無功功率補償原理

電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬於感性負載，感性負載是根據電磁感應原理工作的。它們在能量轉換過程中建立交變磁場，在一個周期內吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫無功功率。電網在感性負載運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝無功補償設備以後，可以提供感性電抗所消耗的無功功率，減少了電網電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由於減少了無功功率在電網中的流動，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。無功補償可以提高功率因數，是一項投資少，收效快的降損節能措施。

基本介紹

• 中文名：無功功率補償原理
• 學科類別：物理學
• 套用領域：電力學

無功補償的原理

電網輸出的有功功率，是通過用電設備把電能轉變為機械能，熱能，化學能或聲能等，是用戶所需要的部分。而無功功率則不通過用電設備轉變能量，對我們來說不能發揮作用。無功補償的基本原理是：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷並聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率來補償。當前，國內外廣泛採用並聯電容器作為無功補償裝置。這種方法安裝方便、建設周期短、造價低、運行維護簡便、自身損耗小。

無功補償的原則

提高用電單位的自然功率因數，無功補償分為集中補償，分散補償和隨機補償，應該遵循：全面規劃，合理布局，分級補償，就地平衡；集中補償與分散補償相結合，以分散補償主；高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主；調壓與降損相結合，以降損為主的原則。

無功補償的意義

補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。減少發、供電設備的設計容量，減少投資，提高功率因數後，線損率也下降了。減少設計容量，減少投資，增加電網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的經濟效益。

無功補償改善電能質量

電網中無功補償設備的合理配置，與電網的供電電壓質量關係十分密切。合理安裝補償設備可以改善電壓質量。 由於越靠近線路末端，線路的電抗越大，因此越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。

無功補償降低電能損耗

安裝無功補償主要是為了降損節能，如輸送的有功P為定值，加裝無功補償設備後功率因數 由cosφ提高到cosφ1，因為P=UIcosφ，負荷電流I與cosφ成反比，又由於P=I2R，線路的有功損失與電流I的平方成正比。當cosφ升高，負荷電流I降低，即電流I降低，線路有功損耗就成倍降低。

無功補償挖掘發供電設備潛力

(1)在設備容量不變的條件下，由於提高了功率因數可以少送無功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP計算如下： ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)

(2)　如需要的有功不變，則由於需要的無功減少，因此所需要的配變容量也相應地減少ΔS計算如下： ΔS=S-S1=P(1/cosφ-1/cosφ1) 可以減少供電設備容量占原容量的百分比為ΔS/S計算如下： ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1)

(3)　安裝無功補償設備，可使發電機多發有功功率。系統採取無功補償後，使無功負荷降低，發電機就可少發無功，多發有功，充分達到銘牌出力。

無功補償減少用戶電費支出

(1)　可以避免因功率因數低於規定值而受罰。

(2)　可以減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。 綜上所述，採用無功補償可以提高功率因數，是一項投資少，收效快的節能措施。並聯補償電容器原理簡單、使用方便、運行經濟、投資省、可以分組投切保證電壓合格率和合理的功率因數。我國各地區配網和農網很多地方平均功率因數偏低，有降低線損的潛力。通過計算，採用補償電容器進行合理的補償一定能取得顯著的經濟效益。

電網中常用的無功補償方式包括：

①在變電所母線集中安裝並聯電容器組；

②在高低壓配電線路中分散安裝並聯電容器組；

③在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝並聯補償電容器；

④在單台電動機處安裝並聯電容器等。

設定無功補償設備，不僅可使功率消耗減小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。