无功补偿及电能计算

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无功补偿

无功补偿交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率,此时的功率因数小于1,为了提高电能的利用率,就要进行无功补偿.无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。

合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。

反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

一、按投切方式分类:1. 延时投切方式延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。

这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。

当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。

通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。

下面就功率因数型举例说明。

当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。

当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。

变电所负荷计算和无功补偿的计算

变电所负荷计算和无功补偿的计算1 计算负荷的方法及负荷计算法的确定由于用电设备组并不一定同时运行，即使同时运行，也并不一定都能达到额定容量。

另外，各用电设备的工作制也不一样，有连续、短时、断续周期之分。

在设计时，如果简单地把各用电设备的额定容量加起来，作为选择导线截面和电气设备容量的依据，选择过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；选择过小则会使设备过载运行，出现过热，导致绝缘老化甚至损坏，影响导线或电气设备的安全运行，严重时会造成火灾事故。

为避免这种情况的发生，设计时，应用计算负荷选择导线和电气设备。

计算负荷又称需要负荷或最大负荷。

计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。

在供电设计中，通常采用半小时的最大平均值作为按发热条件选择电气设备和导体的依据。

用半小时最大负荷来表示其有功计算负荷，而无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流则分别表示为、和。

我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。

由于需要系数法的优点是简便，适用于全产和车间变电所负荷的计算，因此本设计变电所的负荷的计算采用需要系数法。

2 需要系数法的基本知识(1).需要系数需要系数是用电设备组在最大负荷时需要的有功功率与其设备容量的比值，即=/=/ 式(1)用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用设备）的额定容量之和，即=。

而设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率。

但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不一定都满负荷，同时设备本身和配电线路都有功率损耗，因此用电设备组的需要系数为=/式(2)式中代表设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与30P 30Q 30S 30I dK d K max P e P 30P eP eP NK e P ∑NP dK K ∑LK e WLηηK ∑全部设备容量之比;代表设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时的输出功率与运行的设备容量之比；代表设备组的平均效率；代表配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首段功率之比。

无功补偿及计算

无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。

无功补偿的合理配置原则,从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。

为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

(1 ) 总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。

(2) 电力部门补偿与用户补偿相结合。

在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。

因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

(3) 分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。

集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。

分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。

集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。

但不能降低配电网络的无功损耗。

因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。

所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。

所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。

(4) 降损与调压相结合，以降损为主。

2、影响功率因数的主要因素功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。

当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。

在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。

因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。

2. 1、异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。

而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。

无功补偿对电力系统电能质量的影响

无功补偿对电力系统电能质量的影响电能质量是现代电力系统中一个十分重要的问题，它关系到电力设备的正常运行和用电质量的稳定。

而无功补偿是一种有效的技术手段，用于改善电能质量。

本文将讨论无功补偿对电力系统电能质量的影响，并分析其重要性和作用。

一、无功功率及其产生的问题无功功率是电力系统中的一种功率形式，它与有功功率相对应。

有功功率用于产生和传输能量，而无功功率则用于维持电力系统的稳定性。

然而，过量的无功功率会导致一系列的问题，例如降低电压质量、损耗电能、减少供电容量等。

二、无功补偿的原理和方式无功补偿是通过引入无功功率的等值供给，来抵消系统中产生的无功功率。

常用的无功补偿设备有静态无功补偿装置（SVC）、静止无功补偿装置（STATCOM）和同步电动机发生器（Synchronous Condenser）等。

这些设备可以主动地控制电力系统中的电压和电流，从而实现无功功率的平衡，改善电能质量。

三、无功补偿对电能质量的影响1. 提高电压稳定性：无功补偿可以通过补偿感性负载的无功功率，提高电力系统中的电压稳定性。

当感性负载变动时，无功补偿可以快速响应并调整无功功率，以保持电压在合理范围内。

2. 减小线路损耗：电力系统中的输电线路会因为无功功率的存在而产生一定的损耗。

而通过合理配置无功补偿装置，可以减小或消除这些损耗，提高输电线路的效率。

3. 改善电能质量：无功补偿还可以改善电力系统中的谐波和电压闪变等电能质量问题。

它可以稳定电力系统的电压，减少电流的谐波分量，降低设备的损耗，提高用电设备的寿命。

4. 提高供电容量：电力系统中的无功功率会占用一定的供电容量，导致系统负荷能力的降低。

而无功补偿可以将这部分无功功率补偿掉，释放供电容量，提高电力系统的供电能力。

综上所述，无功补偿在电力系统中具有重要的作用，它可以有效地改善电能质量，提高供电能力和稳定性。

然而，在实际应用中，仍存在一些技术和经济方面的问题，例如无功补偿设备的选型和部署、运行成本的考量等。

无功补偿原理

无功补偿原理当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。

电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。

此时电流滞后电压一个角度f。

在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的几何和：S =（P2 + Q2）1/2无功功率为:Q=（S2 - P2）1/2有功功率与视在功率的比值为功率因数:cosf=P/S无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，故需对其进行就近和就地补偿。

并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。

当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。

根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。

如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为：cosf= P/ (P2 + (QL - QC)2)1/2在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量：Qc = P(tanf1 - tanf2)式中:Qc一电容器的安装容量，kvarP一系统的有功功率，kWtanf1一补偿前的功率因数角tanf2一补偿后的功率因数角采用查表法也可确定电容器的安装容量。

无功补偿相关名词注释2008-05-25 11:08无功功率补偿无功功率补偿的基本原理是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。

这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。

力率电费是指电力用户感性负载无功消耗量过大，造成功率因数低于国家标准，从而按电费额的百分比追收的电费（详细了解力率电费调整办法）。

无功补偿对电能计量的影响分析

无功补偿对电能计量的影响分析摘要：当交流电其通过纯电阻时，电能会自动转化为热能，但是当交流电通过纯感性负载或者纯容性时，其并不做功。

这种情况下是不消耗电能的，即所做的功率为无功功率。

对于实际负载来说，一般都是混合性负载，不可能是纯感性负载或者是纯容性负载，在这种情况下，当电流通过实际负载时，就有部分电能不做功，就会产生无功功率，此时的功率因数是小于1的。

但是为了提高电能的利用率，切实降低电力成本，因此需要进行无功补偿。

关键词：无功补偿；电能计量；影响1分析影响电能计量偏差的因数1.1发电设备和容性负载用户需要的能量是指电网输出的有功功率，一般是通过用电设备把电能转换成热能、机械能、声能或化学能等。

用户不需要的部分或者是无功功率，因为无功功率没有通过用电设备转换成能量，对用户来说不能发挥用处。

所以无功补偿就是把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。

这样的话，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率来补偿。

1.2三相电流不平衡三相平衡的三个电流分量构成了三相不平衡。

这三个电流分量包括零序电流、正序电流以及负序电流。

而其中除了正序电流外的两个电流分量都会对电能计量表的显示造成影响。

如果三相负载在不平衡的状态下，就会产生零序电流，其大小跟不平衡程度成正比。

零序电流的存在就会导致运行中的配电变压器铁芯中产生零序磁通，零序磁通只能从油箱壁及钢构件通过，是钢构件的导磁率降低，钢构件局部发热，导致配变的绕组绝缘过热而老化加快，设备寿命降低。

即使在高压侧没有零序电流在变压器内环向系统传递，但是会产生负序电流分量向系统传递，还是对计量仪表的精确度造成影响。

1.3电流谐波不规则谐波和高次谐波会导致继电保护元器件和装置失灵，从而间接对电能计量造成影响。

如果用电设备无功负荷电流增大，会让供电系统的损耗加剧。

在实际的计量过程中，会产生两种电力用户，即不发生谐波的谐波被干扰者用户和发生谐波的谐波源用户。

配电网损耗及无功补偿

100%
（9–28）
在电力网的运行管理工作中，用总供电量减去总售电量所得到的线损电量，称为统计线损电量，对应的线损率称为统计线损率。
在统计线损电量中，有一部分是在输送和分配电能过程中
无法避免的，是由当时电力网的负荷情况和供电设备的参数决定的，这部分损耗电量称为技术损耗电量，它可以通过理论计算得出，所以又称为理论线损电量，对应的线损率称为理论线损率。
如上所示，若按加权平均气温和式（9-13）计算电能损耗，就完全计及了气温变化的影响。
由式（9-12）可见，当负荷不变时，Tjq= Tpj 。由于日气温变化呈单峰型，日负荷变化一般有两个不等的高峰，所以在一昼夜内或超过一昼夜的周期内，Tpj与 Tjq相当接近，以 Tjq代替Tpj 不会产生较大负误差。

3I
2 sd
Fr0[l1

(1

a)
2
l2
]

T
103
（9–26）
第三节理论线损计算
一个供电地区或电力网在给定时段（日、月、季、年）内，输电、变电、配电各环节中所损耗的全部电量（其中包括分摊的电网损耗电量、电抗器和无功补偿设备等所消耗的电量以及不明损耗电量等）成为线路损耗电量，简称线损
（9–6）
C 2 l
ln r2 r1
式（9–6）、（9–7）中，
（9–7）
C——电缆的电容，F；
ε——电缆介质的介电常数，F/m； tgδ——电缆介质反复极化损失角的正切值。上述4类有功功率损耗代表了电力系统有功功率损耗的基本类型。除此之外，高压线路上和高压电机中还可能产生电晕损耗，这是比较特殊的一类，是由于到体表面的电场强度过高，致使导体外部介质粒子电离所造成的有功功率损耗，因而它与导体的表面场强和空气密度等因素有关。

电力系统电压及无功补偿

电力系统电压及无功补偿电力系统电压与无功补偿交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称为“有功功率”。

另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。

2、无功功率按电路的性质有正有负，Q为正值（感性）时表示吸收无功功率，Q为负值(容性)时表示发出无功功率，在感性电路中，电流滞后于电压，f ＞0，Q为正值。

而在容性电路中，电流超前于电压，f < 0，Q为负值。

这就是人们通常称电动机等设备“吸收”无功而电容器发出“无功”的道理。

3、输电线路电压损耗由两部分组成，即有功功率在电阻上的压降和无功功率在电抗上的压降。

一般说来，在超高压电网的线路、变压器的等值电路中，电抗的数值比电阻大得多。

所以无功功率对电压损耗的影响很大，而有功功率对电压损耗的影响则要小得多。

因此，可以得出结论，在电力系统中，无功功率是造成电压损耗的主要因素。

由电压损耗表达式DU = (PR + QX)/U可知，要改变电压损耗有两种办法。

（1）改变元件的电阻；（2）改变元件的电抗，都能起到改变电压损耗的作用。

可采取的一种办法是增大导线截面减小电阻以减小电压损耗，这种办法在负荷功率因数较高、原有导线截面偏小的配电线路中比较有效。

适宜负荷不断增加的农村地区采用。

而电网中用的最多的办法是减少线路中的电抗，在超高压输电线路中广泛采用的分裂导线就可以明显降低线路的电抗。

在我国，220kV线路一般采用二分裂、500kV线路采用四分裂导线。

采用分裂导线，降低线路电抗，不仅仅减少了电压损耗，而且有利于电力系统的稳定性，能提高线路的输电能力。

减小线路电抗的另一种办法是采用串联电容补偿，就是在线路中串联一定数值的电容器，大家知道，同一电流流过串联的电感、电容时，电感电压与电容电压在相位上正好差180串联电容器补偿，现在主要应用于超高压、大容量的输电线路上4、除了用改变电力网参数来减少电压损耗以外，改变电压损耗的另一个重要方面是改变电网元件中传输的功率。

无功功率补偿计算

无功功率补偿量的计算需要根据补偿前后的有功功率、视在功率、功率因数等参数来确定。

以下是公式：
补偿前有功功率为P，无功功率为Q，视在功率为S，功率因数为COSθ1；补偿后有功功率为P1，无功功率为Q1，视在功率为S1，功率因数为COSθ2。

1.补偿前后的有功功率不变，即P=P1。

2.补偿后的视在功率S1等于补偿前的视在功率S加上补偿容量Q。

即S1=S+Q。

3.补偿后的无功功率Q1等于补偿前的无功功率Q加上补偿容量Q。

即Q1=Q+Q。

4.补偿后的功率因数COSθ2等于补偿前的功率因数COSθ1除以(1+补偿容量Q/S)。

即COSθ2=COSθ1/(1+Q/S)。

通过以上公式可以计算出无功功率补偿量以及补偿后的功率因数。

浅谈无功补偿原理及无功补偿率

S Q θ P
S——视在功率 Cosθ ——功率因素 �� 2 = ��2 + �� 2 Q——无功功率 θ ——功率角 Q = P ∗ tanθ P——有功功率
2. 无功补偿，我们是希望功率角θ 无限小，无功功率 Q 也无限小，S 接近于 P。此时，系统的无功功率很小，系统几乎只有有功功率存在，也就达到了无功补偿的目的。设补偿前，记为 Q1，θ 1 设补偿后，记为 Q2，θ 2 可知 Q2 小于 Q1，Q1-Q2=△Q（需要补偿的无功功率的值） △Q= Q1-Q2= P ∗ tanθ 1 − P ∗ tanθ 2 （无功补偿仅改变了无功功率，有功功率并无变化） △Q= Q1-Q2= P ∗ （tanθ 1 − tanθ 2） qc = （tanθ 1 − tanθ 2）（qc 为无功功率补偿率，可查表获得） 3. 所以，无功补偿电容可得 △Q= P ∗ qc
无功功率为:
有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosf=P/S 无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率 QC 等于感性无功功率 QL 时，电网只传输有功功率 P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到 0.9 以上，低压用户的功率因数应达到 0.85 以上。如果选择电容器功率为 Qc，则功率因数为： cosφ= P/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2 在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量： Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕式中: Qc 一电容器的安装容量，kvar P 一系统的有功功率，kW tanφ1--补偿前的功率因数角, cosf1--补偿前的功率因数 tanφ2--补偿后的功率因数角, cosf2--补偿后的功率因数[1] 在大系统中，无功补偿还用于调整电网的电压，提高电网的稳定性。在小系统中，通过恰当的无功补偿方法还可以调整三相不平衡电流。按照 wangs 定理：在相与相之间跨接的电感或者电容可以在相间转移有功电流。因此，对于三相电流不平衡的系统，只要恰当地在各相与相之间以及各相与零线之间接入不同容量的电容器，不但可以将各相的功率因数均补偿至接近 1，而且可以使各相的有功电流达到平衡状态。

无功补偿怎么计算

没目标数值怎么计算若以有功负载1KW，功率因数从提高到时，无功补偿电容量：功率因数从提高到时：总功率为1KW，视在功率：S＝P/cosφ＝1/≈(KVA)cosφ1＝sinφ1＝(查函数表得)cosφ2＝sinφ2＝(查函数表得)tanφ＝(查函数表得)Qc＝S(sinφ1－cosφ1×tanφ)＝×－×≈(千乏)电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理.计算示例例如：某配电的一台1000KVA/400V的变压器，当前变压器满负荷运行时的功率因数cosφ =，现在需要安装动补装置，要求将功率因数提高到，那么补偿装置的容量值多大在负荷不变的前提下安装动补装置后的增容量为多少若电网传输及负载压降按5%计算，其每小时的节电量为多少补偿前补偿装置容量= [sin〔1/〕－sin〔1/〕]×1000=350〔KVAR〕安装动补装置前的视在电流= 1000/〔×√3〕=1443〔A〕安装动补装置前的有功电流= 1443×=1082〔A〕安装动补装置后视在电流降低=1443-1082/=304 〔A〕安装动补装置后的增容量= 304×√3×=211〔KVA〕增容比= 211/1000×100%=21%每小时的节电量〔304 ×400 ×5% ×√3 ×1 〕 /1000=11 (度) 每小时的节电量(度)。

无功补偿原理、方法

⽆功补偿原理、⽅法前⾔《国家电⽹公司农⽹“⼗⼀五电压质量和⽆功电⼒规划纲要》提出，纲要指导思想为：以公司“新农村、新电⼒、新服务农电发展战略为指导，以安全、质量、效益为核⼼，坚持科技进步，全⾯提⾼农⽹电压⽆功综合管理⽔平，持续改善供电质量，降低电能损耗，为社会主义新农村建设提供优质、经济、可靠的电⼒供应。

切实达到《国家电⽹公司电⼒系统电压质量和⽆功电⼒管理规定》的“⽆功补偿配制应按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主；⾼压补偿与低压补偿相结合，以低压为主；调压与降损相结合，以降损为主”的要求。

⽆功补偿的原理在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；⼀种是有功功率，⼀种是⽆功功率。

有功功率是保持⽤电设备正常运⾏所需的电功率，是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。

⽆功功率⽐较抽象，它是电路内电场与磁场的交换，在电⽓设备中建⽴和维持磁场的电功率。

它不对外作功，⽽是转变为其他形式的能量。

凡是有电磁线圈的电⽓设备，要建⽴磁场，就要消耗⽆功功率。

⽆功功率决不是⽆⽤功率，它的⽤处很⼤。

电动机需要建⽴和维持旋转磁场，使转⼦转动，从⽽带动机械运动，电动机的转⼦磁场就是靠从电源取得⽆功功率建⽴的。

变压器也同样需要⽆功功率，才能使变压器的⼀次线圈产⽣磁场，在⼆次线圈感应出电压。

因此，没有⽆功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。

（打个⽐⽅，农村修⽔利需要开挖⼟⽅运⼟，运⼟时⽤⽵筐装满⼟，挑⾛的⼟好⽐是有功功率，挑空⽵筐就好⽐是⽆功功率，⽵筐并不是没⽤，没有⽵筐泥⼟怎么能运到堤上?）在正常情况下，⽤电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得⽆功功率。

如果电⽹中的⽆功功率供不应求，⽤电设备就没有⾜够的⽆功功率来建⽴正常的电磁场，这些⽤电设备就不能维持在额定情况下⼯作，⽤电设备的端电压就要下降，从⽽影响⽤电设备的正常运⾏。

但是从发电机和⾼压输电线供给的⽆功功率远远满⾜不了负荷的需要，所以在电⽹中要设置⼀些⽆功补偿装置来补充⽆功功率，以保证⽤户对⽆功功率的需要，这样⽤电设备才能在额定电压下⼯作。

无功补偿

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无功补偿原理
正弦波的特征量：
Im

i
i I m sin t
t
Im
特征量:
：电流幅值（最大值）

：角频率（弧度/秒）
：初相角
两种正弦信号的相位关系
同相位
i2
2 1
i1
i2
1 2 t i 与 i2同相位 1
1 2 0
低压动态无功补偿装置
共补：
用接触器投切电容器称为MSC。接触器投入过程中，产生非常大的电流，也就是常说的合闸涌流，实验表明合闸涌流严重时可达电容器额定电流的50倍。这不仅影响电容器和接触器的使用寿命，而且对电网造成冲击，影响其它设备的正常工作。其缺点：涌流大，寿命短，故障多，维修费用高。用无触点开关投切电容器称为TSC技术。它的平均动态响应时间 ≤10ms，最大20ms,控制器最快响应时间≤20ms，多组投切一次到位≤40ms。它投切是无涌流、无噪音、无过压、不怕灰尘、对电网不产生污染、使用寿命长、可长时间免于维护、电容切除后不必放电可马上投入等优点。它彻底解决了快速变化和冲击负荷的补偿，尤其是一次到位的寻优投切，有效的抑制电压闪变。对于像电焊机、点焊机。轧钢机、油田抽油机等负载采用传统投切方式无法进行补偿， KFTBBWD型低压无功补偿装置可以圆满解决以上问题。
或
无功补偿与节电
2、增加电网的传输能力，提高设备利用率由公式可知，在保持S不变时，功率因数提高后，可多输送有功功率。
P S cos
无功补偿与节电
3、减少设备容量
P S COS
由公式可知，在保持P不变时，功率因数提高后，设备的容量将减少。 4、改善电压质量

电力系统中的无功补偿

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（2）并联补偿：把电容器直接与被补偿设备并接于同一电路上，以提高功率因数。它的作用是： 1）补偿无功功率，提高功率因数； 2）提高设备出力； 3）降低功率损耗和电能损失； 4）改善电压质量。
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3、并联电容器无功补偿的一般方法并联电容器无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
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无功功率补偿的原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性负荷并联在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间转换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的原理。
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(1)补偿是有级的、定时的，因而补偿精度差，跟随性不强，不能适应负荷变化快的场合；受交流接触器操作频率及寿命的限制，静态补偿装置一般均设有投切延时功能，其延时时间一般为30s。对一般稳定负荷，即负荷变化周期大于30s的负荷，这类补偿装置是有效的，但对一些变化较快的负荷，如电梯、起重、电焊等，这类补偿装置就无法进行跟踪补偿。
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图3 高尚堡变电站电容器一次原理图
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4、电容器容量的选择在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量：
Qc = P(tanφ1 - tanφ2) 式中: Qc——电容器的安装容量，单位：千乏（kvar）； P——系统的有功功率，单位：千瓦（kW）； tanφ1——补偿前的功率因数角； tanφ2——补偿后的功率因数角。
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电机就地无功补偿举例加说明

电机就地无功补偿举例加说明2011-12-15 07:50mzflong分类：工程技术科学|浏览1385 次举例说明55KW电动机加电容补偿后的省电情况,补偿前功率因数0.75，预计补偿后0.9每小时能省多少电？列出计算公式并加以说明谢谢！还有个问题，功率因数达到0.95以上电力公司是不是有奖励呢？？回答好后追加公司有很多大功率电机，想以一台电机的省点情况来反应补偿前后的差别！在低压柜柜里有个自动补偿装置但是补偿不足。

电费单上的功率因数是0.75预计需要补偿到0.9以上电动机参数Y2-250M-4 380V Δ 额定电流103A 电机名牌上的cosφ0.8 7需要补偿多大的电容？24小时运行能省多少电需要写出计算公式和说明谢谢！分享到：2011-12-16 20:43知识大富翁，挑战答题赢iPhone！提问者采纳采用电容补偿的企业是不能省电也不耗电的，只是提高了功率因数，不致被罚款甚致得到奖励，月平均功率因数高于考核标准就有奖励。

每高于标准0.01，将从电费总额奖0.15%，以奖励0.75%封顶。

以55KW电动机为例，补偿前功率因数0.75(未满载)，假设此时有功功率约40KW 计算，要求补偿后为0.95，求电容补偿量：功率因数0.75时的视在功率：S1＝P/cosφ＝40/0.75≈53(Kva)无功功率：Q1＝根号(S1×S1－P×P)＝根号(53×53－40×40)≈35(千乏)功率因数0.95时的视在功率：S2＝40/0.95≈42(KVA)无功功率：Q2＝根号(S2×S2－P×P)＝根号(42×42－40×40)≈13(千乏) 电容无功补偿量：Qc＝Q1－Q2＝35－13＝22(千乏)追问：陈老师，电流减小的问题弄清楚了，还有个疑问就是：您是根据什么假设55KW的点击此时有功功率约为40KW呢追答：并不能确定有功功率是40KW，只是大概估算。

同步发电机无功补偿原理

同步发电机无功补偿原理1. 引言1.1 引言同步发电机无功补偿原理是电力系统中重要的内容之一，它能够有效地改善电网的功率因数，提高电网的稳定性和可靠性。

在现代电力系统中，无功补偿已经成为发电厂和输电线路的基本需求，而同步发电机无功补偿原理则是其中的核心。

在我们将介绍同步发电机无功补偿原理的基本概念和意义。

同步发电机作为电力系统中的主要发电机，不仅可以提供有功功率，也需要提供无功功率来支持电网的稳定运行。

无功功率的产生与消耗是电力系统中常见问题，而同步发电机无功补偿原理则是通过调节发电机的励磁电流来实现无功功率的平衡。

通过深入理解同步发电机无功补偿原理，可以更好地优化电网的运行，提高电网的质量和效率。

本文将详细介绍无功功率的产生、同步发电机的无功补偿方法、无功功率的计算方法以及同步发电机无功补偿系统的相关内容，希望能为读者提供更深入的了解和指导。

2. 正文2.1 同步发电机无功补偿原理同步发电机无功补偿原理是指利用各种设备和控制方法来提高系统的功率因数，减少系统中的无功功率，从而提高电能的利用效率。

在电力系统中，无功功率是指电力系统中由于电容、电感元件的存在而产生的功率，是一种并不直接做功的功率。

在同步发电机中，无功功率是由于发电机在发电过程中产生的磁场而引起的。

同步发电机无功补偿的原理是通过在发电机端或电网端连接无功功率补偿装置，来补偿系统中的无功功率，从而提高系统的功率因数。

常用的无功补偿装置有无功功率补偿装置、电容器、同步补偿装置等。

这些装置可以通过控制电流、电压等参数来调节系统中的无功功率，从而实现功率因数的调整。

在实际应用中，同步发电机无功补偿系统需要考虑系统的稳定性、可靠性和经济性。

需要根据系统的负荷变化情况来合理设计无功补偿装置，以实现系统的稳定运行。

还需要考虑无功功率的计算方法和各种因素对系统的影响，以提高系统的性能和效率。

2.2 无功功率的产生无功功率的产生是指在电力系统中，由于负载特性或系统间谐振等因素而导致电网中产生一定量的无功功率。

电网无功功率计算

电网无功功率计算电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。

它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。

电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。

有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示式中S——视在功率，kVAP——有功功率，kWQ——无功功率，kvarφ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。

由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。

如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。

这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。

为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。

还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。

因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。

无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。

这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。

这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。

采用并联电容器进行无功补偿的主要作用：1、提高功率因数如图2所示图中P——有功功率S1——补偿前的视在功率S2——补偿后的视在功率Q1——补偿前的无功功率Q2——补偿后的无功功率φ1——补偿前的功率因数角φ2——补偿后的功率因数角由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量Qc＝Q1-Q2)，功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2＞cosφ1提高了功率因数。

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关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业1 前言供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。

将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。

因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。

用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。

用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。

安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。

2 无功补偿的经济意义2．1 提高输变电设备的利用率有功功率当线电流I和线电压U一定时，功率因数cosφ提高后，有功功率P就提高了。

供电部门同样的变压器容量和输电线路就可向用户输送更多的有功功率。

或者说，在输送同样容量的有功功率P时，当cosφ提高后，变压器容量就可以相应减小，输电线路可以相应减小导线截面，降低了设备投资和投运后的运行费用。

当用户设法提高负载终端功率因数后，上述利益用户也将共享。

2．2 降低电压损失，提高末端电压水平输送功率的过程中，线路产生的电压损失为ΔU，可用下式计算式中：P———输送的有功功率，kW；Q———输送的有功功率，kV；R———线路导线、变压器绕组电阻，Ω；X———线路导线、变压器绕组电抗，Ω；———线路额定线电压，V。

Ue由式（1）可见，电压损失包括有功部分损失（PR）及无功部分损失（QX）两部分，而且对于导线截面较大的架空线路来说，主要是无功部分损失。

当采用无功补偿技术后，降低了Q，无功部分电压损失就明显降低了，从而提高了末端电压。

2．3 降低线路损耗电流在供配电线路及变压器绕组中传输过程将产生功率损耗。

三相交流电输变配损耗功率ΔP由下式计算：式中：I———线路电流，A；U———线路电压，V；P———输送的有功功率，k W；R———每相线路电阻，Ω。

由式（2）可见，ΔP与I的平方成正比，与cosφ平方成反比。

所以在采取无功补偿后，电流减小了，cosφ提高了，可明显降低ΔP，达到降损节电的目的。

2．4 减少电费支出2．4．1 减少基本电费支出根据全国供用电规则规定，变压器容量在315kVA及以上的大工业用电户均实行两部制供电计费办法。

用户向供电部门交纳电度电费外，还要按变压器容量大小交纳基本电费，标准为18元／kVA·月（按最大需量计费标准为27元／kVA·月）。

基本电费与变压器容量有关，与用电量多少无关。

因此通过合理的无功补偿措施后，使用同样的有功功率，可以减少变压器容量，每月就可以减少基本电费支出。

特别对一些因生产发展，用电负荷增加，计划购置较大容量的新变压器来置换原变压器，经过合理无功补偿后，原变压器就可能会满足新增用电负荷，这不但每月可以节支可观的基本电费，而且省去了购置新变压器的费用。

2．4．2 减少功率因数调整电费支出用户平均功率因数计算是根据无功电量及有功电量计算出来的，即式中：W———t时间内的有功电量，kWh；p———t时间内的无功电量，kVArh。

WQ调整电费计算方法：调整电费＝（电度电费＋基本电费）·k％（元）式中：k———功率因数调整电费调整百分率。

根据用户变压器容量、生产类别等因素，将用户功率因数考核标准分成0．90、0．85、0．80三类。

以0．90为考核标准的k值可从表1中查出。

从表中可以清楚地看出，功率因数高低与调整电费百分率k值基本是反比关系。

当用户功率因数大于0．90，调整电费成为负值，可减少总电费的支出；功率因数低于0．90，调整电费为正值，用户要增加电费支出。

下面通过实例计算来进一步说明这一问题。

某大工业用户变压器容量1000kVA，上月有功电量为30万kWh，无功电量为25万kVArh。

经采取无功补偿措施后，本月有功电量为30万kWh，无功电量为10万kVArh，平均电价0．60元／kWh，试计算采取补偿措施后减少电费支出多少？采取无功补偿措施前的总电费：电度电费＝0．6×30＝18万元，基本电费＝18×1000×10－4＝1．8万元总计19．8万元；（罚）总电费＝18＋1．8＋1．287＝21．087万元。

采取无功补偿措施后的总电费：电度电费及基本电费同前为19．8万元功率因数总电费＝19．8－0．1485＝19．6515万元。

可减少电费支出：21．087－19．6515＝1．4355万元一年就可节支电费17万元多。

同时，由于功率因数的提高，同样这台1000kVA变压器，可以比原来多带负荷180kW，为企业发展生产打下了基础。

3无功补偿方式的选择和补偿容量的确定3．1 用户无功补偿主要有以下几种方式3．1．1 集中补偿将补偿电容器集中安装在用户变电所低压母线侧，对全厂进行无功补偿。

本补偿方式可以减少供电部门无功功率的输入，降低电网和本企业变压器的电能损耗。

同时在各车间无功潮流变化时，能自动相互调整补偿，因此补偿设备利用率高，投资少，管理方便。

但从变电所到各车间直至被补偿用电设备之间的低压网络中无功电流并未减少，达不到企业内部线路降损节电的效果。

该补偿方式必须采用电容器自动投切装置，否则有可能出现过补偿现象。

3．1．2 分散补偿将补偿电容器分散安装在各个车间配电间进行补偿。

该补偿方式同时可降低变电所至各车间供电线路的损耗，提高车间末端电压，适用于车间电动机较多但单台容量不大、负载较轻、车间到变电所距离较近的地方。

3．1．3 就地（随机）补偿将补偿电容器安装在离变电所较远且容量较大的交流电动机旁的补偿，也叫随机（电动机）补偿。

这种补偿方式是对单台电动机进行一对一的单机无功补偿。

不但可以减少供电部门无功功率的输入，同时使企业内部低压网络无功得到完全补偿，而且不会产生过补偿。

3．2 补偿容量的确定合理的补偿容量是获取理想补偿效果的关键，应通过计算或查表力求准确。

一是注意实际有功功率P的确定。

有的用户直接将用电设备装机容量简单相加后作为全厂有功功率来确定无功补偿容量的方法是不正确的，这样往往会造成补偿容量过大。

对已投产的用户，可通过实测确定；对新上项目的用户，应在设计时认真确定全厂计算负荷Pj，Pj与用电设备的同期系数、利用系数有关，可参照同类型厂运行数据或设计资料计算确定。

二是注意不要过补偿。

有的用户故意多装电容器，人为造成一些时间内过补偿，使无功电度表倒走，以为最终可以保持高力率。

其实这是一种错误的理解。

供电部门为用户安装的计量无功电度表具有防倒送功能，能够自动将其倒送的无功电量累加到实用无功电量中去。

因此倒送得越多，实用无功电量越大，用户的功率因数越低。

3．3 补偿容量的计算方法（1）已知补偿前cosφ1和补偿后cosφ2：式中：Qc———补偿容量，kVArP———负荷有功功率，kW。

（2）对单台电动机进行补偿时，补偿容量不可超过电动机空载容量，以防产生过励现象，即式中：I———电动机空载电流，AUe———电动机额定电压，V。

（3）补偿容量查表法可根据补偿前cosφ1和补偿后cosφ2查表获得无功补偿率qc（见表2），与被补偿用电设备的有功功率相乘，其积就为所需补偿容量Qc，十分方便。

如一用户有功容量P＝500kW，cosφ1＝0．80，要求补偿到cosφ2＝0．96，需补偿容量多少？查表2，qc＝0．46，则Q C ＝P·qc＝500×0．46＝230 kVAr式中：P———实际有功负荷4加强对无功补偿设备的管理无功补偿设备投运后，应加强管理、维护，认真抄录相关运行数据，确保补偿预期效果，这对用户来说是十分重要的。

4．1 注意环境温度电力电容器温升有严格规定，环境温度过高时，电容器温升超过允许值，会缩短电容器的使用寿命，甚至发生爆炸。

当温度过高时，要加强室内通风或使用专用风机降温。

电容器上积灰多时，要进行清扫，以利散热。

4．2 注意运行电压电容器的容量与电压呈平方正比关系。

因此当电压过高时，会使补偿容量大大超过设计容量，出现过补偿。

而且容量的提高致使电容器电流升高，电容器的功率损耗和发热量就明显增加，威胁电容器的使用寿命和安全。

所以发现电容器运行电压过高时，应停用部分电容器甚至全部停用。

电容器允许在1．1 Ue下长期运行。

4．3 确保自动投切装置的正常运行用户在生产用电过程中，由于生产工艺、生产班次及厂体等原因，用电负荷不是一成不变的，因此无功补偿容量也要相应变化。

如果用人工操作投切电容器，很难达到要求。

因此，一般都将电容器分成若干组，根据变化着的无功补偿容量要求，通过一个自动投切装置将部分电容器组自动投入或撤出，实现全厂功率因数的相对平衡。

这个自动装置的正常运行十分重要，要定期观察、检查、试验，一旦发现失灵，要及时修复或更换。

一些用户由于管理不善，自动投切装置长期失灵，致使电容器不能根据补偿要求及时自动投入或退出，最终功率因数很低而被罚款，这样的情况应当引起重视。

4．4 认真抄录电量，掌握功率因数水平用户的平均功率因数是通过有功电量和无功电量计算出来的。

所以每天抄录有功电量和无功电量，就可随时掌握功率因数情况，一旦电度表计失准或错抄，用户的抄表记录可以作为纠错的依据之一。

一般人认为，电量这个月抄少了，下个月补抄后，总电量不变，不会影响电费的多少。

对于有功电量而言，上述理解是行得通的，对无功电量就绝不能这么理解。

因为无功电量是计算功率因数的主要依据，而且调整电费的奖与罚的范围和比率不是对称的（参见图1，表1）。