时也增加了企业的生产成本，使企业的经济效益受损。因此为节约电能提高效益，各企业大都采用了无功补偿，以提高电路的功率因数，但各企业通常都按下式计算无功补偿容量：
（1）
式中：P是全厂总有功负荷（kW），tgΦ1是补偿前的自然功率因数角的正切值，tgΦ2是补偿后的功率因数角的正切值，α是系数，是将按计算负荷确定的补偿容量转化为平均补偿容量，一般取α=0.75～0.85。
按（1）式计算无功补偿容量，关键在于确定Φ2角的大小，即补偿后的电路功率因数cosΦ2，但cosΦ2的值都是我国电业部门统一规定的，通常不得低于0.85，一般要求在0.9以上，功率因数究竞应达到多少为好，并未做出明确规定，因此由（1）式计算无功补偿容量缺乏严格的理论分析和计算，带有盲目性，难以达到最佳的无功补偿效果。要获得最佳无功补偿容量，必须要考虑到变压器、补偿装置及输电导线的有功损耗，实际上应该是，能使变压器，补偿装置及输电导线总有功损耗为最小的无功补偿容量即是最佳无功补偿容量。下面就介绍计算最佳无功补偿容量的方法，以供各企业用电参考。
1、最佳无功补偿容量的计算
设电力变压器的额定容量为Se（kVA），空载有功损耗为Pk（kW），短路有功损耗为Pd（kW），空载无功损耗为Qk（kVAR），满载无功损耗增值为Qd（kVAR），变压器的有功负荷为P（kW），无功负荷为Q（kVAR），高压侧电源线路电阻为R（Ω），高压侧的线电压为Ue（V），无功补偿容量为Qc（kVAR），补偿装置的功率损耗系数为Kc（kW/kVAR）（即每一千乏补偿装置的功率损耗）。则变压器的可变有功损耗为：
变压器的可变无功损耗为：
这样我们就可得变压器，补偿装置和电力线路的总有功损耗为：
式（4）中第一大项为变压器和补偿装置的有功损耗，第二大项为高压电源线路的有功损耗。式中K=（P+KcQc）2+（Q-Qc）2P2是变压器的可变损耗系数，其值大小随补偿容量Qc而变化，即K是个变数，但经计算分析，忽略K值的变化量，引起高压电源线路功率损耗计算误差不超过2%，在总功率损耗中引起的计算误差不超过1%，因此，可将K做常数处理，通常取K=1.22，但应说明的是，只有式（4）中第二大项可将K作为常数处理，第一大项不可将K作为常数处理，否则必将引起较大的计算误差。
取式（4）的导数d（P）dQc=0，并进行整理，则可得最佳无功补偿容量为：
式（5）中Kc，前已述及是补偿装置的功率损耗系数，由于在380伏电路中，一般均用低压电容器进行无功补偿，所以通常取Kc=0.005（kW/kVAR），因此K2c远远小于1。
若变压器的Y形等值电阻折算到高压侧的阻值为Rb（Ω），则有：
求得最佳无功补偿容量，就可进一步求得最佳运行功率因数。
2、最佳运行功率因数的计算
在高压供电低压量电和低压供电低压量电的企业中，应该在变压器的低压侧计算（或测定）功率因数，在高压供电高压量电的企业中，应该在变压器的高压侧计算（或测定）功率因数。
在变压器的低压侧与最佳无功补偿容量Qc相对应的功率因数角的正切值为：
从而可进一步求得低压侧的最佳运行功率因数cosΦ2D。
在变压器的高压侧与最佳无功补偿容量Qc相对应的功率因数角的正切值为：
从而可进一步求得高压侧的最佳运行功率因数cosΦ2G。
由此可见，无功补偿后企业的功率因数cosΦ2不是事先规定或假定的，而是应该由最佳无功补偿容量决定的。
公式（7）中除Kc和K的取值前已给出之外，其余各量均可从电力变压器的技术数据中查得或运用相应的公式求得。
最后，应当说明的是，以上我们介绍的是整个企业只有一台变压器的情况，若整个企业有多台变压器，则这种企业一般均采用高压供电高压量电的方式，这时可按式（7）分别计算出各变压器的最佳无功补偿容量。假定1号、2号……n号变压器低压侧的最佳无功补偿容量分别为Qc1，Qc2……Qcn，则总的最佳运行功率因数角的正切值为：
式中：Pi是第i台变压器的有功负荷（kW），Qi是第i台变压器的无功负荷（kVAR），Pki是第i台变压器的空载有功损耗（kW），其余类同。
这样我们就可根据tgΦ2G计算出整个企业的最佳运行功率因数cosΦ2G的值。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。
关键词：有功损耗；补偿容量；功率因数
在各企业生产中由于大量使用感应电动机等电感性负载，因而电路的自然功率因数均较低，功率因数太低既增加了电网的能量损耗造成电能的浪费，又降低了配电设备的利用率，同时也增加了企业的生产成本，使企业的经济效益受损。因此为节约电能提高效益，各企业大都采用了无功补偿，以提高电路的功率因数，但各企业通常都按下式计算无功补偿容量：
（1）
式中：P是全厂总有功负荷（kW），tgΦ1是补偿前的自然功率因数角的正切值，tgΦ2是补偿后的功率因数角的正切值，α是系数，是将按计算负荷确定的补偿容量转化为平均补偿容量，一般取α=0.75～0.85。
按（1）式计算无功补偿容量，关键在于确定Φ2角的大小，即补偿后的电路功率因数cosΦ2，但cosΦ2的值都是我国电业部门统一规定的，通常不得低于0.85，一般要求在0.9以上，功率因数究竞应达到多少为好，并未做出明确规定，因此由（1）式计算无功补偿容量缺乏严格的理论分析和计算，带有盲目性，难以达到最佳的无功补偿效果。要获得最佳无功补偿容量，必须要考虑到变压器、补偿装置及输电导线的有功损耗，实际上应该是，能使变压器，补偿装置及输电导线总有功损耗为最小的无功补偿容量即是最佳无功补偿容量。下面就介绍计算最佳无功补偿容量的方法，以供各企业用电参考。
1、最佳无功补偿容量的计算
设电力变压器的额定容量为Se（kVA），空载有功损耗为Pk（kW），短路有功损耗为Pd（kW），空载无功损耗为Qk（kVAR），满载无功损耗增值为Qd（kVAR），变压器的有功负荷为P（kW），无功负荷为Q（kVAR），高压侧电源线路电阻为R（Ω），高压侧的线电压为Ue（V），无功补偿容量为Qc（kVAR），补偿装置的功率损耗系数为Kc（kW/kVAR）（即每一千乏补偿装置的功率损耗）。则变压器的可变有功损耗为：
变压器的可变无功损耗为：
这样我们就可得变压器，补偿装置和电力线路的总有功损耗为：
式（4）中第一大项为变压器和补偿装置的有功损耗，第二大项为高压电源线路的有功损耗。式中K=（P+KcQc）2+（Q-Qc）2P2是变压器的可变损耗系数，其值大小随补偿容量Qc而变化，即K是个变数，但经计算分析，忽略K值的变化量，引起高压电源线路功率损耗计算误差不超过2%，在总功率损耗中引起的计算误差不超过1%，因此，可将K做常数处理，通常取K=1.22，但应说明的是，只有式（4）中第二大项可将K作为常数处理，第一大项不可将K作为常数处理，否则必将引起较大的计算误差。
取式（4）的导数d（P）dQc=0，并进行整理，则可得最佳无功补偿容量为：
式（5）中Kc，前已述及是补偿装置的功率损耗系数，由于在380伏电路中，一般均用低压电容器进行无功补偿，所以通常取Kc=0.005（kW/kVAR），因此K2c远远小于1。
若变压器的Y形等值电阻折算到高压侧的阻值为Rb（Ω），则有：
求得最佳无功补偿容量，就可进一步求得最佳运行功率因数。
2、最佳运行功率因数的计算
在高压供电低压量电和低压供电低压量电的企业中，应该在变压器的低压侧计算（或测定）功率因数，在高压供电高压量电的企业中，应该在变压器的高压侧计算（或测定）功率因数。
在变压器的低压侧与最佳无功补偿容量Qc相对应的功率因数角的正切值为：
从而可进一步求得低压侧的最佳运行功率因数cosΦ2D。
在变压器的高压侧与最佳无功补偿容量Qc相对应的功率因数角的正切值为：
从而可进一步求得高压侧的最佳运行功率因数cosΦ2G。
由此可见，无功补偿后企业的功率因数cosΦ2不是事先规定或假定的，而是应该由最佳无功补偿容量决定的。
公式（7）中除Kc和K的取值前已给出之外，其余各量均可从电力变压器的技术数据中查得或运用相应的公式求得。
最后，应当说明的是，以上我们介绍的是整个企业只有一台变压器的情况，若整个企业有多台变压器，则这种企业一般均采用高压供电高压量电的方式，这时可按式（7）分别计算出各变压器的最佳无功补偿容量。假定1号、2号……n号变压器低压侧的最佳无功补偿容量分别为Qc1，Qc2……Qcn，则总的最佳运行功率因数角的正切值为：
式中：Pi是第i台变压器的有功负荷（kW），Qi是第i台变压器的无功负荷（kVAR），Pki是第i台变压器的空载有功损耗（kW），其余类同。
这样我们就可根据tgΦ2G计算出整个企业的最佳运行功率因数cosΦ2G的值。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。