電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(jī)、變壓器、日光燈及電弧爐等，大多屬于電感性負(fù)荷，這些電感性的設(shè)備在運行過程中不僅需要向電力系統(tǒng)吸收有功功率，還同時吸收無功功率。因此在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償設(shè)備后，將可以提供補(bǔ)償感性負(fù)荷所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源側(cè)向感性負(fù)荷提供及由線路輸送的無功功率。減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，可以降低輸配電線路中變壓器及母線因輸送無功功率造成的電能損耗，這種措施稱作功率因數(shù)補(bǔ)償。

由于功率因數(shù)提高的根本原因在于無功功率的減少，因此功率因數(shù)補(bǔ)償通常稱之為無功補(bǔ)償。

功率因數(shù)自動補(bǔ)償器是提高電網(wǎng)系統(tǒng)中功率因數(shù)的全自動化電子裝置，通過它的調(diào)節(jié)作用，使電網(wǎng)中的無功消耗降到最小，達(dá)到充分利用電能、節(jié)約用電的目的。我站使用的GBK4-1C型控制器，是通過檢測系統(tǒng)中的負(fù)荷的功率因數(shù)自動投、切補(bǔ)償電容器使系統(tǒng)功率因數(shù)在規(guī)定的范圍內(nèi)運行。

檢測功率因數(shù)投、切法的思想是，當(dāng)一個系統(tǒng)功率因數(shù)下降至低于下限整定值時投入補(bǔ)償電容器，當(dāng)功率因數(shù)超過上限整定值時切除補(bǔ)償電容器。圖一說明此控制方式的原理。

圖中OA為功率因數(shù)下限整定值COSj A線，OB為功率因數(shù)上限整定值COSj B線，假設(shè)負(fù)荷線沿OD直線增加，其功率因數(shù)為COSj ，當(dāng)負(fù)荷增至臨界調(diào)節(jié)功率點M1時，電容器C1投入，這時補(bǔ)償?shù)臒o功功率為M1K1，視在功率為OK1，使功率因數(shù)在OA、OB兩直線限定的范圍內(nèi)。若負(fù)荷繼續(xù)增至M2點時，電容器C2又投入運行，又將功率因數(shù)控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，負(fù)荷若再增至M3點時，電容器C3投入，使功率因數(shù)維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。當(dāng)負(fù)荷減少時，如由K3點減少至N1點時，電容器C1被切除，負(fù)荷若減少到N2點時，電容器C2又被切除，當(dāng)負(fù)荷減少至臨界調(diào)節(jié)功率線左面時，電容器被全部切除。這里臨界調(diào)節(jié)線的位置取決于最小補(bǔ)償電容器組的容量，負(fù)荷的性質(zhì)以及所規(guī)定的功率因數(shù)的調(diào)節(jié)范圍。圖二為自動補(bǔ)償控制器原理圖。

圖中按虛線將控制器分成：、測量部分；、直流放大部分；、執(zhí)行部分；、電源部分。工作如下：先將交流電壓與電流間的相位差，轉(zhuǎn)換成直流電壓信號，再將直流信號放大驅(qū)動執(zhí)行部分動作，投入或切除補(bǔ)償電容器。

測量部分的交流信號取自電網(wǎng)系統(tǒng)中母線A、C相線電壓uAC和B相電流iB，由圖三知三相交流系統(tǒng)中，當(dāng)B相電流iB與B相電壓uB同相，即COSj =1時，相電流iB與線電壓uAC相差為p /2，當(dāng)iB超前或滯后uB時，iB、uAC相位差就會小于或大于p /2，為了測出這種相位關(guān)系的變化，測量部分采用半波相敏差分放大線路，u1、u2分別反映交流側(cè)uAC及iB相位的兩個交流電壓值。由圖知，只有當(dāng)u2處于負(fù)半周時T1、T2的發(fā)射結(jié)正向偏置，才有可能導(dǎo)通。根據(jù)u1的極性決定是否產(chǎn)生集電極電流i1、i2。圖四、圖五、圖六是反映u1與u2的相位關(guān)系與檢測回路中T1、T2集電極電流流通的情況。圖四為u1、u2同相在一周內(nèi)只有T1導(dǎo)通，由于發(fā)射極與集電極所加的電壓u1、u2的平均值最大，集電極電流i1最大而T2不會導(dǎo)通，故一周內(nèi)a、b間的直流輸出電壓Uab=i1R1》0并為最大。圖五為u1超前、u2相位p /2，由圖可見，在0~p /2時，u1處于正半周，u2處于負(fù)半周，T2發(fā)射結(jié)正向偏置而導(dǎo)通，集電極電流i2經(jīng)過二極管D2流達(dá)電阻R2，在3p /2~2p 期間，u1、u2均處于負(fù)半周，T1發(fā)射結(jié)正向偏置導(dǎo)通，集電極電流i1經(jīng)二極管D1流過電阻R1，這樣在一個周期內(nèi)，T1、T2均導(dǎo)通p /2，而且導(dǎo)通期間兩只三極管基極電壓和集電極電壓平均值相同，故i1=i2，選擇R1=R2，則此時在一周內(nèi)直流輸出電壓Uab=i1R1-i2R2=0。圖六為u1與u2相差小于p /2，顯而易見，T2導(dǎo)通時間比T1導(dǎo)通時間短，此時一周內(nèi)i1平均值大于i2平均值，故Uab=i1R1-i2R2》0，此時Uab小于u1與u2同相位時的直流輸出值，如果u1與u2相位差大于p /2時，同樣可得Uab=i1R1-i2R2《0，因此可根據(jù)交流側(cè)電壓uAC與電流iB的相位差使相敏放大線路輸出不同的直流電壓去控制直流放大部分，在Uab《0時，Uab經(jīng)D4、R4加到T3、T5的發(fā)射結(jié)，再由T3、T5放大后驅(qū)動繼電器J1動作，反之Uab》0時，Uab經(jīng)D3、R3加到T4、T6發(fā)射結(jié)，由T4、T6放大后驅(qū)動J2動作。當(dāng)J1動作后，J1常閉觸點打開，C5經(jīng)R7由負(fù)電源充電，使T7基極電位不斷下降，經(jīng)過一段時間（延時）后T7、T9導(dǎo)通，繼電器J3動作，使第一組電容器投入系統(tǒng)運行，同時控制第二組電容器投入的J3的常閉觸點打開，第二組開始延時，如果第一組電容器投入系統(tǒng)運行后系統(tǒng)功率因數(shù)仍達(dá)不到要求，測量回路的直流輸出Uab仍小于零，那么第二組的延時結(jié)束后，繼電器J5動作，將第二組電容器投入運行；反之若Uab大于零，則T4、T6導(dǎo)通J2動作，經(jīng)過延時后J4動作，將第一組電容器從系統(tǒng)中切除，如Uab仍大于零，則又經(jīng)過延時后，切除第二組電容器，從而達(dá)到自動調(diào)控系統(tǒng)功率因數(shù)的效果。

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