一、無功補償簡述
無功功率補償簡稱無功補償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動，諧波增大等諸多因素。
二、無功補償分類及作用
2.1無功補償?shù)姆诸?/span>
感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90° 如電動機、變壓器、晶閘管變流設(shè)備容性無功：電流矢量超前于電壓矢量90° 如電容器、電纜輸配電線路等
基波無功：與電源頻率相等的無功（50HZ）
諧波無功：與電源頻率不相等的無功
2.2無功補償?shù)淖饔?/span>
無功補償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減 少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供 電質(zhì)量，在長距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和 輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無功功 率。安裝并聯(lián)電容器進行無功補償，可限制 無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路 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 把線路中電流分為有功電流Ia和無功電流Ir，則線路中的電壓損失:
式中： P—有功功率，KW Q—無功功率，Kvar U—額定電壓，KV R—線路總電阻，Ω Xl—線路感抗，Ω
因此，提高功率因數(shù)后可減少線路上傳輸?shù)臒o功功率Q，若 保持有功功率不變，而R、Xl均為定值，無功功率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，減少投資 功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2提高變壓器利用率為：
由此可見，補償后變壓器的利用率比補償前 提高ΔS%，可以帶更多的負(fù)荷，減少了輸變電設(shè)備的投資。
3．減少用戶電費支出
（1）可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。
（2）可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率 造成的有功功率損耗，電費可相應(yīng)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，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數(shù)越高，需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫 ?/span>
三、無功補償?shù)脑?/span>
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):cosf=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)達到0.9以上，低壓用戶的功率因數(shù)應(yīng)達到0.85以上。
如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數(shù)為：cosφ= P/ (P2 + (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到的功率因數(shù)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(tǒng)的有功功率，kW
tanφ1--補償前的功率因數(shù)角, cosf1--補償前的功率因數(shù)
tanφ2--補償后的功率因數(shù)角, cosf2--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到平衡狀態(tài)。
四、無功補償?shù)姆绞?/span>
4.1集中補償：裝設(shè)在企業(yè)或地方總變電所 6~35KV母線上，可減少高壓線路的無功損 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(shè)在功率因數(shù)較低的車間 或村鎮(zhèn)終端變、配電所的高壓或低壓母線上。 這種方式與集中補償有相同的優(yōu)點，但無功 容量較小，效果較明顯。
4.3就地補償：裝設(shè)在異步電動機或電感性 用電設(shè)備附近，就地進行補償。這種方式既 能提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，又能改變用電設(shè)備的電壓質(zhì)量
無功補償?shù)墓?jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機 之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無功補償不 能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電 變壓器的利用率提高，就地補償?shù)墓?jié)能效果最為顯著。
五、無功補償方式的選擇及計算
集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為主；
調(diào)節(jié)補償與固定補償相結(jié)合，以固定補償為主；
高壓補償與低壓補償相結(jié)合，以低壓補償為主。
補償容量的確定可以根據(jù)負(fù)荷的最大功率、補償前的功率因數(shù)及要求補償后達到的功率因數(shù)，用下式計算確定：Q =α*P*（tanφ1—tanφ2）
式中：Q — 所需補償?shù)目偀o功功率，kvar；
α— 平均負(fù)荷系數(shù)，取0.7~0.8；
P — 用戶最大負(fù)荷，kW；
tanφ1—補償前平均功率因數(shù)角
tanφ2—補償后平均功率因數(shù)角
或 Q =α*P*q
q — 補償率，kvar / kW （可從附表中查?。?/span>
附表：每kW負(fù)荷所需無功補償率值查取表
