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

圖示：無功補償系統(tǒng)示意圖

一無功補償原理

　　當(dāng)電網(wǎng)電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時，電阻性電氣設(shè)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(shè)備如電動機和變壓器等由于在運行時需要建立磁場，此時所消耗的能量不能轉(zhuǎn)化為有功功率，故被稱為無功功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。在選擇變配電設(shè)備時所根據(jù)的是視在功率S，即有功功率和無功功率的矢量和：

　　無功功率為：

　　有功功率與視在功率的比值為功率因數(shù)：

　　Cosφ=P/S

　　無功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負(fù)荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統(tǒng)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(shè)備的感性無功功率。當(dāng)容性無功功率QC等于感性無功功率QL時，電網(wǎng)只傳輸有功功率P。根據(jù)國家有關(guān)規(guī)定，高壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上，低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.85以上。

　　如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數(shù)為：

　　cosφ= P/ (P^2 + (QL-Qc)^2)^1/2

　　在實際工程中首先應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況和供電部門的要求確定補償后所需達(dá)到的功率因數(shù)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(tǒng)的有功功率，kW；

　　tanφ1——補償前的功率因數(shù)角, cosφ1——補償前的功率因數(shù)；

　　tanφ2——補償后的功率因數(shù)角, cosφ2——補償后的功率因數(shù)；

　　在大系統(tǒng)中，無功補償還用于調(diào)整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性;在小系統(tǒng)中，通過恰當(dāng)?shù)臒o功補償方法還可以調(diào)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(zhuǎn)移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統(tǒng)，只要恰當(dāng)?shù)卦诟飨嗯c相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數(shù)均補償至接近1，而且可以使各相的有功電流達(dá)到平衡狀態(tài)。

二無功補償意義

01增加有功功率的比例常數(shù)

　　補償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

02減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計容量，減少投資

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

03降低線損

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

　　cosΦ>cosθ，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，減少設(shè)計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實施無功補償勢在必行。

三無功補償?shù)闹饕绞?/h2>

　　電網(wǎng)中常用的無功補償方式包括：

　　1. 集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組；

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

　　3. 單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等；

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

　　選擇無功補償方式時一般綜合考慮以下因素：

01諧波含量及分布

　　配電系統(tǒng)中可能會產(chǎn)生電流以及電壓諧波，根據(jù)電流諧波次數(shù)與幅值及電壓諧波總畸變率等特性確認(rèn)補償方案。

02負(fù)荷類型

　　配電系統(tǒng)線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷占總負(fù)荷比例，根據(jù)比例確定補償方案。

03無功需求

　　配電系統(tǒng)中如果感性負(fù)荷比例大則無功需求大，補償容量應(yīng)增大。

04負(fù)荷變化情況

　　配電系統(tǒng)中若靜態(tài)負(fù)荷多，則采用靜態(tài)補償，若頻繁變化負(fù)荷多則采用動態(tài)跟蹤補償較合適。

05三相平衡性

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

四無功補償注意

　　確定無功補償容量時，應(yīng)注意以下兩點：

　?、?在輕負(fù)荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟(jì)的。

　?、?功率因數(shù)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(shù)提高到0.95就是合理補償。

　　無功就地補償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式確定：

　　Q≤UΙ0

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

　　但是無功就地補償也有其缺點：

　　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，無功補償按其安裝位置和接線方法可分為：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(qū)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?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補償方式各有應(yīng)用范圍，應(yīng)結(jié)合實際確定使用場合，各司其職分類。

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