無(wú)功補(bǔ)償原理 _無(wú)功補(bǔ)償需求量計(jì)算公式_有功功率和無(wú)功功率的關(guān)系

　　無(wú)功功率補(bǔ)償，是一種在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境的技術(shù)。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。詳細(xì)介紹了無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹怼⒁饬x、投切方式、線(xiàn)路、控制器、高低壓裝置、補(bǔ)償方式、存在的問(wèn)題等。

　　無(wú)功補(bǔ)償原理

　　無(wú)功功率補(bǔ)償Reac tive power compensation，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。

　　無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹恚弘娋W(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率：直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">機(jī)械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱(chēng)為有功功率;二是無(wú)功功率：不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱(chēng)為無(wú)功功率（如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能）。

　　當(dāng)電網(wǎng)電壓的波形為正弦波，且電壓與電流同相位時(shí)，電阻性電氣設(shè)備如白熾燈、電熱器等從電網(wǎng)上獲得的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I。

　　電感性電氣設(shè)備如電動(dòng)機(jī)和變壓器等由于在運(yùn)行時(shí)需要建立磁場(chǎng)，此時(shí)所消耗的能量不能轉(zhuǎn)化為有功功率，故被稱(chēng)為無(wú)功功率Q。此時(shí)電流滯后電壓一個(gè)角度φ。在選擇變配電設(shè)備時(shí)所根據(jù)的是視在功率S，即有功功率和無(wú)功功率的矢量和：

　　無(wú)功功率為：

　　有功功率與視在功率的比值為功率因數(shù)：

　　cosf=P/S

　　無(wú)功功率的傳輸加重了電網(wǎng)負(fù)荷，使電網(wǎng)損耗增加，系統(tǒng)電壓下降。故需對(duì)其進(jìn)行就近和就地補(bǔ)償。并聯(lián)電容器可補(bǔ)償或平衡電氣設(shè)備的感性無(wú)功功率。當(dāng)容性無(wú)功功率QC等于感性無(wú)功功率QL時(shí)，電網(wǎng)只傳輸有功功率P。根據(jù)國(guó)家有關(guān)規(guī)定，高壓用戶(hù)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9以上，低壓用戶(hù)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.85以上。

　　如果選擇電容器功率為Qc，則功率因數(shù)為：

　　cosf= P/ （P2 + （QL- QC）2）1/2

　　在實(shí)際工程中首先應(yīng)根據(jù)負(fù)荷情況和供電部門(mén)的要求確定補(bǔ)償后所需達(dá)到的功率因數(shù)值，然后再計(jì)算電容器的安裝容量：

　　Qc = P（tanf1 - tanf2）=P〔（1/cos2f1-1）1/2-（1/cos2f2-1）1/2〕

　　式中：

　　Qc一電容器的安裝容量，kvar

　　P一系統(tǒng)的有功功率，kW

　　tanf1--補(bǔ)償前的功率因數(shù)角， cosf1--補(bǔ)償前的功率因數(shù)

　　tanf2--補(bǔ)償后的功率因數(shù)角， cosf2--補(bǔ)償后的功率因數(shù)［1］

　　在大系統(tǒng)中，無(wú)功補(bǔ)償還用于調(diào)整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

　　在小系統(tǒng)中，通過(guò)恰當(dāng)?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償方法還可以調(diào)整三相不平衡電流。按照wangs定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉(zhuǎn)移有功電流。因此，對(duì)于三相電流不平衡的系統(tǒng)，只要恰當(dāng)?shù)卦诟飨嗯c相之間以及各相與零線(xiàn)之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數(shù)均補(bǔ)償至接近1，而且可以使各相的有功電流達(dá)到平衡狀態(tài)。

　　無(wú)功補(bǔ)償?shù)木唧w實(shí)現(xiàn)方式：把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償。

　　無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x：

　　⑴ 補(bǔ)償無(wú)功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

　?、?減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，例如當(dāng)功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí)，裝1Kvar電容器可節(jié)省設(shè)備容量0.52KW;反之，增加0.52KW對(duì)原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此，對(duì)新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無(wú)功補(bǔ)償，便可以減少設(shè)計(jì)容量，從而減少投資。

　?、?降低線(xiàn)損，由公式ΔΡ%=（1-cosθ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ為補(bǔ)償后的功率因數(shù)，cosθ為補(bǔ)償前的功率因數(shù)則：

　　cosΦ》cosθ，所以提高功率因數(shù)后，線(xiàn)損率也下降了，減少設(shè)計(jì)容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線(xiàn)損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟(jì)效益的重要指標(biāo)，規(guī)劃、實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償勢(shì)在必行。