无功补偿和四象限

无功补偿四象限含义

无功补偿控制器中的“四象限”是基于有功功率（P）和无功功率（Q）的流动方向划分的工作状态。其核心目的是帮助判断电网中能量的流向及负载性质，从而采取相应的补偿措施。

在GB/T 17215.323-2022标准中（上图），功率因数的正负是由有功功率的方向决定的，当处于用电状态时，有功功率为正，功率因数即为正；在发电状态有功功率为负，则功率因数也为负。有些功率因数控制器为了能更好的体现以及方便客户直观的感受，会根据无功功率的正负显示功率因数，即感性为正，容性为负，方便客户直观了解当前状态无功补偿是不足还是超补了。

GB/T 17215.323-2022标准文本中定义的四象限图如下所示，与我们前面的描述有些出入：其II和III象限的感性、容性描述正好与我们上面的描述相反，其原因是标准的II和III象限是站在发电厂的角度谈感性和容性，我们的描述是站在用户的角度谈感性和容性，更方便用户对自己实际负载情况理解。

以下是四象限控制器的具体含义及典型应用场景：

1.象限Ⅰ（+P，+Q）：此象限常见于负载还需从电网侧吸收有功功率（即用电状态），且功率因数处于滞后，需要投入电容器进行无功补偿或者已经补偿到位（功率因数>0.9）的情况。

2.象限Ⅱ（-P，+Q）:此象限常见于光伏并网，当光伏发电量大于自身负载用电量（即发电状态），出现向电网进行倒送电，负载不从电网侧吸收有功功率，导致无功功率占比增大，此时功率因数大概率变差，也需要投入更多的电容进行补偿（比没有光伏发电时要补更多的电容）。

3.象限Ⅲ（-P，-Q）：此象限常见于光伏并网，当光伏发电量大于自身负载用电量，出现向电网进行倒送电，即负载不从电网侧吸收有功功率，且功率因数处于超前状态（即控制器功率因数前出现“-”的情况），即电容过补了。

4.象限Ⅳ（+P，-Q）：此象限常见于负载还需从电网侧吸收有功功率，且功率因数处于超前状态（即控制器功率因数前出现“-”的情况），电容也过补了。

注意：在没有光伏的前提下，不可能出现第二象限和第三象限的情况，如果有这种情况出现需要考虑接线是否正确（电压线与电流线不能同相）；如果有光伏并网，原先处于第一象限可能会变换到第二象限；原先在第四象限可能变换到第三象限，但是只要功率因数达标就不会有问题。如果出现在第三或第四象限，若功率因数绝对值大于0.9，不管正负都不会出现力调电费罚款。若从电容的使用寿命考虑，可以切除部分电容，让其回到第一象限或者第二象限。此前提必须得保障回到第一或第二象限时功率因数仍能大于0.9。同时，当出现在I和IV两个象限之间来回摆动时（详见图3阴影部分），此时说明负载在波动，导致功率因数在1附近波动：

1. 若波动不大，比如在±0.9之内，可以不处理，说明功率因数已经很理想了。
2. 若波动幅度超过±0.9，则需要处理，否则可能会导致力调电费罚款

此时有以下几种可能功率因数波动很大

1. 负载很小，电容太大，不补是滞后小于0.9；补的话，就变成超前0.9，过补了==》理想解决方案：更换电容，把电容容量变小。（大多数情况下可以不处理，因为负载很小，虽然功率因数很差，但实际负载小，无功也不大，这种情况大多数发生在工厂下班时段，上班后负载还是能大起来，就基本不用处理，因为电力公司的力调电费罚款是依据一个月的平均功率因数，只要上班时段功率因数达标，基本可以忽略下班时段的功率因数）
2. 负载已经比较大，电容也不大，还是导致功率因数剧烈波动：此时大概率是谐波导致，谐波无功电容是无法补偿的，谐波比较大时（比如THD超过40%），若控制器能测量谐波无功，就会功率因数波动很大。因为此时很可能基波无功已经补偿到位了，功率因数低是因为谐波无功导致，负载变化导致基波功率在1附近正负微小波动（满足电力公司要求），会带着谐波无功大幅度波动，导致看到功率因数剧烈波动，这种情况下只能通过谐波治理，降低谐波比例，才能解决问题，否则功率因数大概率无法达标，会产生力调电费罚款。
3. 同理，在II和III象限来回波动，与I和IV象限的波动是一样的，唯一的差别是II和III象限波动是发生在光伏倒送电的情况下。