一文教你如何计算无功补偿容量

已知条件：

• 变压器容量: S = 2500 kVA

• 当前功率因数: cosφ₁ = 0.8

• 目标功率因数: cosφ₂ = 0.95

• 计算基准：我们假设变压器在额定负载下运行。如果实际负载率不是100%，需要按比例折算。

计算步骤：

1. 计算当前状态下的有功功率和无功功率

• 有功功率 P = S × cosφ₁ = 2500 kVA × 0.8 = 2000 kW

• 当前的无功功率 Q₁ = P × tanφ₁

  • φ₁ = arccos(0.8) ≈ 36.87°

  • tanφ₁ = tan(36.87°) ≈ 0.75

  • Q₁ = 2000 kW × 0.75 = 1500 kvar

2. 计算目标状态下的无功功率

• 目标的无功功率 Q₂ = P × tanφ₂

  • φ₂ = arccos(0.95) ≈ 18.19°

  • tanφ₂ = tan(18.19°) ≈ 0.3287

  • Q₂ = 2000 kW × 0.3287 ≈ 657 kvar

3. 计算需要补偿的无功容量

• 补偿容量 Qc = Q₁ - Q₂ = 1500 kvar - 657 kvar = 843 kvar（输出容量）

对于一台满载运行的2500 kVA变压器，将功率因数从0.8提升到0.95，大约需要补偿843 kvar的无功功率。

在实际工程中，通常会选择标准容量的电容器组，因此最终配置的补偿容量可能会取一个接近的值，例如 840 kvar 或 850 kvar。

4. 若有冲击性负载，可选用混合补偿方案

• 对于2500kVA变压器带冲击性负载的场景，最优方案是采用“TSC + SVG”的混合动态无功补偿装置。

• 容量分配建议：

1. • 总补偿需求： ~840 kvar

   • SVG容量： 应根据您现场最大单台冲击负载的无功冲击量来确定，而不是按比例计算。建议进行电能质量测试，测量出最大无功波动范围。一般情况下，可以预留总补偿容量的20%-30%给SVG。例如，选择一台 200 kvar 的 SVG。

   • TSC容量： 总容量减去SVG容量，即 840 - 200 = 640 kvar。TSC部分可以设计成多级（如 50kvar × 12+20kvar × 2），以实现更精细的基础补偿。核心价值：这套混合方案不仅能将平均功率因数提升到0.95以上以避免电费罚款，更重要的是能显著提升供电电压质量，保障其他精密设备的稳定运行，延长设备寿命，是现代化工厂保证生产质量和效率的关键投资。