ARC功率因数自动补偿控制仪的原理及其应用

　　随着现代工业的发展，电网中使用的感性负载也愈来愈多，如感应式电动机、变压器等。这些设备在工作时不但要消耗有功功率，同时需要电网向其提供相应的无功功率，造成电网的功率因数偏低。在电网中并联电容器可以减少电网向感性负载提供的无功功率，从而降低输电线路因输送无功功率造成的输电损耗，改善电网的运行条件，因此功率因数补偿控制器一直有着广阔的应用市场。本文所介绍的功率因数补偿控制器符合JB/T9663-1999国家标准，主要功能有：

　　相序自动识别

　　电压、电流、功率因数采样与显示

　　过压解除、欠流封锁，从而保护电容器及避免循环投切

　　采用先投入的先切除，先切除的先投入的原则，对补偿电容实行循环投切

　　所有的工作参数都可以通过面板按键设定，包括投入门限、切除门限、过压保护门限、欠电流封锁门限、投切延时时间

　　一、 工作原理

　　采样三相电源中一线电流(如A线)与另外两线的电压(如BC线)之间的相位差，通过一定的运算，得到当前电网的实时功率因数。此功率因数与设定的投入门限和切除门限比较，在整个投切延时时间内，若在投切门限以内，则不予动作;若小于投入门限，则另投入一组电容器;若大于切除门限或发现功率因数为负时，则切除一组已投入的电容器。再经过投切延时时间，重复比较与投切，直到当前的功率因数达到投切门限以内。在投切过程中，若发现检测到的电压大于设定的过压保护门限，则按组切除所有已投入的电容;当检测到的电压超过设定的过压保护门限的10%时，则一次性切除所有已投入的电容，用以保护电容器。在投切时若发现检测到的电流小于欠电流封锁门限，则停止投切动作，避免系统出现循环投切现象。

　　由于在三相供电中有不同接线方法，不同的接线方法对功率因数的算法也不一样，因此我们规定ARC系列功率因数自动补偿控制仪的电流取自三相供电中的A线，电压取自BC间的线电压，同时为减少现场接线的复杂度，我们在程序中对相位进行自动判别。

　　在三相供电中，我们假设三相的相电压分别为Ua、Ub、Uc，A线电流为Ia

　　则有Ua=Usin(ωt)，Ub=Usin(ωt+120º)，Uc=Usin(ωt+240º)，

　　从而得到BC间的线电压为Ubc=Ub-Uc= Usin(ωt-90º)

　　若A线负载为纯阻性，则A线电流Ia与A线电压Ua同相，Ia超前Ubc的角度为90º;

　　若A线负载为感性，则A线电流Ia滞后A线电压Ua角度为φ(0º≤φ≤90º)，Ia超前Ubc的角度为90º-φ;