為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)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(jī)、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(jī)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(jī)運(yùn)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(bǔ)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(jī)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(jī)的輸出能力，為滿足用電的要求，發(fā)電機(jī)、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(diǎn)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(bǔ)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(fèi)。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(bǔ)償以提高功率因數(shù)，防止無功倒送，對節(jié)約電能、提高運(yùn)行質(zhì)量都具有非常重要的意義。

無功補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償?shù)幕驹怼?/span>

相位分析無功補(bǔ)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(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償形式

1）個別補(bǔ)償

個別補(bǔ)償就是對單臺用電設(shè)備所需的無功就近補(bǔ)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(yùn)或斷開。這種補(bǔ)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(bǔ)償，使供電質(zhì)量得到保證。這種補(bǔ)償方式常用于高低壓電動機(jī)等用電設(shè)備。但這種補(bǔ)償方式在用戶設(shè)備非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時，電容器利用率低，不能充分發(fā)揮其補(bǔ)償效益。

2）分散補(bǔ)償

分散補(bǔ)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(bǔ)償效果也比較好。但造價相對較高。

3）集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)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(bǔ)償方式安裝簡單，運(yùn)行可靠，但補(bǔ)償效果較前兩種補(bǔ)償方式差，造價也相對較高。

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1） 補(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償設(shè)備來降低運(yùn)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償裝置的方法解決。安裝無功補(bǔ)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(bǔ)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(kuò)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(bǔ)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(bǔ)償裝置來提升線路末端電壓，使用記設(shè)備安全可靠運(yùn)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(bǔ)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(fèi)支出

通過合理的補(bǔ)償，，使計量點(diǎn)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(fèi)，從而使電力用戶電費(fèi)支出大幅度降低。

注：動態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置的有功節(jié)能只是降低了補(bǔ)償點(diǎn)至發(fā)電機(jī)之間的供配電的損耗。所以高壓網(wǎng)側(cè)的無功補(bǔ)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(bǔ)償理論，就地動態(tài)無功功率補(bǔ)償節(jié)能效果最為顯著。

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