功(gong)率(lv)(lv)因(yin)(yin)數(shu)(shu)是針對不同的負載說的，在之(zhi)前的直流電時(shi)代(dai)，是沒有功(gong)率(lv)(lv)因(yin)(yin)數(shu)(shu)這一(yi)說的，那時(shi)候(hou)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)(yin)數(shu)(shu)都(dou)是1。后(hou)來特斯拉將我們(men)帶(dai)入了交流電時(shi)代(dai)，從(cong)此(ci)以后(hou)功(gong)率(lv)(lv)因(yin)(yin)數(shu)(shu)就(jiu)常常伴隨(sui)著我們(men)的身邊(bian)（一(yi)般功(gong)率(lv)(lv)因(yin)(yin)數(shu)(shu)都(dou)是小于(yu)1的）。

 下面就給大家(jia)講一(yi)講無功補償的原(yuan)理、補償形式，供大家(jia)學(xue)習參考。

為了降低發電廠的無功供給壓力，我們在供電系統中感性負載消耗較大的點投入相應的電容器來為感性負載提供無功功率，這樣就極大的減輕了發電廠的無功供給壓力。用戶應在提高用電自然功率因數的基礎上，設計和裝設無功補償裝置，并(bing)做到(dao)隨(sui)其負荷(he)和電壓(ya)變動及時(shi)投(tou)入或切除，防止(zhi)無(wu)功(gong)倒(dao)送。同時(shi)將用(yong)戶的(de)功(gong)率因數達到(dao)相應的(de)標準，以(yi)避免供電部(bu)門(men)(men)加收力率電費。因此，無(wu)論對供電部(bu)門(men)(men)還是用(yong)電部(bu)門(men)(men)，對無(wu)功(gong)功(gong)率進行自動補償(chang)以(yi)提高功(gong)率因數，防止(zhi)無(wu)功(gong)倒(dao)送，對節約電能、提高運行質量都具有非常重要的(de)意義。

一、為什么要進行無功(gong)補(bu)償(chang)？

無功功率絕不是無用功率，在交流供電系統中，電感和電容都是必不可少的負載，如電動機、變壓器等(deng)鐵磁性負載(zai)，如果(guo)沒有感性無(wu)功(gong)(gong)的(de)(de)勵磁，設(she)備(bei)無(wu)法正常工(gong)作，比(bi)如定距離送(song)電(dian)的(de)(de)線路本身(shen)，就(jiu)是(shi)容(rong)性負載(zai)，只(zhi)要是(shi)送(song)電(dian)當(dang)中就(jiu)會相(xiang)當(dang)于電(dian)容(rong)器(qi)在工(gong)作。那么也就(jiu)是(shi)說在交(jiao)(jiao)流供電(dian)系統(tong)中，無(wu)功(gong)(gong)的(de)(de)存(cun)在對能量的(de)(de)傳輸和交(jiao)(jiao)換有著巨大意義(yi)，不可缺少(shao)，或者說離開(kai)無(wu)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率的(de)(de)交(jiao)(jiao)換系統(tong)就(jiu)不能正常工(gong)作。

那么，大(da)量的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)由哪里來(lai)？系統(tong)(tong)中眾多的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)負(fu)載(zai)，尤其是感性(xing)無(wu)功(gong)(gong)(gong)負(fu)載(zai)，正常來(lai)講，這些負(fu)載(zai)所吸收的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率是由發電(dian)(dian)廠提供(gong)(gong)的(de)，也(ye)就(jiu)(jiu)是說發電(dian)(dian)機(ji)在工作時(shi)就(jiu)(jiu)會向系統(tong)(tong)釋放有(you)功(gong)(gong)(gong)電(dian)(dian)能，同時(shi)對感性(xing)負(fu)載(zai)提供(gong)(gong)相(xiang)應的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)電(dian)(dian)能。發電(dian)(dian)機(ji)運行時(shi)必須要保(bao)持適當(dang)的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)輸出，如(ru)果沒有(you)無(wu)功(gong)(gong)(gong)輸出就(jiu)(jiu)會對發電(dian)(dian)系統(tong)(tong)造成破壞性(xing)的(de)影響,也(ye)就(jiu)(jiu)是說保(bao)護系統(tong)(tong)的(de)無(wu)功(gong)(gong)(gong)平衡至關重要。

當系統(tong)中無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)需求(qiu)(qiu)增大時，如果不(bu)(bu)在系統(tong)人為(wei)地安(an)裝(zhuang)無功(gong)(gong)(gong)補償裝(zhuang)置，發(fa)(fa)電(dian)廠要(yao)通過調相的(de)(de)方式來加大無功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)輸出(chu)，由于發(fa)(fa)電(dian)機(ji)的(de)(de)容量是有(you)限的(de)(de)，那么就勢必(bi)要(yao)減少有(you)功(gong)(gong)(gong)功(gong)(gong)(gong)率(lv)的(de)(de)輸出(chu)量，也(ye)(ye)就是降低發(fa)(fa)電(dian)機(ji)的(de)(de)輸出(chu)能力，為(wei)滿足用電(dian)的(de)(de)要(yao)求(qiu)(qiu)，發(fa)(fa)電(dian)機(ji)、供電(dian)線路和變(bian)壓器的(de)(de)容量需增大，這樣不(bu)(bu)僅增加供電(dian)投(tou)資(zi)、降低設備利用率(lv)，也(ye)(ye)將(jiang)增加線路損(sun)耗。

二、無(wu)功補(bu)償(chang)的基本原理

一(yi)般在(zai)系統中所說的無(wu)功(gong)(gong)負(fu)(fu)載(zai)大部(bu)分是感性(xing)(xing)(xing)無(wu)功(gong)(gong)負(fu)(fu)載(zai)，把具(ju)有容(rong)性(xing)(xing)(xing)功(gong)(gong)率(lv)負(fu)(fu)荷(he)的裝置與(yu)感性(xing)(xing)(xing)功(gong)(gong)率(lv)負(fu)(fu)荷(he)并聯接(jie)在(zai)同一(yi)電(dian)路(lu)(lu)，當感性(xing)(xing)(xing)無(wu)功(gong)(gong)負(fu)(fu)載(zai)吸收能(neng)量(liang)時，容(rong)性(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)釋放能(neng)量(liang)，而(er)感性(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)釋放能(neng)量(liang)時，容(rong)性(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)荷(he)卻在(zai)吸收能(neng)量(liang)，能(neng)量(liang)在(zai)容(rong)性(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)和感性(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)之間交換，這(zhe)樣容(rong)性(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)所吸收的無(wu)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)可以從容(rong)性(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)荷(he)裝置輸(shu)出的無(wu)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)中得到補償，無(wu)功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)就地(di)平衡掉，以降低線(xian)路(lu)(lu)損失，提高帶載(zai)能(neng)力，降低電(dian)壓(ya)(ya)損失及緩解發(fa)電(dian)廠(chang)的供電(dian)壓(ya)(ya)力，這(zhe)就是無(wu)功(gong)(gong)補償的基(ji)本原理。

相位分析無(wu)功補償的基(ji)本(ben)原理：

電(dian)感負載中(zhong)電(dian)流IL滯后電(dian)壓90°,而(er)純電(dian)容的電(dian)流Ic則超(chao)前電(dian)壓90°。電(dian)容中(zhong)的電(dian)流與(yu)電(dian)感中(zhong)的電(dian)流相(xiang)(xiang)位相(xiang)(xiang)差180°,可以相(xiang)(xiang)互抵消。

電(dian)(dian)力系統中的負(fu)載(zai)大部(bu)分(fen)是感性負(fu)載(zai)，因此總電(dian)(dian)流I將(jiang)滯后電(dian)(dian)壓一個(ge)角度Φ1,如果將(jiang)并(bing)聯電(dian)(dian)容器與(yu)負(fu)載(zai)并(bing)聯，這時(shi)I′＝I+IC,電(dian)(dian)容器的電(dian)(dian)流將(jiang)抵消一部(bu)分(fen)電(dian)(dian)感電(dian)(dian)流，從而使(shi)總電(dian)(dian)流從I降低到I′，相(xiang)位角由Φ1減少為(wei)Φ2,可以提高(gao)功率因數(shu)，無功就地平衡掉。

三、無功補償的補償形式

1）個(ge)(ge)(ge)別補(bu)(bu)償(chang)個(ge)(ge)(ge)別補(bu)(bu)償(chang)就是對單臺(tai)用(yong)電設備(bei)(bei)所需(xu)的(de)(de)無功(gong)就近補(bu)(bu)償(chang)的(de)(de)辦(ban)法，把電容(rong)器(qi)直接接到單臺(tai)用(yong)電設備(bei)(bei)的(de)(de)同一個(ge)(ge)(ge)電氣回路，用(yong)同一臺(tai)開(kai)關控(kong)制(zhi)，同時投運(yun)或斷開(kai)。這(zhe)種(zhong)補(bu)(bu)償(chang)方法的(de)(de)效(xiao)果(guo)較好，電容(rong)器(qi)靠近用(yong)電設備(bei)(bei)，就地(di)平衡無功(gong)電流，可避免(mian)無負荷時的(de)(de)過(guo)補(bu)(bu)償(chang)，使(shi)供電質(zhi)量得到保證(zheng)。這(zhe)種(zhong)補(bu)(bu)償(chang)方式常用(yong)于高(gao)低壓電動機等用(yong)電設備(bei)(bei)。但(dan)這(zhe)種(zhong)補(bu)(bu)償(chang)方式在用(yong)戶設備(bei)(bei)非連續運(yun)轉時，電容(rong)器(qi)利(li)用(yong)率(lv)低，不能(neng)充分發揮其補(bu)(bu)償(chang)效(xiao)益。

2）分散補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)分散補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)是將(jiang)電(dian)容器分組安裝在車間配電(dian)室或變電(dian)所(suo)各分路(lu)的出(chu)線上，它可與根據(ju)系統負(fu)荷(he)的變化(hua)投入(ru)或切(qie)除電(dian)容器組，補(bu)(bu)償(chang)(chang)(chang)效(xiao)果也比(bi)較好。但造價相對較高(gao)。

3）集(ji)中(zhong)補(bu)償集(ji)中(zhong)補(bu)償是(shi)所電(dian)容器組集(ji)中(zhong)安裝(zhuang)在變(bian)電(dian)所的一次或二(er)次側(ce)的母線上。這種補(bu)償方式(shi)(shi)安裝(zhuang)簡單，運行(xing)可(ke)靠，但補(bu)償效果較(jiao)前兩(liang)種補(bu)償方式(shi)(shi)差，造價(jia)也(ye)相對較(jiao)高。

四、無功補償的收益

降低輸電線路及變壓(ya)器(qi)的(de)損(sun)(sun)耗(hao)合理(li)的(de)補償(chang)可(ke)(ke)以有效的(de)降低系統(tong)電流(liu)，以系統(tong)自然功(gong)率(lv)0.7為(wei)例，如(ru)通過(guo)補償(chang)裝置(zhi)將系統(tong)功(gong)率(lv)因數提(ti)高到接近1的(de)水平，系統(tong)電流(liu)將下降30%左右(you)，即線路和變壓(ya)器(qi)的(de)損(sun)(sun)耗(hao)可(ke)(ke)降為(wei)P=I2R＝(1-30%)2R=0.49R，即線路和變壓(ya)器(qi)損(sun)(sun)耗(hao)可(ke)(ke)降低51%。

用電企業的自然功率(lv)因(yin)數一(yi)般在0.7左右，功率(lv)因(yin)數從0.7提高到0.95以上線損降(jiang)低率(lv)和變壓器(qi)的銅損降(jiang)低率(lv)如下表：

如果變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)及(ji)(ji)線(xian)路(lu)(lu)(lu)小容(rong)量(liang)不(bu)足時，可(ke)以(yi)通過安裝(zhuang)(zhuang)無功(gong)(gong)補(bu)償裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)方法解決。安裝(zhuang)(zhuang)無功(gong)(gong)補(bu)償裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)可(ke)以(yi)使無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率就地(di)平(ping)衡，從而(er)減小流(liu)過線(xian)路(lu)(lu)(lu)及(ji)(ji)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)的(de)電流(liu)，減緩導線(xian)及(ji)(ji)變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)的(de)絕緣老化(hua)速度，延長(chang)使用壽(shou)命。同時可(ke)以(yi)釋放變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)及(ji)(ji)線(xian)路(lu)(lu)(lu)的(de)容(rong)量(liang)，增加變(bian)壓(ya)(ya)(ya)器(qi)及(ji)(ji)線(xian)路(lu)(lu)(lu)帶負(fu)荷能力。

如(ru)，有(you)一(yi)臺100KVA變(bian)壓(ya)器，目前負(fu)載(zai)率為85%,COSΦ=0.7。如(ru)果加裝無功(gong)補償設備，可使(shi)變(bian)壓(ya)器釋放30%的帶載(zai)量，用戶可在變(bian)壓(ya)器不增容的情(qing)況下，增加負(fu)載(zai)，進行擴大再生產。

4） 改(gai)善(shan)(shan)電(dian)壓(ya)質(zhi)量由于系統存在的(de)大量感性負載將(jiang)造成供電(dian)線路壓(ya)降(jiang)，尤(you)其(qi)在供電(dian)線路末端更(geng)為嚴重，通過合理的(de)補償可以有(you)效的(de)緩解線路壓(ya)降(jiang)，改(gai)善(shan)(shan)電(dian)能質(zhi)量。

線路中的電壓損失的計算公(gong)式如下：

由于(yu)系統的感抗(kang)遠遠大(da)于(yu)阻抗(kang)，從(cong)上式中(zhong)可以看到,無(wu)功(gong)的變(bian)化會引起電壓(ya)產生很大(da)的變(bian)化。當線路中(zhong)，無(wu)功(gong)功(gong)率Q減(jian)小以后(hou)，電壓(ya)損失也(ye)就減(jian)少了。

對于(yu)供電線路(lu)(lu)末端電壓一般較低，可通過增(zeng)加無功(gong)補償裝(zhuang)置來(lai)提升線路(lu)(lu)末端電壓，使用時設備安(an)全(quan)可靠運行。

另一方(fang)面(mian)，隨著工(gong)業的(de)(de)(de)發(fa)展，大量的(de)(de)(de)自控設備及非線性負(fu)載的(de)(de)(de)使用，使大量諧波在(zai)供配電網絡(luo)中的(de)(de)(de)流動，污染電網。通過(guo)合理的(de)(de)(de)配置補償濾波設備，抑(yi)制或(huo)大幅度降低諧波對供電系(xi)統和用電設備的(de)(de)(de)影響是改善電能質量的(de)(de)(de)主(zhu)要手段之一。

5）節約電費支出通過合理的(de)補償，使(shi)計量點(dian)的(de)功(gong)率(lv)(lv)因數達(da)到國家標準的(de)要求，可以(yi)消除力率(lv)(lv)電費，從而使(shi)電力用戶(hu)電費支出大幅(fu)度降低。

注：動態(tai)無功(gong)功(gong)率(lv)補償(chang)(chang)(chang)裝置的(de)(de)有功(gong)節能只是降低了補償(chang)(chang)(chang)點至(zhi)發電機之間(jian)的(de)(de)供(gong)配電的(de)(de)損(sun)耗。所以高(gao)壓網側的(de)(de)無功(gong)補償(chang)(chang)(chang)不(bu)(bu)能減(jian)少低壓閥側的(de)(de)損(sun)耗，亦不(bu)(bu)能使低壓供(gong)電變壓器的(de)(de)利(li)用率(lv)提高(gao)，根據較佳補償(chang)(chang)(chang)理論(lun)，就(jiu)地動態(tai)無功(gong)功(gong)率(lv)補償(chang)(chang)(chang)節能效果最為顯著。

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