功率(lv)因數是(shi)針對不同的(de)(de)負載說的(de)(de)，在之前的(de)(de)直流電(dian)時(shi)代(dai)，是(shi)沒有功率(lv)因數這一(yi)說的(de)(de)，那時(shi)候功率(lv)因數都是(shi)1。后(hou)來特斯拉將我(wo)們帶入了交流電(dian)時(shi)代(dai)，從此以(yi)后(hou)功率(lv)因數就常常伴隨著我(wo)們的(de)(de)身(shen)邊（一(yi)般功率(lv)因數都是(shi)小于1的(de)(de)）。

 下面就給大家講一講無功補(bu)償(chang)的原理(li)、補(bu)償(chang)形式，供大家學習參考(kao)。

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，并做(zuo)到隨其負(fu)荷和電(dian)壓變動及時(shi)投(tou)入或切除，防止無功(gong)(gong)倒(dao)送(song)。同時(shi)將用戶(hu)的功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數達到相應的標準，以(yi)避免供(gong)電(dian)部(bu)門(men)加收力率(lv)電(dian)費。因(yin)此，無論對供(gong)電(dian)部(bu)門(men)還是用電(dian)部(bu)門(men)，對無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率(lv)進行自動補(bu)償以(yi)提高功(gong)(gong)率(lv)因(yin)數，防止無功(gong)(gong)倒(dao)送(song)，對節(jie)約電(dian)能、提高運(yun)行質量(liang)都具有非常重要(yao)的意義。

一、為什么要進行無功(gong)補償？

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(fu)載(zai)，如果(guo)沒(mei)有感性無(wu)(wu)功的勵磁，設備無(wu)(wu)法(fa)正常工(gong)作(zuo)，比如定距離(li)送(song)電(dian)(dian)的線路本身，就(jiu)是容性負(fu)載(zai)，只要是送(song)電(dian)(dian)當中(zhong)就(jiu)會相當于電(dian)(dian)容器在(zai)(zai)工(gong)作(zuo)。那(nei)么也就(jiu)是說(shuo)在(zai)(zai)交流供(gong)電(dian)(dian)系統(tong)中(zhong)，無(wu)(wu)功的存在(zai)(zai)對能量的傳輸和交換有著巨(ju)大意(yi)義，不可(ke)缺少(shao)，或者說(shuo)離(li)開(kai)無(wu)(wu)功功率的交換系統(tong)就(jiu)不能正常工(gong)作(zuo)。

那么，大(da)量的(de)無(wu)功由哪里來？系(xi)統中眾(zhong)多的(de)無(wu)功負(fu)載(zai)，尤其(qi)是(shi)感(gan)性無(wu)功負(fu)載(zai)，正常來講，這(zhe)些負(fu)載(zai)所吸收的(de)無(wu)功功率是(shi)由發電(dian)(dian)廠提供的(de)，也就是(shi)說發電(dian)(dian)機(ji)在工作時(shi)就會向系(xi)統釋(shi)放有(you)功電(dian)(dian)能，同(tong)時(shi)對感(gan)性負(fu)載(zai)提供相應的(de)無(wu)功電(dian)(dian)能。發電(dian)(dian)機(ji)運(yun)行時(shi)必須要保持適當的(de)無(wu)功輸出(chu)，如果沒有(you)無(wu)功輸出(chu)就會對發電(dian)(dian)系(xi)統造成破壞(huai)性的(de)影(ying)響,也就是(shi)說保護(hu)系(xi)統的(de)無(wu)功平衡至關重要。

當系統(tong)(tong)中(zhong)無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率需(xu)求(qiu)增大時，如(ru)果(guo)不在系統(tong)(tong)人為地安裝(zhuang)無功(gong)(gong)補償裝(zhuang)置，發(fa)電(dian)(dian)(dian)廠(chang)要(yao)通過調相(xiang)的(de)(de)(de)方式來(lai)加(jia)(jia)大無功(gong)(gong)功(gong)(gong)率輸出(chu)，由于發(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)容量(liang)是有限的(de)(de)(de)，那(nei)么就勢必要(yao)減(jian)少有功(gong)(gong)功(gong)(gong)率的(de)(de)(de)輸出(chu)量(liang)，也就是降低發(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)(de)輸出(chu)能力(li)，為滿足用電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)，發(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)(ji)、供電(dian)(dian)(dian)線路和變(bian)壓器的(de)(de)(de)容量(liang)需(xu)增大，這樣(yang)不僅增加(jia)(jia)供電(dian)(dian)(dian)投資、降低設備利用率，也將增加(jia)(jia)線路損(sun)耗。

二、無功(gong)補償的(de)基本原理(li)

一般在(zai)(zai)系統中所說(shuo)的無(wu)(wu)功負(fu)(fu)載(zai)(zai)大部分是(shi)感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)無(wu)(wu)功負(fu)(fu)載(zai)(zai)，把具有容性(xing)(xing)(xing)(xing)功率負(fu)(fu)荷的裝置與感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)功率負(fu)(fu)荷并聯接在(zai)(zai)同一電(dian)路(lu)，當感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)無(wu)(wu)功負(fu)(fu)載(zai)(zai)吸收能(neng)量(liang)時(shi)(shi)，容性(xing)(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)(zai)釋放能(neng)量(liang)，而感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)(zai)釋放能(neng)量(liang)時(shi)(shi)，容性(xing)(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)荷卻在(zai)(zai)吸收能(neng)量(liang)，能(neng)量(liang)在(zai)(zai)容性(xing)(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)(zai)和感(gan)性(xing)(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)(zai)之間交換，這樣容性(xing)(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)載(zai)(zai)所吸收的無(wu)(wu)功功率可(ke)以從(cong)容性(xing)(xing)(xing)(xing)負(fu)(fu)荷裝置輸(shu)出(chu)的無(wu)(wu)功功率中得到補(bu)償，無(wu)(wu)功功率就(jiu)地平(ping)衡掉，以降低線路(lu)損失，提(ti)高(gao)帶載(zai)(zai)能(neng)力(li)，降低電(dian)壓損失及(ji)緩(huan)解發電(dian)廠的供電(dian)壓力(li)，這就(jiu)是(shi)無(wu)(wu)功補(bu)償的基(ji)本原(yuan)理。

相位分析無功(gong)補償(chang)的(de)基本原理：

電(dian)(dian)(dian)感負載中電(dian)(dian)(dian)流IL滯后電(dian)(dian)(dian)壓(ya)90°,而(er)純電(dian)(dian)(dian)容(rong)的電(dian)(dian)(dian)流Ic則超(chao)前電(dian)(dian)(dian)壓(ya)90°。電(dian)(dian)(dian)容(rong)中的電(dian)(dian)(dian)流與電(dian)(dian)(dian)感中的電(dian)(dian)(dian)流相位相差180°,可以相互抵消。

電(dian)(dian)力系統中的(de)負載大部(bu)分是(shi)感性負載，因(yin)此總(zong)電(dian)(dian)流I將(jiang)滯后電(dian)(dian)壓一(yi)個角度Φ1,如果將(jiang)并聯(lian)電(dian)(dian)容器與負載并聯(lian)，這(zhe)時I′＝I+IC,電(dian)(dian)容器的(de)電(dian)(dian)流將(jiang)抵(di)消一(yi)部(bu)分電(dian)(dian)感電(dian)(dian)流，從(cong)而使總(zong)電(dian)(dian)流從(cong)I降低到I′，相位角由Φ1減(jian)少為Φ2,可以提(ti)高功率因(yin)數，無(wu)功就地平衡掉。

三、無(wu)功補償的補償形式(shi)

1）個別(bie)補償(chang)(chang)個別(bie)補償(chang)(chang)就是對單臺用(yong)電設(she)備所需的(de)無功(gong)就近補償(chang)(chang)的(de)辦法(fa)，把電容器(qi)直(zhi)接接到單臺用(yong)電設(she)備的(de)同一(yi)個電氣回路，用(yong)同一(yi)臺開關控制，同時(shi)投運或(huo)斷開。這種(zhong)補償(chang)(chang)方(fang)法(fa)的(de)效(xiao)果較好，電容器(qi)靠近用(yong)電設(she)備，就地平衡無功(gong)電流，可避(bi)免無負(fu)荷時(shi)的(de)過補償(chang)(chang)，使(shi)供(gong)電質量得到保(bao)證。這種(zhong)補償(chang)(chang)方(fang)式(shi)常用(yong)于高(gao)低壓(ya)電動機等用(yong)電設(she)備。但這種(zhong)補償(chang)(chang)方(fang)式(shi)在用(yong)戶設(she)備非連續運轉時(shi)，電容器(qi)利用(yong)率低，不能充(chong)分發揮其補償(chang)(chang)效(xiao)益(yi)。

2）分散(san)補(bu)償分散(san)補(bu)償是將電(dian)容器(qi)分組安裝在車(che)間配電(dian)室或變(bian)電(dian)所各分路的(de)出線上(shang)，它可與根據系統負荷的(de)變(bian)化投入或切(qie)除電(dian)容器(qi)組，補(bu)償效果也比(bi)較好。但造價相(xiang)對(dui)較高。

3）集中(zhong)補(bu)償集中(zhong)補(bu)償是所電容器組集中(zhong)安裝在(zai)變電所的(de)一次(ci)或二次(ci)側的(de)母線上。這種補(bu)償方式安裝簡單，運行可靠(kao)，但補(bu)償效果較前兩種補(bu)償方式差，造價也相對較高。

四、無功補償的收益

降(jiang)低(di)輸(shu)電(dian)線路(lu)及變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)的(de)損耗(hao)(hao)合理的(de)補償可以有效的(de)降(jiang)低(di)系(xi)(xi)統(tong)電(dian)流(liu)(liu)，以系(xi)(xi)統(tong)自然(ran)功(gong)率0.7為(wei)例(li)，如通過補償裝置將系(xi)(xi)統(tong)功(gong)率因數提(ti)高到(dao)接(jie)近1的(de)水平，系(xi)(xi)統(tong)電(dian)流(liu)(liu)將下降(jiang)30%左(zuo)右，即(ji)線路(lu)和變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)的(de)損耗(hao)(hao)可降(jiang)為(wei)P=I2R＝(1-30%)2R=0.49R，即(ji)線路(lu)和變壓(ya)(ya)(ya)器(qi)損耗(hao)(hao)可降(jiang)低(di)51%。

用電企業的自(zi)然功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數一般在(zai)0.7左右，功(gong)(gong)率(lv)因(yin)(yin)數從0.7提高到0.95以上線損(sun)降低(di)率(lv)和(he)變壓器的銅(tong)損(sun)降低(di)率(lv)如下表(biao)：

如果(guo)變壓(ya)器(qi)(qi)(qi)及線(xian)路(lu)小容量不足時(shi)，可以通(tong)過安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)無功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)的(de)方(fang)法解(jie)決。安(an)(an)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)無功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)置(zhi)可以使(shi)無功(gong)功(gong)率就地平衡，從(cong)而(er)減小流過線(xian)路(lu)及變壓(ya)器(qi)(qi)(qi)的(de)電流，減緩導線(xian)及變壓(ya)器(qi)(qi)(qi)的(de)絕緣老化(hua)速度，延(yan)長使(shi)用(yong)壽命。同時(shi)可以釋放變壓(ya)器(qi)(qi)(qi)及線(xian)路(lu)的(de)容量，增加(jia)變壓(ya)器(qi)(qi)(qi)及線(xian)路(lu)帶負荷(he)能力。

如(ru)(ru)，有一臺100KVA變壓(ya)器，目前負(fu)載率為85%,COSΦ=0.7。如(ru)(ru)果加裝(zhuang)無功補償設備，可(ke)(ke)使(shi)變壓(ya)器釋放30%的帶載量(liang)，用戶可(ke)(ke)在變壓(ya)器不增(zeng)容的情況下，增(zeng)加負(fu)載，進行(xing)擴大再生產。

4） 改善電(dian)壓(ya)質量(liang)由于(yu)系統存在的(de)大量(liang)感性(xing)負載將造(zao)成供(gong)(gong)電(dian)線(xian)路壓(ya)降，尤其在供(gong)(gong)電(dian)線(xian)路末端更為嚴重，通過合理的(de)補(bu)償可(ke)以(yi)有(you)效的(de)緩解線(xian)路壓(ya)降，改善電(dian)能質量(liang)。

線路(lu)中的(de)電壓損失的(de)計算公式(shi)如下：

由于(yu)系統的(de)感(gan)抗(kang)遠遠大于(yu)阻抗(kang)，從上式中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)到,無功(gong)的(de)變化會(hui)引(yin)起電(dian)壓產(chan)生很大的(de)變化。當線路中(zhong)，無功(gong)功(gong)率Q減(jian)小以(yi)后，電(dian)壓損失也就減(jian)少了。

對(dui)于供電線(xian)路(lu)末端(duan)電壓一般(ban)較低(di)，可通(tong)過增(zeng)加無(wu)功補(bu)償裝置(zhi)來提升線(xian)路(lu)末端(duan)電壓，使用時設備(bei)安全(quan)可靠(kao)運行。

另一方面，隨(sui)著工業的(de)(de)(de)發展(zhan)，大量的(de)(de)(de)自控設(she)備(bei)(bei)及非線性負(fu)載的(de)(de)(de)使(shi)用，使(shi)大量諧(xie)波在(zai)供配電(dian)(dian)網(wang)絡(luo)中的(de)(de)(de)流動，污染電(dian)(dian)網(wang)。通過合理的(de)(de)(de)配置補償濾(lv)波設(she)備(bei)(bei)，抑制或大幅度降低諧(xie)波對供電(dian)(dian)系統和用電(dian)(dian)設(she)備(bei)(bei)的(de)(de)(de)影響是改(gai)善電(dian)(dian)能質量的(de)(de)(de)主要手段之(zhi)一。

5）節約電(dian)(dian)(dian)(dian)費(fei)(fei)支(zhi)出通(tong)過合理(li)的(de)補償，使計量點的(de)功(gong)率(lv)(lv)因數達到(dao)國家標準的(de)要求，可(ke)以消除力率(lv)(lv)電(dian)(dian)(dian)(dian)費(fei)(fei)，從而使電(dian)(dian)(dian)(dian)力用戶電(dian)(dian)(dian)(dian)費(fei)(fei)支(zhi)出大幅度降低。

注：動(dong)態無功(gong)功(gong)率補償(chang)裝(zhuang)置的(de)有(you)功(gong)節能只(zhi)是降低了補償(chang)點(dian)至發電機之(zhi)間的(de)供(gong)配(pei)電的(de)損耗(hao)。所以高壓(ya)網(wang)側(ce)的(de)無功(gong)補償(chang)不能減少低壓(ya)閥側(ce)的(de)損耗(hao)，亦不能使低壓(ya)供(gong)電變壓(ya)器的(de)利(li)用率提高，根據較(jiao)佳補償(chang)理論，就(jiu)地動(dong)態無功(gong)功(gong)率補償(chang)節能效果(guo)最(zui)為顯著。

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