電力系統無功補償的基本原理

    無功補償的基本原理：電網輸出的功率包括兩部分;一是有功功率：直接消耗電能，把電能轉變為機械能，熱能，化學能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率;二是無功功率：不消耗電能;只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網中與電能進行周期性轉換，這部分功率稱為無功功率，如電磁元件建立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時，電流滯后于電壓90度.而電流在電容元件中作功時，電流超前電壓90度.在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180度.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件，使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小。

    無功補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，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補償。無功補償的意義：

    ⑴補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。

    ⑵減少發、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，裝1Kvar電容器可節省設備容量0.52KW；反之，增加0.52KW對原有設備而言，相當于增大了發、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

    ⑶降低線損，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ為補償后的功率因數，cosΦ為補償前的功率因數則：

    cosΦ>cosΦ，所以提高功率因數后，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。所以，功率因數是考核經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。

    電網中常用的無功補償方式包括：

    ① 集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯電容器組；

    ② 分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯補償電容器；

    ③ 單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯電容器等。

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

    確定無功補償容量時，應注意以下兩點：

    ① 在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經濟的。

    ② 功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償

    就三種補償方式而言，無功就地補償克服了集中補償和分組補償的缺點，是一種較為完善的補償方式：

    ⑴因電容器與電動機直接并聯，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數始終處于滯后狀態，既有利于用戶，也有利于電網。

    ⑵有利于降低電動機起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機與控制設備的使用壽命。

    無功就地補償容量可以根據以下經驗公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無功補償容量（kvar）；U---電動機的額定電壓（V）；Ι0---電動機空載電流（A）；但是無功就地補償也有其缺點：⑴不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償；眾所周之，無功補償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職。<