IEC 60831-1/2 · IEEE 18-2012 · IEEE 1036-2010 · IEC 60871-1 · Qc计算 · 谐波共振 · 失谐电抗器 · 节能降耗
Qc = P × (tan(arccos PF₁) − tan(arccos PF₂)) [IEC 60831-1 / IEEE 18-2012 §5]
C_delta (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LL²) × 10⁶
C_wye (µF) = Qc / (3 × 2πf × V_LN²) × 10⁶
f_r = f_sys × √(Ssc / Qc) [IEEE 519-2014 §5]
where Ssc = Short-Circuit MVA
Harmonic risk: |h_r − h| / h ≤ 10% (h ∈ {5, 7, 11, 13})
Detuned reactor: p% = (f_sys / f_p)² × 100 [IEC 60831-2]
功率因数校正通过增加容性无功功率(kVAR)来抵消电动机、变压器和电抗器产生的感性无功需求,提高有功(kW)与视在(kVA)功率之比,降低电流、线路损耗和供电公司需量电费。
Qc(kVAR)= P × [tan(arccos PF₁) − tan(arccos PF₂)],依据 IEEE 18-2012 §5 和 IEC 60831-1。例如:500 kW,力率 0.75→0.95,tan(arccos 0.75)=0.881,tan(arccos 0.95)=0.329,Δtan=0.552,Qc=276 kVAR。
电容器与系统电感构成并联 LC 回路。谐振频率 f_r = fsys × √(Ssc/Qc) 不得与特征谐波(5次=250 Hz、7次=350 Hz,50 Hz 系统)重合。IEEE 519-2014 §5 要求进行此项检查。若存在风险,应安装失谐电抗器(通常 7%)将共振频率移至谐波以下。
IEC 60831-1 §5.2 要求电容器组的额定电压 ≥ 1.10 × V_系统,以承受稳态电压升高和瞬态过电压。415 V 系统应选 440 V 额定电容器;11 kV 系统选 12 kV 额定。
固定式电容器组结构简单、成本较低,适用于负荷变化较小的场合。分组自动投切式根据负荷变化自动调整无功输出,可避免轻载时过补偿和投切振荡引发的共振。
提高功率因数后,导体和变压器的 I²R 损耗按电流比的平方下降。500 kW 工厂将 PF 从 0.75 提高到 0.95,每年可节约约 276 kVAR × 3000 小时 ≈ 828,000 kWh,节省约 99,000 欧元/年,减少约 330 吨 CO₂ 排放。