電網(wǎng)中的電力負荷如電動(dòng)機、變壓器等大部分屬于感性負荷，在運行過(guò)程中需向這些設備提供相應的無(wú)功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無(wú)功補償設備以后，可以提供感性負載所消耗的無(wú)功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負荷提供、由線(xiàn)路輸送的無(wú)功功率，由于減少了無(wú)功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低線(xiàn)路和變壓器因輸送無(wú)功功率造成的電能損耗，這就是無(wú)功補償。

圖示：無(wú)功補償系統示意圖

一無(wú)功補償原理

　　當電網(wǎng)電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時(shí)，電阻性電氣設備如白熾燈、電熱器等從電網(wǎng)上獲得的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I。

　　電感性電氣設備如電動(dòng)機和變壓器等由于在運行時(shí)需要建立磁場(chǎng)，此時(shí)所消耗的能量不能轉化為有功功率，故被稱(chēng)為無(wú)功功率Q。此時(shí)電流滯后電壓一個(gè)角度φ。在選擇變配電設備時(shí)所根據的是視在功率S，即有功功率和無(wú)功功率的矢量和：

　　無(wú)功功率為：

　　有功功率與視在功率的比值為功率因數：

　　Cosφ=P/S

　　無(wú)功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統電壓下降。故需對其進(jìn)行就近和就地補償。并聯(lián)電容器可補償或平衡電氣設備的感性無(wú)功功率。當容性無(wú)功功率QC等于感性無(wú)功功率QL時(shí)，電網(wǎng)只傳輸有功功率P。根據國家有關(guān)規定，高壓用戶(hù)的功率因數應達到0.9以上，低壓用戶(hù)的功率因數應達到0.85以上。

　　如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數為：

　　cosφ= P/ (P^2 + (QL-Qc)^2)^1/2

　　在實(shí)際工程中首先應根據負荷情況和供電部門(mén)的要求確定補償后所需達到的功率因數值，然后再計算電容器的安裝容量：

　　Qc = P(tanφ1 - tanφ2)=P〔(1/cos2φ1-1)1/2-(1/cos2φ2-1)1/2〕

　　式中：

　　Qc——電容器的安裝容量，kvar；

　　P——系統的有功功率，kW；

　　tanφ1——補償前的功率因數角, cosφ1——補償前的功率因數；

　　tanφ2——補償后的功率因數角, cosφ2——補償后的功率因數；

　　在大系統中，無(wú)功補償還用于調整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩定性;在小系統中，通過(guò)恰當的無(wú)功補償方法還可以調整三相不平衡電流。按照wangs定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線(xiàn)之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至接近1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態(tài)。

二無(wú)功補償意義

01增加有功功率的比例常數

　　補償無(wú)功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數。

02減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資

　　例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí)，裝1Kvar電容器可節省設備容量0.52KW；反之，增加0.52KW對原有設備而言，相當于增大了發(fā)、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無(wú)功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

03降低線(xiàn)損

　　由公式ΔΡ%=(1-cosθ/cosΦ)×100%得出其中cosΦ為補償后的功率因數，cosθ為補償前的功率因數則：

　　cosΦ>cosθ，所以提高功率因數后，線(xiàn)損率也下降了，減少設計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線(xiàn)損都直接決定和影響著(zhù)供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，功率因數是考核經(jīng)濟效益的重要指標，規劃、實(shí)施無(wú)功補償勢在必行。

三無(wú)功補償的主要方式

　　電網(wǎng)中常用的無(wú)功補償方式包括：

　　1. 集中補償：在高低壓配電線(xiàn)路中安裝并聯(lián)電容器組；

　　2. 分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶(hù)車(chē)間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；

　　3. 單臺電動(dòng)機就地補償：在單臺電動(dòng)機處安裝并聯(lián)電容器等；

　　4. 加裝無(wú)功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。

　　選擇無(wú)功補償方式時(shí)一般綜合考慮以下因素：

01諧波含量及分布

　　配電系統中可能會(huì )產(chǎn)生電流以及電壓諧波，根據電流諧波次數與幅值及電壓諧波總畸變率等特性確認補償方案。

02負荷類(lèi)型

　　配電系統線(xiàn)性負荷和非線(xiàn)性負荷占總負荷比例，根據比例確定補償方案。

03無(wú)功需求

　　配電系統中如果感性負荷比例大則無(wú)功需求大，補償容量應增大。

04負荷變化情況

　　配電系統中若靜態(tài)負荷多，則采用靜態(tài)補償，若頻繁變化負荷多則采用動(dòng)態(tài)跟蹤補償較合適。

05三相平衡性

　　配電系統中若三相負荷平衡則采用三相共補，若三相負荷不平衡則采用分相補償或混合補償。

四無(wú)功補償注意

　　確定無(wú)功補償容量時(shí)，應注意以下兩點(diǎn)：

　?、?在輕負荷時(shí)要避免過(guò)補償，倒送無(wú)功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。

　?、?功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償。

　　無(wú)功就地補償容量可以根據以下經(jīng)驗公式確定：

　　Q≤UΙ0

　　式中：Q——無(wú)功補償容量(kvar)；U——電動(dòng)機的額定電壓(V);Ι0——電動(dòng)機空載電流(A)。

　　但是無(wú)功就地補償也有其缺點(diǎn)：

　　就地補償不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償;眾所周之，無(wú)功補償按其安裝位置和接線(xiàn)方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無(wú)功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實(shí)際確定使用場(chǎng)合，各司其職分類(lèi)。

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