为什么要进行无功补偿？无功补偿的原理、办法是什么？

　　人们对有功功率相对简略了解，因为它能做功、发生热量、带动电机旋转等。例如，当沟通电经过纯电阻时，电流能使电阻发热，即电能转换成热能，是实实在在能感触得到的能量。但“无功功率”一般则难于了解，它仅存在于沟通电中，直流电不存在无功功率的问题。例如，当沟通电流经过纯电容或纯电感负载时并不做功，也便是说纯电容或许纯电感负载不耗费有功功率，但在它们中流过的电流以及对应电压就形成了沟通功率，这种沟通功率即称为无功功率。理论上讲，无功功率是不做工的，当然它不应该发生光和热，更不能带动电机的旋转。

　　往往咱们遇到的负载很少有纯理性或纯容性的，一般都是混合性负载，这样电流在经过它们的时分，有部分功率能做功，有部分功率不能做功，不能做功的功率便是无功功率，为了直观的表现无功功率和有功功率的联系，人们选用功率因数的概念来表述电能的利用率。功率因数越挨近1，阐明有功功率的占比高，电能的利用率高；反之，功率因数越挨近0，阐明有功功率的占比低，电能的利用率则低。为了进步电能的利用率，就提出了“无功补偿”的概念。

　　了解了无功功率、有功功率、功率因数的概念，也知道了无功补偿的底子意图便是进步电能利用率。接下来咱们具体剖析下：为什么要进行无功补偿、无功补偿的原理是什么、补偿办法有哪些以及补偿经济性的剖析等。

　　无功功率绝不是无用功率，在沟通供电体系中，电感和电容都是的负载，如电动机、变压器等铁磁性负载，假如没有理性无功的励磁，设备无法正常作业，比方定间隔送电的线路自身，便是容性负载，只要是送电傍边就会相当于电容器在作业。那么也便是说在沟通供电体系中，无功的存在对能量的传输和交流有着巨大含义，不行短少，或许说脱离无功功率的交流体系就不能正常作业。

　　那么，许多的无功由哪里来？体系中许多的无功负载，特别是理性无功负载，正常来讲，这些负载所吸收的无功功率是由发电厂供应的，也便是说发电机在作业时就会向体系开释有功电能，一起对理性负载供应相应的无功电能。发电机工作时必需要坚持恰当的无功输出，假如没有无功输出就会对发电体系形成破坏性的影响,也便是说保护体系的无功平衡至关重要。

　　当体系中无功功率需求增大时，假如不在体系人为地设备无功补偿设备，发电厂要经过调相的办法来加大无功功率输出，因为发电机的容量是有限的，那么就势必要削减有功功率的输出量，也便是下降发电机的输出才能，为满意用电的要求，发电机、供电线路和变压器的容量需增大，这样不只添加供电出资、下降设备利用率，也将添加线路损耗。

　　为了下降发电厂的无功供应压力，咱们在供电体系中理性负载耗费较大的点投入相应的电容器来为理性负载供应无功功率，这样就极大的减轻了发电厂的无功供应压力。用户应在进步用电天然功率因数的基础上，规划和装设无功补偿设备，并做到随其负荷和电压改变及时投入或切除，防止无功倒送。一起将用户的功率因数到达相应的规范，以防止供电部分加收力率电费。因而，不管对供电部分仍是用电部分，对无功功率进行主动补偿以进步功率因数，防止无功倒送，对节省电能、进步工作质量都具有十分重要的含义。

　　一般在体系中所说的无功负载大部分是理性无功负载，把具有容性功率负荷的设备与理性功率负荷并联接在同一电路，当理性无功负载吸收能量时，容性负载开释能量，而理性负载开释能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在容性负载和理性负载之间交流，这样容性负载所吸收的无功功率能够沉着性负荷设备输出的无功功率中得到补偿，无功功率就地平衡掉，以下降线路丢失，进步带载才能，下降电压丢失及缓解发电厂的供电压力，这便是无功补偿的基本原理。

　　纯电感负载中电流IL滞后电压90°，其功率称为理性无功功率；而纯电容负载中电流Ic则超前电压90°，其功率称为容性无功功率。

　　电容中的电流与电感中的电流相位相差180°,能够彼此抵消。电力体系中的负载大部分是理性负载，因而总电流I将滞后电压一个视点Φ1,假如将并联电容器与负载并联，这时I′＝I+IC,电容器的电流将抵消一部分电感电流，然后使总电流从I下降到I′，相位角由Φ1削减为Φ2,能够进步功率因数，无功就地得到管理。

　　依照补偿并网点PCC点电压等级不同，可分为高压补偿、中压补偿、低压补偿；

　　依照补偿点在输配电体系中的方位不同，可分为设备侧就地补偿、区域部分补偿、变电所会集补偿；

　　依照补偿设备类型，可分为投切电容器补偿（FC补偿）、机械旋转类补偿（如：同步调相机、同步发电机、同步电动机）、停止类无功补偿（停止无功补偿器：晶闸管投切电容TSC、晶闸管操控电抗器TCR、磁控电抗器MCR；停止同步补偿器STATCOM；停止无功发生器SVG）、复合类无功补偿（FC+TCR、FC+MCR、FC+STATCOM）等。

　　接下来首要针对低压0.4KV体系补偿点方位不同，无功补偿的办法做个简略介绍。

　　设备侧就地补偿便是对单台用电设备所需的无功就近补偿的办法，把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路，用同一台开关操控，一起投运或断开。这种补偿办法的作用最好，电容器挨近用电设备，就地平衡无功电流，可防止无负荷时的过补偿，使供电质量得到确保。这种补偿办法常用于高低压电动机等用电设备。但这种补偿办法在用户设备非接连工作时，电容器利用率低，不能充分发挥其补偿效益。

　　区域部分补偿是将电容器分组设备在车间配电室或变电所各分路的出线上，它能够依据体系负荷的改变投入或切除电容器组，补偿作用也比较好，但造价相对较高。

　　变电所会集补偿是一切电容器组会集设备在变电所的一次或二次侧的母线上。这种补偿办法设备简略，工作牢靠，能够会集补偿低压0.4KV体系的无功功率，关于变压器原边（一般是10KV计量点）功率因数的进步有比较直接的作用，这类补偿办法是当时选用最为广泛，性价比相对比较高的计划。

　　依照补偿设备类型细分的设备就十分多了，一般都是依照现场实践工作设备类型，各个补偿设备工作都各有利弊，在本文中咱们首要针对市场上0.4KV配电体系中运用最为广泛的两类产品——投切电容器补偿（FC补偿）和停止无功发生器（SVG补偿），在此给我们做个简略的介绍。

　　投切电容器补偿也便是传统的并联电容器补偿办法，他的原理是经过添加容性无功补偿负载的理性无功需求，进步负载电压的稳定性，进步功率因数。

　　因为前期并联电容器的投切是经过接触器来完成，接触器动作时刻都是秒级，所以它的丧命缺陷是：合闸涌流大，严峻的状况下能够到达补偿电容器额定电流的50-100倍，会发生较大的弧光，形成电容器和接触器的损坏。依据现场负载实践工作状况，市场上逐步呈现同步开关、复合开关、晶闸管开关等代替接触器的计划，在电压过零点合闸、电流过零点堵截方面有了很大的进步，大大下降了投切涌流导致的设备损坏。

　　为了投切操控智能化、收集体系数据多元化、保护功用多样化、设备保护简略化，近些年又衍生出了另一类投切电容器补偿——智能电容，比较于传统的电容补偿，它具有多项技能功用是传统电容器无法完成的。别的，跟着负载设备电力电子化，配电体系谐波影响不容忽视，特别对电容的影响，所以针对谐波的影响，FC补偿也做了许多相关改进，比方提出串抗率的概念，什么状况下用6%、7%的串抗率？什么状况下用13%、14%的串抗率？这部分内容后期做专题进一步解说。

　　停止无功发生器是一种用于补偿无功的新式电力电子设备，它能对巨细改变的无功以及负序进行快速和接连的补偿，其运用可战胜FC补偿器等传统的无功补偿器呼应速度慢、补偿作用不能准确操控、简略与电网发生并联谐振和投切震动等缺陷。

　　依据《功率因数调整电费办法》的告诉内容，不难发现，功率因数以0.9为规范值的力率调整规则，进步功率因数能够削减总电费的交纳，乃至功率因数高于0.9的配电用户，还能取得电力公司力率调整的奖赏费用。

　　经过合理的补偿，，使计量点的功率因数到达国家规范的要求，能够消除力率电费，然后使电力用户电费开销大幅度下降。

　　动态无功功率补偿设备的有功节能仅仅下降了补偿点至发电机之间的供配电的损耗。所以高压网侧的无功补偿不能削减低压阀侧的损耗，亦不能使低压供电变压器的利用率进步，依据最佳补偿理论，就地动态无功功率补偿节能作用最为显着。

　　别的，市场上许多补偿设备宣扬“节能”“省电”等等概念，也基本上都是从无功补偿下手，进步功率因数，削减力率罚款，或许由力率罚款转化为力率奖赏的办法，终究完成为配电用户省钱的意图。所以关于无功补偿，在天然界能量传递的视点知道的话，严厉讲并不归于“节能”“省电”领域，可是实实在在能够给配电用户省钱。

　　合理的补偿能够有用的下降体系电流，以体系天然功率0.7为例，如经过补偿设备将体系功率因数进步到挨近1的水平，体系电流将下降30%左右，即线路和变压器的损耗可降为P=I2R＝(1-30%)2R=0.49R，即线%。用电企业的天然功率因数一般在0.7左右，功率因数从0.7进步到0.95以上线损下降率和变压器的铜损下降率如下表：

　　下降线路及变压器损耗，节省有功电度，是重要的节能办法。如在石业中，线路比较长，并且比较复杂，那么能够经过添加无功补偿设备来下降工作电流，然后下降线路损耗，节省有功电度，节能作用显着。

　　因为补偿设备能够有用的下降体系电流和视在功率，故能够有用的下降电网建设中一切相关设备的容量，然后下降电网建设中的出资。功率因数在0.7左右的体系，因为有用的补偿可使体系电流下降30%，即进步发电厂、变配电设备30%的带载才能。

　　假如变压器及线路小容量缺乏时，能够经过设备无功补偿设备的办法处理。设备无功补偿设备能够使无功功率就地平衡，然后减小流过线路及变压器的电流，减缓导线及变压器的绝缘老化速度，延伸运用寿命。一起能够开释变压器及线路的容量，添加变压器及线路带负荷才能。如，有一台100KVA变压器，现在负载率为85%，COSΦ=0.7。假如加装无功补偿设备，可使变压器开释30%的带载量，用户可在变压器不增容的状况下，添加负载，进行扩大再生产。

　　因为体系存在的许多理性负载将形成供电线路压降，特别在供电线路结尾更为严峻，经过合理的补偿能够有用的缓解线路压降，改进电能质量。

　　因为体系的感抗远远大于阻抗，从上式中能够看到,无功的改变会引起电压发生很大的改变。当线路中，无功功率Q减小今后，电压丢失也就削减了。

　　关于供电线路结尾电压一般较低，可经过添加无功补偿设备来进步线路结尾电压，运用记设备安全牢靠工作。

　　另一方面，跟着工业的开展，许多的自控设备及非线性负载的运用，使许多谐波在供配电网络中的活动，污染电网。经过合理的装备补偿滤波设备，按捺或大幅度下降谐波对供电体系和用电设备的影响是改进电能质量的首要手法之一。

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