為什么要進(jìn)行無功補償？

無功功率絕不是無用功率，在交流供電系統(tǒng)中，電感和電容都是必不可少的負(fù)載，如電動機、變壓器等鐵磁性負(fù)載，如果沒有感性無功的勵磁，設(shè)備無法正常工作，比如定距離送電的線路本身，就是容性負(fù)載，只要是送電當(dāng)中就會相當(dāng)于電容器在工作。那么也就是說在交流供電系統(tǒng)中，無功的存在對能量的傳輸和交換有著巨大意義，不可缺少，或者說離開無功功率的交換系統(tǒng)就不能正常工作。

那么，大量的無功由哪里來？系統(tǒng)中眾多的無功負(fù)載，尤其是感性無功負(fù)載，正常來講，這些負(fù)載所吸收的無功功率是由發(fā)電廠提供的，也就是說發(fā)電機在工作時就會向系統(tǒng)釋放有功電能，同時對感性負(fù)載提供相應(yīng)的無功電能。發(fā)電機運行時必須要保持適當(dāng)?shù)臒o功輸出，如果沒有無功輸出就會對發(fā)電系統(tǒng)造成破壞性的影響,也就是說保護(hù)系統(tǒng)的無功平衡至關(guān)重要。

當(dāng)系統(tǒng)中無功功率需求增大時，如果不在系統(tǒng)人為地安裝無功補償裝置，發(fā)電廠要通過調(diào)相的方式來加大無功功率輸出，由于發(fā)電機的容量是有限的，那么就勢必要減少有功功率的輸出量，也就是降低發(fā)電機的輸出能力，為滿足用電的要求，發(fā)電機、供電線路和變壓器的容量需增大，這樣不僅增加供電投資、降低設(shè)備利用率，也將增加線路損耗。

為了降低發(fā)電廠的無功供給壓力，我們在供電系統(tǒng)中感性負(fù)載消耗較大的點投入相應(yīng)的電容器來為感性負(fù)載提供無功功率，這樣就極大的減輕了發(fā)電廠的無功供給壓力。用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計和裝設(shè)無功補償裝置，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功倒送。同時將用戶的功率因數(shù)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，以避免供電部門加收力率電費。因此，無論對供電部門還是用電部門，對無功功率進(jìn)行自動補償以提高功率因數(shù)，防止無功倒送，對節(jié)約電能、提高運行質(zhì)量都具有非常重要的意義。

無功補償?shù)幕驹?/span>

一般在系統(tǒng)中所說的無功負(fù)載大部分是感性無功負(fù)載，把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)感性無功負(fù)載吸收能量時，容性負(fù)載釋放能量，而感性負(fù)載釋放能量時，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在容性負(fù)載和感性負(fù)載之間交換，這樣容性負(fù)載所吸收的無功功率可以從容性負(fù)荷裝置輸出的無功功率中得到補償，無功功率就地平衡掉，以降低線路損失，提高帶載能力，降低電壓損失及緩解發(fā)電廠的供電壓力，這就是無功補償?shù)幕驹怼?/span>

相位分析無功補償?shù)幕驹恚?/span>

電感負(fù)載中電流IL滯后電壓90°,而純電容的電流Ic則超前電壓90°。電容中的電流與電感中的電流相位相差180°,可以相互抵消。

電力系統(tǒng)中的負(fù)載大部分是感性負(fù)載，因此總電流I將滯后電壓一個角度Φ1,如果將并聯(lián)電容器與負(fù)載并聯(lián)，這時I′＝I+IC,電容器的電流將抵消一部分電感電流，從而使總電流從I降低到I′，相位角由Φ1減少為Φ2,可以提高功率因數(shù)，無功就地平衡掉。

（3）無功補償?shù)难a償形式

1）個別補償

個別補償就是對單臺用電設(shè)備所需的無功就近補償?shù)霓k法，把電容器直接接到單臺用電設(shè)備的同一個電氣回路，用同一臺開關(guān)控制，同時投運或斷開。這種補償方法的效果好，電容器靠近用電設(shè)備，就地平衡無功電流，可避免無負(fù)荷時的過補償，使供電質(zhì)量得到保證。這種補償方式常用于高低壓電動機等用電設(shè)備。但這種補償方式在用戶設(shè)備非連續(xù)運轉(zhuǎn)時，電容器利用率低，不能充分發(fā)揮其補償效益。

2）分散補償

分散補償是將電容器分組安裝在車間配電室或變電所各分路的出線上，它可與根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化投入或切除電容器組，補償效果也比較好。但造價相對較高。

3）集中補償

集中補償是所電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線上。這種補償方式安裝簡單，運行可靠，但補償效果較前兩種補償方式差，造價也相對較高。

無功補償?shù)氖找?/span>

1） 補償無功功率，提高功率因數(shù)（如下圖所示）

2） 降低輸電線路及變壓器的損耗

合理的補償可以有效的降低系統(tǒng)電流，以系統(tǒng)自然功率0.7為例，如通過補償裝置將系統(tǒng)功率因數(shù)提高到接近1的水平，系統(tǒng)電流將下降30%左右，即線路和變壓器的損耗可降為P=I2R＝(1-30%)2R=0.49R，即線路和變壓器損耗可降低51%。

用電企業(yè)的自然功率因數(shù)一般在0.7左右，功率因數(shù)從0.7提高到0.95以上線損降低率和變壓器的銅損降低率如下表：

降低線路及變壓器損耗，節(jié)約有功電度，是重要的節(jié)能措施。如在石油行業(yè)中，線路比較長，而且比較復(fù)雜，那么可以通過增加無功補償設(shè)備來降低運行電流，從而降低線路損耗，節(jié)約有功電度，節(jié)能效果明顯。

3） 增加電網(wǎng)的傳輸能力，提高設(shè)備利用率

由于補償裝置可以有效的降低系統(tǒng)電流和視在功率，故可以有效的降低電網(wǎng)建設(shè)中所有相關(guān)設(shè)備的容量，從而降低電網(wǎng)建設(shè)中的投資。功率因數(shù)在0.7左右的系統(tǒng)，由于有效的補償可使系統(tǒng)電流下降30%，即提高發(fā)電廠、變配電設(shè)施30%的帶載能力。

如果變壓器及線路小容量不足時，可以通過安裝無功補償裝置的方法解決。安裝無功補償裝置可以使無功功率就地平衡，從而減小流過線路及變壓器的電流，減緩導(dǎo)線及變壓器的絕緣老化速度，延長使用壽命。同時可以釋放變壓器及線路的容量，增加變壓器及線路帶負(fù)荷能力。

如，有一臺100KVA變壓器，目前負(fù)載率為85%,COSΦ=0.7。如果加裝無功補償設(shè)備，可使變壓器釋放30%的帶載量，用戶可在變壓器不增容的情況下，增加負(fù)載，進(jìn)行擴大再生產(chǎn)。

4） 改善電壓質(zhì)量

由于系統(tǒng)存在的大量感性負(fù)載將造成供電線路壓降，尤其在供電線路末端更為嚴(yán)重，通過合理的補償可以有效的緩解線路壓降，改善電能質(zhì)量。

線路中的電壓損失的計算公式如下：

由于系統(tǒng)的感抗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻抗，從上式中可以看到,無功的變化會引起電壓產(chǎn)生很大的變化。當(dāng)線路中，無功功率Q減小以后，電壓損失也就減少了。

對于供電線路末端電壓一般較低，可通過增加無功補償裝置來提升線路末端電壓，使用記設(shè)備安全可靠運行。

另一方面，隨著工業(yè)的發(fā)展，大量的自控設(shè)備及非線性負(fù)載的使用，使大量諧波在供配電網(wǎng)絡(luò)中的流動，污染電網(wǎng)。通過合理的配置補償濾波設(shè)備，抑制或大幅度降低諧波對供電系統(tǒng)和用電設(shè)備的影響是改善電能質(zhì)量的主要手段之一。

5）節(jié)約電費支出

通過合理的補償，，使計量點的功率因數(shù)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以消除力率電費，從而使電力用戶電費支出大幅度降低。

注：動態(tài)無功功率補償裝置的有功節(jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機之間的供配電的損耗。所以高壓網(wǎng)側(cè)的無功補償不能減少低壓閥側(cè)的損耗，亦不能使低壓供電變壓器的利用率提高，根據(jù)補償理論，就地動態(tài)無功功率補償節(jié)能效果最為顯著。

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