无功补偿 无功补偿装置
2021.08.21
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。加装无功补偿装置 。
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。按照王氏定理 ：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1，而且可以使各相的有功电流达到平衡状态 。
加装无功补偿装置基本概念
1． 无功补偿的原理：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路 ，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，容性负荷吸收能量 ，能量在两种负荷之间交换。这样 ，感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿 ，这就是无功补偿的原理 。[1]
2． 有功功率 ：有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率 ，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率 。单位：瓦（W）或千瓦（KW）
3． 无功功率 ：无功功率比较抽象 ，它是用于电路内电场与磁场的交换 ，并用来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 。单位：乏（var）或千乏(Kvar)
4． 感性无功功率：电动机和变压器在能量转换过程中建立交变的磁场 ，在一个周期内吸收和释放的功率相等，这种功率叫感性无功功率 。单位（Kvar）
5． 容性无功功率：电容器在交流电网中接通时，在一个周期内,上半周期的充电功率与下半周期的放电功率相等 ，而不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率 。单位（Kvar）
6．视在功率 ：电纯阻性电路中电压和电流是同相位的 ，电压和电流的乘积为有功功率；但在感性或容性电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负荷实际吸收的电功率，而是表面的数值，称为视在功率 。单位（KVA）
7．无功功率的作用：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，那么 ，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 。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。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理 。
8．无功功率对供、用电产生一定的不良影响 ，主要表现在 ：
(1)降低发电机有功功率的输出 。
(2)降低输 、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加 。
(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
9．功率因数：电网中的电力负荷如电动机 、变压器等 ，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差 ，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况 、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标 。
三相功率因数的计算公式为 ：cosφ= =
式中cosφ——功率因数 ；
P——有功功率 ，kW ；
Q——无功功率,kVar；
S——视在功率,kVA ；
U——用电设备的额定电压,V；
I——用电设备的运行电流,A。
功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。
(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。
(2)瞬时功率因数 ：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型 、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。
(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值 ，其计算公式=
10．力率电费：全国供用电规则规定 ，在电网高峰负荷时 ，用户的功率因数应达到的标准为 ：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户 ，功率因数为0.90以上 ，其它100KVA及以上的电力用户和大中型电力排灌站 ，功率因数为0.85以上；农业用电功率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述规定的用户 ，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其加收一部分电费，这部分加收的电费称为力率电费。
11.提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置、加装无功补偿装置。
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。按照王氏定理 ：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1，而且可以使各相的有功电流达到平衡状态 。
加装无功补偿装置基本概念
1． 无功补偿的原理：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路 ，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，容性负荷吸收能量 ，能量在两种负荷之间交换。这样 ，感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿 ，这就是无功补偿的原理 。[1]
2． 有功功率 ：有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率 ，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率 。单位：瓦（W）或千瓦（KW）
3． 无功功率 ：无功功率比较抽象 ，它是用于电路内电场与磁场的交换 ，并用来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 。单位：乏（var）或千乏(Kvar)
4． 感性无功功率：电动机和变压器在能量转换过程中建立交变的磁场 ，在一个周期内吸收和释放的功率相等，这种功率叫感性无功功率 。单位（Kvar）
5． 容性无功功率：电容器在交流电网中接通时，在一个周期内,上半周期的充电功率与下半周期的放电功率相等 ，而不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率 。单位（Kvar）
6．视在功率 ：电纯阻性电路中电压和电流是同相位的 ，电压和电流的乘积为有功功率；但在感性或容性电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负荷实际吸收的电功率，而是表面的数值，称为视在功率 。单位（KVA）
7．无功功率的作用：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，那么 ，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 。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。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理 。
8．无功功率对供、用电产生一定的不良影响 ，主要表现在 ：
(1)降低发电机有功功率的输出 。
(2)降低输 、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加 。
(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
9．功率因数：电网中的电力负荷如电动机 、变压器等 ，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差 ，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况 、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标 。
三相功率因数的计算公式为 ：cosφ= =
式中cosφ——功率因数 ；
P——有功功率 ，kW ；
Q——无功功率,kVar；
S——视在功率,kVA ；
U——用电设备的额定电压,V；
I——用电设备的运行电流,A。
功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。
(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。
(2)瞬时功率因数 ：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型 、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。
(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值 ，其计算公式=
10．力率电费：全国供用电规则规定 ，在电网高峰负荷时 ，用户的功率因数应达到的标准为 ：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户 ，功率因数为0.90以上 ，其它100KVA及以上的电力用户和大中型电力排灌站 ，功率因数为0.85以上；农业用电功率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述规定的用户 ，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其加收一部分电费，这部分加收的电费称为力率电费。
11.提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置、加装无功补偿装置。
