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功率因數解析

更新時間: 2022-07-07   點擊次數: 1020次

含義

功率因數是衡量電氣設備工作效率高低的參數指標。在交流電路中,它定義為有功功率與視在功率的比值。在非正弦波電路中,功率因數PF與總諧波失真THD及基波功率因數cosΦ有關,具體公式如下:

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上式說明,在基波功率因數cosΦ不變時,降低總諧波失真THD,可以提高功率因數PF,即THD越小則PF越高。

某場合測量數據

 

現場主要負載為電阻加熱爐,現場功率因數低需要提高功率因數。

圖一:電壓/電流波形

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                                                                 圖二:電流及電流畸變率

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圖三:功率及功率因數

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圖四:電網各次諧波列表

圖五:進線柜多功能儀表功率因數PF

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圖六:實拍無功柜功率因數COSΦ

 

測量數據分析及選型參考

現場測量時只開了一組電阻爐,根據圖片數據可知,電流有效值為268A,諧波電流約為107A;但是現場實際有5臺同樣的電阻爐,所以估算滿負荷電流有效值約為1338A,諧波電流約為535A,在暫時不考慮補償時諧波放大和設備間諧波互相抵消的情況下,濾波器選型在600A左右。

根據圖三可知sum-PF為0.88,這和圖五多功能儀表顯示數據(0.884)一致,但是圖六功率因數控制器上顯示為0.98,這是因為圖五顯示的為全波功率因數PF,而圖六顯示的是基波功率因數cosΦ,當cosΦ=0.98,THD=50%時,可計算得出PF=0.876,與圖三、圖五數據一致,所以當現場諧波電流畸變率THDi無法降低時,即使補償完所有的無功功率,PF最大也只能到0.88左右,無法達到0.92或以上;只有在補償無功的同時,濾除系統諧波電流,降低電流畸變率THDi,才能進一步提高全波功率因數PF。

無功補償串抗率為7%(或14%)時,可以抑制5次(或3次)及以上諧波流入電容器,但是對5次(或3次)以下的諧波極易產生諧振,從而燒毀電容器或其他元器件;根據圖四可知,現場2/3/4次諧波都存在,所以使用的7%電抗器對于這三種諧波都極易引起諧振,建議改用抗諧波能力更強的濾波電容器或者使用SVG等有源設備進行無功補償,達到更好的補償效果。