无功补偿无功补偿无功补偿无功补偿相关知识相关知识相关知识相关知识 一一一一

无功补偿无功补偿无功补偿无功补偿相关知识相关知识相关知识相关知识一一一一、、、、无功补偿无功补偿无功补偿无功补偿基础知识基础知识基础知识基础知识在电力系统的输、变、配电设备和用电设备中所消耗的功率分为两种：一是把电能转换为机械能、光能、热能、化学能并在用电设备中真实消耗掉的功率，称有功功率；二是为了在变压器或电动机电感线圈中产生和维持磁场以及在电容中维持电场所消耗的功率，称无功功率。

1、什么叫无功？电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量交换而占有的电网容量叫无功。

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。

2、无功功率有那些危害？无功功率不做功，但占用电网容量和导线截面积，造成线路压降增大，使供配电设备过载，谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡颠覆。

3、什么是动态无功补偿？动态无功补偿是根据电网中动态变化的无功量实时快速地进行补偿。

4、进行就地动态补偿的意义是什么？就地动补的意义是能将用电设备至发电厂全程供配电设备、线路、都得到补偿，降损节能效果显著，特别是低压线路及变压器的损耗大幅度降低，企业和用户直接受益。

5、动态补偿与静态补偿的主要区别及优点是什么？静态补偿投切速度慢，不适合负载变化频繁的场合，容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动，损坏用电设备；并且有触点投切设备寿命短，噪声大，维护量大，影响电容器使用寿命。

动态补偿可对任何负载情况进行实时快速补偿，并有稳定电网电压功能，提高电网质量，无触点零电流投切技术增加了电容器使用寿命，同时具备治理谐波的功能。

二二二二、、、、无功补偿无功补偿无功补偿无功补偿节能效益分析节能效益分析节能效益分析节能效益分析1、降低系统传输总电流，从而提高变压器的负载能力。

2、无功补偿改善电能质量，延长用户电气设备的使用寿命，提高企业产品的出成率。

电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。

即安装补偿电容后电压损失减小了,由于越靠近线路末端，线路的电抗X越大，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。

3、无功补偿降低电能损耗，减少输电线路及变压器的发热损耗。

安装无功补偿主要是为了降损节能。

为了满足无功功率的需要，使电网功率因数达到规定的要求，应在电力网中适当地方装设足够容量的无功补偿设备。

4、无功补偿挖掘发供电设备潜力，增加变压器及输电线路的利用率，从而减少设备投资费用。

5、无功补偿减少用户电费支出。

(1)可以避免因功率因数低于规定值而受“罚”。

(2)可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。

三三三三、、、、合理配置合理配置合理配置合理配置无功补偿无功补偿无功补偿无功补偿1111、、、、提供无功功率的途径大致有以下几种提供无功功率的途径大致有以下几种提供无功功率的途径大致有以下几种提供无功功率的途径大致有以下几种：：：：(1)同步发电机：调整励磁电流，使其在超前功率因数下运行，输出有功功率的同时输出无功功率；
(2)同步电动机：与同步发电机一样可提供无功；(3)同步调相机：当同步电机空载运行而仅向电网输送无功功率时，便被称为调相机。

(4)静止无功补偿装置：早期为饱和电抗器型的，目前较先进的采用了自换相变流电路。

(5)并联电容器：可提供超前的无功功率以补偿感性负荷，多装于降压变电所，还可就地补偿。

在配网中，无论是工业负荷还是民用负荷，大多为感性，所有感性负荷都要消耗无功功率，所以往往采用电容器补偿的方式。

尤其是在400V的低压配网中，由于并联电容器简单经济，再配以智能型的无功功率补偿控制器，使得补偿方式方便灵活，补偿容量更趋合理。

2、、、、无功补偿的合理配置原则无功补偿的合理配置原则无功补偿的合理配置原则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。

首先要满足整个县局电网的无功电力平衡，其次要满足变电所，10kV配电线路的无功电力平衡。

如果无功电源的布局，补偿容量和补偿位置选择不合理，局部地区的无功电力不能就地平衡，就会造成不同分区之间无功电力的长途输送和交换，使电网的功率损耗和电能损耗增加。

因此，在规划过程中，要在总平衡的基础上，研究各个局部的补偿方案，求得最优化的组合，才能达到最佳的补偿效果。

(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。

利用并联电容器进行无功补偿，其主要目的是为了达到无功电力就地平衡，减小网络中的无功损耗，以降低线损。

与此同时，也可以利用电容器的分组投切，对电压进行适当的调整，这是补偿的辅助目的。

在一般情况下，以降损为主，调压为辅。

3、、、、正确正确正确正确配置无功补偿配置无功补偿配置无功补偿配置无功补偿。

(1)《全国供用电规则》和水利电力部颁发的《电力系统电压和无功电力管理条例》（试行）中均规定：高压供电的工业用户，功率因数应在0.9以上；其它100kV A（kV）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数在0.85以上；趸售和农业用电，功率因数为0.80。

达不到以上标准时，用户应尽快采取措施，提高功率因数。

投资省、运行简便、可靠性高、见效快的措施是装设静电电容器。

提高功率因数所需要的补偿设备容量，即为得到所需要的cosφ，每千瓦有功功率所需无功功率补偿容量（千乏）可按表1所列数据求出。

表 1 无功功率补偿容量（kvar）补偿前补偿后cosφ2 cosφ1 0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92
0.94 0.96 0.98 1.0 0.40 1.54 1.60 1.65 1.70 1.75 1.81 1.87 1.93 2.00 2.09 2.29 0.42 1.41 1.47 1.52
1.57 1.62 1.68 1.74 1.80 1.87 1.96
2.16 0.44 1.43 1.34 1.39 1.45 1.50 1.55 1.61 1.68 1.75 1.84
2.04 0.46 1.18 1.24 1.29 1.38 1.39 1.45 1.50 1.57 1.64 1.73 1.93 0.48 1.08 1.13 1.16 1.23 1.29 1.34 1.40 1.46 1.54 1.62 1.81 0.50 0.98 1.04 1.09 1.14 1.19 1.25 1.31 1.37 1.44 1.53 1.73 0.52
0.89 0.94 0.96 1.05 1.10 1.16 1.21 1.28 1.35 1.44 1.64 0.54 0.81 0.86 0.91 0.97 1.02 1.07 1.13
1.20 1.27 1.37 1.56 0.56 0.73 0.78 0.83 0.89 0.94 0.99 1.05 1.12 1.19 1.28 1.48 0.58 0.66 0.71
0.76 0.81 0.87 0.92 0.98 1.04 1.12 1.20 1.41 0.60 0.58 0.64 0.69 0.74 0.79 0.85 0.92 0.97 1.04
1.13 1.33 0.62 0.52 0.57 0.62 0.67 0.73 0.78 0.84 0.90 0.98 1.06 1.23 0.64 0.45 0.50 0.56 0.61 0.66 0.72 0.77 0.84 0.91 1.00 1.20 0.66 0.36 0.44 0.49 0.55 0.60 0.65 0.71 0.78 0.85 0.94 1.14 0.68 0.33 0.38 0.43 0.48 0.54 0.59 0.65 0.71 0.79 0.88 1.08 0.70 0.27 0.32 0.38 0.43 0.48 0.54 0.59 0.66 0.73 0.82 1.02 0.72 0.21 0.27 0.31 0.37 0.42 0.48 0.54 0.60 0.67 0.76 0.96 0.74 0.16 0.21 0.26 0.31 0.37 0.42 0.48 0.54 0.62 0.71 0.91 0.76 0.10 0.16 0.21 0.26 0.31 0.37 0.43 0.49 0.56 0.65 0.85 0.78 0.05 0.11 0.16 0.21 0.26 0.32 0.38 0.44 0.51 0.60 0.80 0.80 0.05 0.10 0.16 0.21 0.27 0.33 0.39 0.46 0.55 0.75 0.82 0.05 0.10 0.16 0.23 0.27 0.33 0.39 0.49 0.70 0.84 0.05 0.11 0.16 0.22 0.28 0.35 0.44 0.65 0.86 0.06 0.11 0.17 0.23 0.30 0.39 0.59 0.88 0.06 0.11 0.17 0.25 0.33 0.54 0.90 0.06 0.12 0.19 0.28 0.48 表1的使用方法如下：功率因数cosφ，从0.4~0.9提高到0.8~1.0时，可查表中对应于补偿前后两个cosφ值的一个数据，即为每千瓦有功功率所需无功补偿设备的容量千乏。

例如cosφ从0.7提高到0.9，每
千瓦有功功率所需无功补偿设备容量为0.54千乏。

(2)注意事项确定无功补偿容量时，应注意以下两点：①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。

②功率因数越高，每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到
0.95就是合理补偿。

4、、、、无功补偿无功补偿无功补偿无功补偿投资投资投资投资效益分析效益分析效益分析效益分析究竟负荷的功率因数提高到什么程度才经济合理，这一问题关系到安装补偿设备的经济效果和补偿设备经济合理布置两个方面。

现简单举例如下：某普通工业用户某普通工业用户某普通工业用户某普通工业用户变压器容量为变压器容量为变压器容量为变压器容量为160kV.A，，，，其其其其用电设备有功功率为用电设备有功功率为用电设备有功功率为用电设备有功功率为100kW，，，，本月有功电量为本月有功电量为本月有功电量为本月有功电量为5万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦.时时时时，，，，无功电量为无功电量为无功电量为无功电量为5万千瓦万千瓦万千瓦万千瓦.时时时时。

1、该用户本月的功率因数为多少？2、要想达到国家规定标准，应至少安装容量为10kvar电容器组多少组？3、无功补偿电容器组投资约为2500元/10kvar，若按功率因数0.90对用户用电设备进行无功补偿改造，则多长时间其无功补偿投资可简单收回（不考虑用户用电量变化，不考虑投资利息会回报，普通工业电价按0.8元/千瓦.时计算）？解：根据已知条件，可计算（1）该用户本月的功率因数为Cosφ＝有功电度/sqrt（有功电度2＋无功电度2）＝5/sqrt（52＋52）=0.707 （注：“sqrt”为开方）（2）根据国家规定，该用户执行的功率因数标准为0.9，应安装无功补偿装置容量为Q＝P{sqrt(1/ cos2φ1-1)- sqrt(1/ cos2φ2-1)} ＝100×{sqrt(1/ 0.7072-1)- sqrt(1/0.92-1)} ＝51.6（kvar）（注：cosφ1为原功率因数，cos φ2为补偿后功率因数）或：按上所述查表1的，功率因数从0.707提高到0.9，100 kW 有功功率所需无功补偿设备容量约为100×0.54＝54 kvar。

应至少安装10kvar电容器组6组。

（3）原该用户功率因数为0.707，根据国家标准，该用户执行的功率因数标准为0.9，查表得该用户的功率因数调整率为+9.5％，则有：补偿以前月奖惩电费＝50000×08×（0.095）＝3800元则投资回收期为：2500×6/3800=4 无功设备投入使用后4个月就可收回全部无功补偿投资。

上面仅仅是无功补偿提高功率因数角度计算的效益；如果计及降低输配电网损耗、功率因数调整电费，以及节约建设投资、改善电压质量等方面因素，其经济效益更加可观。