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                    無(wú)功補償解析（一）

一、無(wú)功補償簡(jiǎn)述

   無(wú)功功率補償簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)功補償，在電力供電系統中起提高電網(wǎng)的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到**限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。

二、無(wú)功補償分類(lèi)及作用

2.1無(wú)功補償的分類(lèi)

感性無(wú)功：電流矢量滯后于電壓矢量90° 如電動(dòng)機、變壓器、晶閘管變流設備容性無(wú)功：電流矢量超前于電壓矢量90° 如電容器、電纜輸配電線(xiàn)路等

基波無(wú)功：與電源頻率相等的無(wú)功（50HZ）

諧波無(wú)功：與電源頻率不相等的無(wú)功

2.2無(wú)功補償的作用

無(wú)功補償的主要作用就是提高功率因數以減 少設備容量和功率損耗、穩定電壓和提高供 電質(zhì)量，在長(cháng)距離輸電中提高輸電穩定性和 輸電能力以及平衡三相負載的有功和無(wú)功功 率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補償，可** 無(wú)功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應減少了線(xiàn)路 的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。

1．提高電壓質(zhì)量 把線(xiàn)路中電流分為有功電流Ia和無(wú)功電流Ir，則線(xiàn)路中的電壓損失:

式中： P—有功功率，KW Q—無(wú)功功率，Kvar U—額定電壓，KV R—線(xiàn)路總電阻，Ω Xl—線(xiàn)路感抗，Ω

因此，提高功率因數后可減少線(xiàn)路上傳輸的無(wú)功功率Q，若 保持有功功率不變，而R、Xl均為定值，無(wú)功功率Q越小， 電壓損失越小，從而提高了電壓質(zhì)量。

2．提高變壓器的利用率，減少** 功率因數由cosφ1提高到cosφ2提高變壓器利用率為：

由此可見(jiàn)，補償后變壓器的利用率比補償前 提高ΔS%，可以帶更多的負荷，減少了輸變電設備的**。

3．減少用戶(hù)電費支出

（1）可避免因功率因數低于規定值而受罰。

（2）可減少用戶(hù)內部因傳輸和分配無(wú)功功率 造成的有功功率損耗，電費可相應降低。

4. 提高電力網(wǎng)傳輸能力 有功功率與視在功率的關(guān)系式為：P=Scosφ 可見(jiàn)，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數越高，需要電網(wǎng)傳輸的功率越小。

三、無(wú)功補償的原理

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**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:cosf=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，**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/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2

在實(shí)際工程中優(yōu)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(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕
　　式中:Qc一電容器的安裝容量，kvar；P一系統的有功功率，kW
　　tanφ1--補償前的功率因數角, cosf1--補償前的功率因數
　　tanφ2--補償后的功率因數角, cosf2--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)。

四、無(wú)功補償的方式

4.1集中補償：裝設在企業(yè)或地方總變電所 6~35KV母線(xiàn)上，可減少**線(xiàn)路的無(wú)功損 耗，而且能提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

4.2分散補償：裝設在功率因數較低的車(chē)間 或村鎮終端變、配電所的**或低壓母線(xiàn)上。 這種方式與集中補償有相同的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)功 容量較小，效果較明顯。

4.3就地補償：裝設在異步電動(dòng)機或電感性 用電設備附近，就地進(jìn)行補償。這種方式既 能提高用電設備供電回路的功率因數，又能改變用電設備的電壓質(zhì)量

無(wú)功補償的節能只是降低了補償點(diǎn)至發(fā)電機 之間的供電損耗，所以**側的無(wú)功補償不 能減少低壓網(wǎng)側的損耗，也不能使低壓供電 變壓器的利用率提高，就地補償的節能效果較為顯著(zhù)。

五、無(wú)功補償方式的選擇及計算

集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主；

調節補償與固定補償相結合，以固定補償為主；

**補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主。

補償容量的確定可以根據負荷的**功率、補償前的功率因數及要求補償后達到的功率因數，用下式計算確定：Q =α*P*（tanφ1—tanφ2）

式中：Q — 所需補償的總無(wú)功功率，kvar；

α— 平均負荷系數，取0.7~0.8；

P — 用戶(hù)**負荷，kW；

tanφ1—補償前平均功率因數角

tanφ2—補償后平均功率因數角

或 Q =α*P*q

q — 補償率，kvar / kW （可從附表中查?。?/span>

附表：每kW負荷所需無(wú)功補償率值查取表