功率因数与无功补偿
功率型电阻器的功率因数校正与无功补偿原理
功率型电阻器的功率因数校正与无功补偿原理功率因数是衡量电路中有功功率和视在功率之间关系的指标。
在电力系统中，功率因数的大小直接影响到电能的利用效率和电网的稳定性。
如果功率因数低于理想值1，就会导致电路中的无功功率增加，电网输电能力减小，浪费了电能资源。
因此，为了提高功率因数和降低电网的无功功率，我们需要采取一些措施，其中之一就是使用功率型电阻器。
功率型电阻器是一种能够提供可控无功功率的装置。
它通过改变电路中的阻抗，实现对电流的调节，进而校正功率因数并进行无功补偿。
具体来说，功率型电阻器可以通过调整其电阻值来改变电路中的阻抗，根据电路的实际需要提供相应的无功功率。
功率型电阻器的校正原理是基于牛顿第一定律（也称惯性定律）和欧姆定律。
根据牛顿第一定律，电路中的电流会随着电压的变化而变化。
根据欧姆定律，电流与电阻之间存在线性关系。
因此，通过调节功率型电阻器的电阻值可以控制电路中的电流大小，从而实现对功率因数的校正。
具体而言，当电路中的功率因数低于理想值1时，即存在较大的无功功率，我们可以通过增加功率型电阻器的电阻值来提高电路的阻抗，从而减小电流中的无功功率。
反之，当电路中的功率因数高于1时，即存在较大的有功功率，我们可以通过减小功率型电阻器的电阻值来降低电路的阻抗，从而减小电流中的有功功率。
通过这种方式，功率型电阻器可以校正电路中的功率因数，达到提高电能利用效率、降低电网无功功率的目的。
功率型电阻器的无功补偿原理则是基于无功功率的概念。
无功功率是指交流电路中能量来回转换的功率，实际上是电路中存储能量的流动。
如果在电路中存在较大的无功功率，会造成电流的浪费和电网的负担增加。
为了解决这个问题，可以利用功率型电阻器提供可控的无功功率，对电网中的无功功率进行补偿。
通过调整功率型电阻器的电阻值，我们可以改变电路中的阻抗，从而实现无功功率的补偿。
当电路中由于电感或电容等元件的存在导致有较大的无功功率时，我们可以通过增加功率型电阻器的电阻值来提高电路的阻抗，从而减少电路中的无功功率。
变电站设施的无功补偿与功率因数控制
变电站设施的无功补偿与功率因数控制无功补偿和功率因数控制是变电站设施中非常重要的技术措施，用于控制电力系统中的无功功率流动，并维持合适的功率因数。
在本文中，我们将探讨无功补偿和功率因数控制的定义、作用、方法和设备。
无功补偿是指通过在电力系统中增加或吸收无功功率来控制电网中的无功功率流动。
正常运行的电力系统中，有功功率（即实际用电功率）和无功功率（即反应电路电压和电流相位差的功率）在电网中同时存在。
而无功功率在电网中的流动会引起电压波动、电网损耗增加等问题，影响电力系统的稳定性和效率。
因此，为了维持电力系统的稳定运行，就需要对无功功率进行补偿。
功率因数是用来衡量电路在传输有用功率方面的效率的指标。
功率因数的理论范围是-1到1之间，数值越接近1，表示电路的效率越高。
当功率因数低于0.9时，电网的稳定性和能效会受到影响。
功率因数控制的目标是维持电路的功率因数在合适的范围内，以确保电力系统的高效、稳定运行。
无功补偿和功率因数控制的方法一般分为静态和动态两种。
静态无功补偿主要包括无功电容器和无功电抗器的使用，通过调整这些无功组件的接入或退出来实现无功功率的平衡。
无功电容器可用于增加无功功率，从而提高功率因数；而无功电抗器则可以吸收无功功率，来降低功率因数。
动态无功补偿主要依靠无功补偿装置，如静止无功发生器（STATCOM）和静止无功补偿（SVC）等，来通过快速响应的方式来进行无功功率的调节。
在变电站设施中，常见的无功补偿和功率因数控制设备有自动电容器组、静止无功发生器（STATCOM）和静止无功补偿（SVC）等。
自动电容器组是一种用于自动控制电容器接入和退出的装置，通过感受电力系统中的功率因数变化，实时调整电容器的数量，从而维持合适的功率因数。
STATCOM和SVC是一种现代化的无功补偿装置，能够通过控制电压和电流的相位，实时调整无功功率流动，以实现无功补偿和功率因数控制的目标。
无功补偿和功率因数控制的实施对电力系统的稳定性和可靠性有着重要的影响。
功率因数及无功补偿介绍
2.2 提高功率因数的方法
电容补偿无功功率原理
电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90°，而电流在电 容元件中作功时，电流超前电压90°，在同一电路中，电感电 流与电容电流方向相反，互差180°，如果在电感元件电路中有 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，相应的功率因数就得到提高。由 于无功补偿设备投资及本身也要消耗一定的能耗，所以说这是 一种折中的提高功率因数的方法。
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1.3 无功功率
无功功率（Q）
在交流电路中，具有电感（电容）的电路里，电感（电容）在 半周期的时间里把电源的能量变成磁场（电场）的能量贮存起 来，在另外半周期的时间里又把贮存的磁场（电场）能量送还 给电源，它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量， 我们把与电源交换能量的振幅值叫做无功功率，以字母 Q 表示， 主要单位乏(var)、千乏(Kvar)，它是在电气设备中建立和维持 磁场和电场的电功率，它与电压、电流间的关系： Q=UIsinφ sinφ=Q/S。测量无功功率的仪表称为无功功率表，简称无功表
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名词解释
静止无功补偿器（SVC） 于20世纪70年代兴起，现在已经发展成为很成熟的FACTS装置， 其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（电 压和无功补偿），在大功率电网中，SVC被用于电压控制或用 于获得其它效益，如提高系统的阻尼和稳定性等；这类装置的 典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器 （TSC）它不再采用大容量的电容器，电感器来产生所需无功 功率，而是通过电力电子器件的高频开关实现对无功补偿，特 别适用于中高压电力系统中的动态无功补偿。静止无功补偿器 是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装 置。它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并 联使用。电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸 收无功功率（感性的）。通过对电抗器进行调节，可以使整个 装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进 行），并且响应快速。
浅谈功率因数与无功补偿的关系
浅谈功率因数与无功补偿的关系摘要：功率因数的高低关系到输配电线路、设备的供电能力，也影响到其功率损耗。
本文从理论上分析了功率因数与无功补偿关系。
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。
关键词：功率因数;无功补偿一、前言功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷,功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。
电网中无功功率消耗很大，大约有50％的无功功率消耗在输、变、配电设备上,50％的无功功率消耗于电力用户。
为了减少无功功率消耗和由此而造成的电网有功损耗,就必须减少无功功率在电网中的流动，即提高电网负荷的功率因数，从而达到节约电能,降低损耗的目的。
二、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。
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。
1）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响2）电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响3)异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备以上是影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使电力网功率因数提高的方法。
就是加装无功补偿设备，使电网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
三、无功补偿的方法提高功率因数的主要方法是采用无功补偿技术，根据我国国情和电网现状，采用并联电容器作为无功补偿设备，是最经济的，同时安装维护最为方便。
现将采用电容器进行无功补偿的几种常用方式简述如下：1）站内集中实偿补偿点位于10～110kV变电站的10kV出线上，补偿设备安装于变电站内的户内或户外，为出线支路上所有负荷提供无功电源,补偿上一级电网的无功损耗。
无功补偿计算公式
无功补偿计算公式无功补偿是电力系统中的一个重要概念，是指在电力系统中对无功功率进行调整的过程，以提高系统的功率因素，降低无功功率的损失。
无功补偿的计算公式可以通过不同的方法得到，下面将详细介绍几种常见的无功补偿计算公式。
一、基础公式1.功率因数公式功率因数(PF)定义为有功功率与视在功率的比值，即：PF=P/S其中，P表示有功功率，单位为瓦特(W)；S表示视在功率，单位为伏安(VA)。
2.无功功率公式无功功率(Q)可以由功率因数和视在功率计算得到：Q=√(S²-P²)二、无功补偿公式1.容性补偿容性补偿是通过增加并行连接的电容器来提高功率因数。
假设原始功率因数为PF1，需要提高到目标功率因数PF2，容性补偿公式为：C = ((P * tan(acos(PF2)))) / (ω * (tan(acos(PF1)) -tan(acos(PF2)))))其中，C表示所需电容器的容量，单位为法拉(F)；P表示有功功率，单位为瓦特(W)；PF1和PF2分别表示原始功率因数和目标功率因数；ω表示电网的角频率，单位为弧度/秒。
2.感性补偿感性补偿是通过增加串联连接的电感来消除过多的无功功率。
感性补偿公式为：L = ((Q * tan(acos(PF2)))) / (ω * (tan(acos(PF1))) -tan(acos(PF2)))))其中，L表示所需电感的大小，单位为亨利(H)；Q表示需要消除的无功功率，单位为伏安(VAR)；PF1和PF2分别表示原始功率因数和目标功率因数；ω表示电网的角频率，单位为弧度/秒。
需要注意的是，以上公式仅适用于理想情况下的无功补偿计算。
在实际应用中，还需要考虑电力系统的特性、负载变化等因素，以确保无功补偿的效果和安全性。
三、案例分析假设一个电力系统的视在功率为10kVA，有功功率为8kW，功率因数为0.8、现在需要将系统的功率因数提高到0.9、根据以上的公式，可以计算出容性补偿和感性补偿的数值。
无功补偿计算及补偿容量计算
功率因数和无功补偿容量的计算：
1、功率因数的计算：
（1）功率因数可以从所接电网的功率因数表里直接读取。
（2）若用电用户没有安装功率因数表，功率因数可以从所装的电度表里直接读取有功功
因数。
即:
cosφ=1／SQRT(1+(tanφ)*(tanφ))=P/SQRT(P*P+Q*Q)=1/SQRT(1+(Q/P)*(Q/P))如果记录的某段时间内的有功功率P和无功功率Q可知，即可求出该段时间内的
2、补偿容量的确定：
补偿容量的确定：补偿容量的大小决定于电力负荷的大小、补偿前功率因数的大小和补
Qc=P年*（tanφ1-tanφ2）
Q c--无功补偿容量（kvar）
P年--年平均功率（kW)
tanφ1--补偿前功率因数角的正切值
tanφ2--补偿后功率因数角的正切值
举例说明：
答：此系统呈现感性负载，为提高功率因数，可以采用400V低压就近补偿原
1、若一10/0.4kV电力系统有功负荷100kW，呈感性负责,系统功率因数0.74。
有功功率和无功功率进行计算得出功率
=1/SQRT(1+(Q/P)*(Q/P))
间内的加权平均功率因数：
小和补偿后提高的功率因数的大小
补偿后cos φ2
1kW有功功率所需补偿电容器的补偿容量（kvar）
无
0.74。
若将系统功率因数提到0.98，需要补偿多少无功容量？
补偿原则，采用并联电容器方法补偿，补偿容量经查表可以求得：Qc=100*0.71=71(kvar)。
浅谈工业企业功率因数及无功补偿
浅谈工业企业功率因数及无功补偿作者：刘广军来源：《世界家苑》2017年第05期摘要：本文阐述了功率因数的概念、提高功率因数的意义及方法，并结合企业实际情况介绍了无功补偿的实施情况和效果。
关键词：功率因数、无功补偿1、功率、功率因数在电网中，功率分为有功功率、无功功率和视在功率。
交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，所以电源输送到电器的电功率并不完全做功。
凡实际为电器（电阻性质）所吸收的电功率叫有功功率，常用单位为kW（千瓦），而电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率，常用单位为kVar（千乏）。
电压和电流的乘积称为视在功率，用字母S表示，常用单位为kVA（千伏安）。
有功功率与视在功率的比值就是功率因数，用COS表示。
COS=P/S在一定的有功功率下，当用户的COS比较小，视在功率比较大，为了满足用电的需要，供电线路和变压器的容量需要大，这样，增加了供电投资、降低设备利用率，也增加线路网损。
负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，通过输电线路的电流增大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降。
所以，功率因数是电力系统中的一个重要指标。
在工业企业中，由于存在大量的电动机和变压器，电动机和变压器运行时需要建立磁场，造成电流滞后电压，功率因数较低，因此需要对其进行就近和就地补偿。
2、提高功率因数的意义2.1提高功率因数有利于充分利用供电设备的容量，使同样的供电设备为更多的用电器供电。
每个供电设备都有额定的容量，即视在功率S，有功功率越大，电路中的有功功率P就越大，提高功率因数，可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率，提高供电设备的能量的利用率。
2.2提高功率因数有利于减少供电线路上的电压降和能量损耗在交流电路中，故用电器的功率因数越高，则电路中的电流就越小，输电线和设备的电压降和功率损耗就越小。
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施，为各行各业提供了稳定、可靠的电能供应。
然而，在电力系统的运行过程中，我们经常会遇到一些问题，比如无功功率的产生和功率因数的失调。
这些问题既会对电力系统的运行产生不利影响，也会浪费大量的电能资源。
因此，在电力系统中，无功补偿与功率因数校正技术显得尤为重要。
一、无功补偿技术无功电流是一种与电压相位差90度的电流。
在电力系统中，无功功率的产生主要是由于电感性负载所引起的。
电感性负载包括电动机、变压器、电感性炉等。
这些负载对于电力系统的正常运行必不可少，但同时也会产生无功功率。
无功补偿技术可以通过各种方式来减少或消除无功功率的产生。
其中，最常见的无功补偿技术包括串联无功补偿和并联无功补偿。
串联无功补偿主要通过改变负载的电感性来减少无功功率的产生。
这可以通过在负载端串联一个电容器来实现。
电容器具有负电感性，可以与负载的电感性相抵消，从而减少或消除无功功率的产生。
并联无功补偿则是通过在电源端并联一个电容器或电抗器来实现。
这样可以改变电源的电流相位，使其与负载的电流相位基本一致，从而减少或消除无功功率的产生。
二、功率因数校正技术功率因数是衡量电力质量好坏的一个重要指标。
功率因数越高，说明电力系统对于电能的利用效率越高。
反之，功率因数越低，说明电力系统对于电能资源的浪费越严重。
功率因数的失调主要是由于负载的无功功率所引起的。
因此，通过减少或消除无功功率的产生，可以有效地提高功率因数。
功率因数校正技术主要包括有源功率因数校正和无源功率因数校正。
有源功率因数校正使用特殊的电力电子装置，如可控硅器件和功率电子变换器等，在电力系统中引入主动的有源功率因数校正装置。
这种装置可以通过实时监测负载的功率因数情况，并根据设定的目标来调节负载的无功功率，从而实现功率因数的校正。
无源功率因数校正则是利用电容器或电抗器对电力系统进行补偿，从而提高功率因数。
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功率因数与无功补偿
发表时间：2009-11-25T11:02:58.357Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年7月上旬刊供稿作者：刘志军[导读] 功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一刘志军（河南巩义中孚实业有限公司博奥分公司电气项目部）摘要:企业电力系统中感性负荷居多，它们增加了系统中的无功吸收，减少了系统容量的有效利用，我们可以利用电容器组来补偿系统的无
功吸收，提高功率因数，合理利用系统设备容量。
关键词：功率因数无功功率有功功率 0 引言
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。
1 有功功率和无功功率
企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。
另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。
无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。
有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。
若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。
2 功率因数
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。
一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。
所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。
视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°；当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。
3 有功功率和无功功率的三角关系
上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。
无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。
这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负何的无功吸收？
4 提高功率因数的意义
由上述3可以看出，要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。
那就要提高用电设备的功率因数。
当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：①系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；②由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；③因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；④对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；⑤由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。
所以，我们必须提高供电系统的功率因数。
5 提高功率因数和无功补偿
企业的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加就地补偿电容，不但可以使线路及配电装置的输送电流减小，而且还可以减少有功损耗，减少初期的投资容量。
下面给出异步电动机的无功补偿计算公式，以供大家参考：设补偿前电动机的无功功率为Q1，补偿电容器后的无功功率为Q2，则补偿电容器的无功功率为: Qc=Q1-Q2=P1(tanφ1-tanφ2)= 式中：P1、P2为电动机运行时输入/输出的有功功率，η为电动机运行时的效率，φ1、φ2为电容器补偿前后的功率因数角。
补偿前的功率因数：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe为电动机额定负载时的功率因数，可从产品目录中查得，k为电机定子电流负载率，k=I1/Ie，其中I1为电机运行时的实测定子电流（A），Ie为电机的额定电流（A）。
补偿后的功率因数一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不经济，确定了所需补偿的无功功率Qc之后，那么补偿电容量C= 式中：f为电源频率（Hz），Ue为电机额定电压（V），Qc为电容补偿的无功功率（Var）。
注意：个别补偿的电容容量应根据电动机的功率、负载率及电网情况适当考虑，避免过补偿或欠补偿状态的出现。
6 补偿方式
工业企业中常用的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和单个补偿。
企业电力系统的补偿方式的选择，要视企业的具体情况而定。
比如：从无功就地平衡来说，单个补偿的效果最好（单个补偿应用于大容量、长期运行、无功功率需要较大的设备，或者输电线路较长的设备，不便于实现分组补偿的场合，这种方式可以减少配线电流，导线截面，配电设备的容量），不论采取什么样的补偿方式，补偿电容必须选择适当，而这一切都是为了提高电力系统的功率因数。
7结束语
根据功率因数进行的无功补偿可以有效的提高设备的利用效率，减小了企业的初期投资，对企业供用电的稳定性有着深远的意义。
参考文献：
[1]《电工实用手册》中国电力出版社.
[2]《电子报》2008年7月6日第27期《实用技术》.。