我們知道在大部分負載中都是感性負載，比如工廠中的各種電動機、家庭中的各種用電器具，像電磁爐、洗衣機、冰箱與空調中的壓縮機等都有大量的感性負載。這些負載都需要電源供電才能運轉起來，但是電源提供的功率並不能被這些感性的負載完全用掉，這就牽扯到電源功率利用率的事情了，為了能夠體現出功率利用率的多少，我們一般就把用電器具的有功功率和視在功率的比值去衡量電源的利用率，這個比值越大越好。提高功率因數的主要方法是要合理使用各種感性負載，最好不要用大功率的電動機去帶動小功率的負載，這樣能夠避免“大馬拉小車”；第二個方法就是在感性負載兩端並聯合適的電容器。

為了說明在感性負載上並聯電容器可以提高功率因數而串聯不行，我們可以進行理論推導然後進行定性地分析。在感性負載並聯電容前後，其負載的有功電流值是沒有變化的，但是在電感性負載上並聯了電容後它自己身上的電流就會超前它自身兩端的電壓。這樣以來會使線路上的總電流值減小。這樣以來電路中的總電流的減小對提高功率因數是很有好處的。

也可以這樣說，我們使用的感性負載中，它落後的無功電流是被並聯後電容中超前的無功電流所抵消了，這樣以來就會促使總電流的無功分量減小，再加上電路中的有功電流是不變的，這樣最終會使電路中的總電流減小。當然我們也可以從能量轉換的角度去理解，在感性負載中磁場能量的增大與減小是和電容中的電場能量增加與減小會部分地相互抵消，這樣就降低了電源和感性負載之間的能量交換了。

如果感性負載與電容串聯的話則就得不到上面所講的情況了，再者如果電容的容量大小選擇不合適的話很有可能會造成電路的串聯諧振，這是在電力系統中要避免的。因此在感性負載上串聯電容是無法進行功率補償的，也就不可能提高功率因數了！

1、並聯補償作用：

（1）向電網提供或從電網吸收無功和/或有功功率。

（2）改變電網的阻抗特性。

（3）提高電力系統靜態穩定性。

（4）改善電力系統的動態特性。

（5）維持或控制節點電壓。

（6）透過控制潮流變化來抑制系統振盪。

（7）快速可控的並聯補償可提高系統的暫態穩定性。

2、電容器串聯作用：

電容器串聯等效電容的倒數等於每個電容器的倒數之和：1/C總=1/C1+1/C2+……+1/Cn。並聯電容增大電容，串聯電容減小。電容器串聯也是一種無功補償裝置，通常在330kV及以上的超高壓線路中串聯。其主要功能是從補償（降低）電抗的角度提高系統電壓，從而降低功率損耗，提高系統的穩定性。

為什麼並聯電容器可以提高功率因數，而串聯不行?

●對於低壓供電系統中無法確定線路中的感性負載的電感量，採用並聯方式為最佳選擇，並且容易採集電感負載的電感量，利用功率因數來自動調節補償電容器的容量大小達到補償的目的。此時，電感負載的端電壓與電容端電壓大小相等，相位相反，互相補償，電阻端 電壓等於電源電壓。

●首先得了解電容補償的原理:

在交流供電系統的電路中，電阻、電感、電容元件的電壓、電流的相位特點為在純電阻電路中，電流與電壓同相位；在純電容電路中電流超前電壓90°；在純電感電路中電流滯後電壓90°。在交流電路中，平均功率P=UIcosΦ，其中cosΦ稱為功率因數，也就是電壓U與電流I之間的餘弦。從物理意義上看，功率因數是有功功率UIcosΦ與視在功率UI的比值。說明在由電壓U與電流I的乘積所表達的視在功率中，究竟有多少是在電路中被消耗掉的。

●當功率與電壓為一定值時，並聯電容器補償，功率因數會提高，則需要的電流越小，如果採用串聯電容在電路中，電路無法連線在一起，不能夠補償。如果電路呈現電阻性負載，則無需補償，電流與電壓相位相同。另外，電容器串聯阻抗最小，電流最大：這時Z=R，則I=U/R。串聯諧振時電感（電容）端電壓與電源電壓的比值稱為品質因數Q，也等於感抗（或容抗）和電阻的比值。當Q>>1時，L和C上的電壓遠大於電源電壓（類似於共振），這稱為串聯諧振，這種方式的諧振常用於訊號電壓的放大；但在供電電路中串聯諧振應該避免。

●功率因數指在交流電路中，電壓與電流之間的相位差φ的餘弦，用希臘字母cosφ表示。換一種通俗解釋即；功率因數是有功功率與無功功率之比，稱為功率因數；cosφ=P/S。常用的計算公式請看下圖所示

●從供電角度，理想的負載是P與S相等，功率因數cosφ為1。此時的供電裝置的利用率為最高。而在實際上是不可能的，只有假設系統中的負荷，全部為電阻性才有這種可能。電路中的大多數用電負荷裝置的性質都為電感性，這就造成系統總電流滯後電壓，使得在功率因數三角形中，無功Q邊加大，則功率因數降低，供電裝置的效率下降。見下圖所示。

●功率三角形是一個直角三角形，用cosφ（即φ角的餘弦）來反映用電質量的高低，大量的感性負載使得在電力系統中，從發電一直到用電的電力裝置沒有得到充分的應用，相當一部分電能，如果沒有采用電容補償，它將經過輸配電系統與使用者設統與使用者裝置之間進行往返交換，白白浪費了。

●低壓供電系統中的電容電流與電感電流相位差為180°稱作互為反相，可以利用這一互補特性，在配電系統中並聯相應數量的電容器。用超前於電壓的無功容性電流抵消滯後於電壓的無功感性電流，使系統中的有功功率成分增加，cosφ得到提高利用率。

知足常樂於上海2019.12.31日