【文章內容簡介】 功補償。集中補償，主要是補償主變壓器本身的無功損耗，以及減少變電所以上輸電線路的無功電力，從而降低供電網絡的無功損耗。但不能降低配電網絡的無功損耗。因為用戶需要的無功通過變電所以下的配電線路向負荷端輸送。所以為了有效地降低線損，必須做到無功功率在哪里發(fā)生，就應在哪里補償。所以，中、低壓配電網應以分散補償為主。 ，以降損為主。 功率因數的產生主要是因為交流用電設備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當有功功率P一定時，如減少無功功率Q，則功率因數便能夠提高。在極端情況下，當Q=0時，則其力率=1。因此提高功率因數問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。 異步電動機的定子與轉子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負載率的大小無關。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數，變壓器不應空載運行或長其處于低負載運行狀態(tài)。 當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統(tǒng)計，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。 ，因此必須要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網功率因數提高的一些實用方法，使低壓網能夠實現無功的就地平衡，達到降損節(jié)能的效果。 提高功率因數的主要方法是采用低壓無功補償技術，我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。 （四）隨機補償 隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負荷。 隨機補償的優(yōu)點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護簡單、事故率低等。 （五）隨器補償 隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加。隨器補償的優(yōu)點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農網無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網損，具有較高的經濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。 （六）跟蹤補償 跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。 跟蹤補償的優(yōu)點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經濟性接近時，應優(yōu)先選用跟蹤補償方式。 （七）無功功率補償容量的選擇方法 無功補償容量以提高功率因數為主要目的時，補償容量的選擇分兩大類討論，即單負荷就地補償容量的選擇（主要指電動機）和多負荷補償容量的選擇（指集中和局部分組補償）。 （八）單負荷就地補償容量的選擇的幾種方法 ：Qc=(1/3)Pe [額定容量的1/3] ：從電氣計算日文雜志中查到：1/4~1/2容量計算考慮負載率及極對數等因素，按式（5）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現過補償。此法在節(jié)能技術上廣泛應用，對一般情況都可行，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態(tài)下，其補償效果較差。 ：由于電機極數不同，按極數大小確定經驗系數選擇容量 比較接近實際需要的電容器，采用這種方法一般在70%負荷時，~ 之間經驗系數表電機類型 一般電機 起重電機 冶金電機極數 2 4 6 8 10 8 10 補償容量（kvar/kw） ~ ~ ~ 電機容量大時選下限，小時選上限 ；電壓高時選下限，小時選上限Qc=P[√1/COS2φ11√1/COS2φ21] 實際測試比較準確方法此法適用于任何一般感性負荷需要精確補償的就地補償容量的計算。 ，可以按下式Qc≤ √3UeIo103 (kvar)Io空載電流=2Ie(1COSφe ) 瑞典電氣公司推薦公式QoQC若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1,則：QoQC 根據電機學知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導線較長，無功經濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。 ：Q= k(1 cos2φe )3UeIe103 (kvar)K為與電動機極數有關的一個系數極數： 2 4 6 8 10K值： （九）多負荷補償容量的選擇多負荷補償容量的選擇是根據補償前后的功率因數來確定。 ，其補償容量Qc按下式選擇：Qe=KmKj(tgφ1tgφ2)/Tm式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數，～。Tm為企業(yè)的月工作小時數；tgφtgφ2意義同前，tgφ1由有功和無功電能表讀數求得。 ，無功補償容量Qc按下式選擇：Qc=KnPn(tgφ1tgφ2)式中Kn為年平均有功負荷系數，～；tgφtgφ2意義同前。tgφ1可根據企業(yè)負荷性質查手冊近似取值，也可用加權平均功率因數求得cosφ1。 多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。但電氣設備不連續(xù)運轉或輕負荷運行時，會造成過補償，使運行電壓抬高，電壓質量變壞。因此這種方法選擇的容量，對于低壓來說最好采用電容器組自動控制補償，即根據負荷大小自動投入無功補償容量的多少，對高壓來說應考慮采取防過補償措施。 （十）無功補償的效益 在現代用電企業(yè)中，在數量眾多、容量大小不等的感性設備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網傳輸功率除有功功率外，還需無功功率?！?。企業(yè)消耗電網的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%,，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。 。提高功率因數對企業(yè)的直接經濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數規(guī)定了要求達到的不同數值，低于規(guī)定的數值，需要多收電費，高于規(guī)定數值，可相應地減少電費?？梢姡岣吖β室驍祵ζ髽I(yè)有著重要的經濟意義。 。對于原有供電設備來講，在同樣有功功率下，因功率因數的提高，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經過的變壓器、開關和導線等供配電設備都增加了功率儲備，從而滿足了負荷增長的需要；如果原網絡已趨于過載，由于功率因數的提高，輸送無功電流的減少，使系統(tǒng)不致于過載運行，從而發(fā)揮原有設備的潛力；對尚處于設計階段的新建企業(yè)來說則能降低設備容量，減少投資費用，在一定條件下，改善后的功率因數可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。 補償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補償后的電壓U2稍大于補償前電壓U1,為分析問題方便，可認為U2≈U1從而導出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,這樣線損 P減少的百分數為：ΔP%= (1I22/I12)100%=（1 COS2φ1/ COS2φ2） 100%～，由(2)式可求得有功損耗將降低20%～45%。 。以線路末端只有一個集中負荷為例，假設線路電阻和電抗為R、X,有功和無功為P、Q,則電壓損失ΔU為：△U=（PR+QX）/Ue103(KV) 兩部分損失：PR/ Ue→輸送有功負荷P產生的；QX/Ue→輸送無功負荷Q產生的；配電線路：X=（2~4）R，△U大部分為輸送無功負荷Q產生的變壓器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 變壓器△U幾乎全為輸送無功負荷Q產生的 可以看出，若減少無功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機的起動。因此，無功補償能改善電壓質量（一般電壓穩(wěn)定不宜超過3%）。但是如果只追求改善電壓質量來裝設電容器是很不經濟的，對于無功補償應用的主要目的是改善功率因數，減少線損，調壓只是一個輔助作用。 ，由于電流的下降，功率因數的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下：△S=P/ COSφ1[（ COSφ 2/ COSφ1）1]如一臺額定功率為155KW水泵的電機，，根據上面公式計算其增容量為：（155247。） [（ 247。）1]=24KVA第四節(jié) 采取適當措施，設法提高系統(tǒng)自然功率因數提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。　　(一)合理使用電動機；　　(二)提高異步電動機的檢修質量；　　(三)采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態(tài)時，定子繞組向電網吸取無功，在過勵狀態(tài)時，定子繞組向電網送出無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。　　異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是異步電動機同步化?！　?四)合理選擇配變容量，改善配變的運行方式：對負載率比較低的配變，一般采取撤、換、并、停等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。第五節(jié) 負荷無功補償原理無功功率的主要用戶是感應電動機和變壓器。減少無功功率需要量，提高設備自然功率因數，主要的途徑之一就是使電動機及變壓器的負載合理。通過大量事實表明，感應電動機及變壓器在空載和輕載時功率因數及效率都很低。所以，必須限制或避免感性負載的空載和輕載運行。也可適當控制運行電壓，減少無功用電，提高功率因數。但提高設備自然功率因數是有限的，一般還需在用戶端采用無功補償裝置，提高人為功率因數，才能達到我國電力設備的有關規(guī)定，即：。其無功補償裝置，一般是在用戶端并聯電容器或進相機(同步補償電動機)。一、感性負載端并聯電容器補償，感性負載用RL的串聯來等效。 補償原理圖當開關K斷開即沒有并聯電容器時，負載兩端的電壓U、功率因數cos、線路上流過的電流及無功功率為()： 向量圖 當開關K閉合，即投入適當電容時。 向量圖從矢量圖知：由于電容性電流Ic在相位上超前電壓900，這樣可以抵消一部分相位滯后電壓900的感性電流I1，這不僅使線路上的總電流由I1減少到I，而且使功率因數從 提高到。若通過此方法，將功率因數從 提高到，則可確定出所需的電容器的容量： ：從功率三角形可得所需補償的無功容量為： S2 Q2 Q1 S1 QC 功率三角形為了補償本單位的滯后的無功，用戶大多采用并聯電力電容器方法，但電容一旦投入后，它不隨感性負載的變化而變化，因為當負載發(fā)生變化時，電網上可能出現超前的無功或滯后的無功，即所謂過補償和欠補償問題。二、 感性負載端并聯同步補償機其補償的原理如下：同步補償機在正常勵磁、欠勵磁、過勵磁時，外加電壓U 、反向感應電動勢E、定子繞組上的電壓△： U E U U E ΔU E ΔU IT IT正常勵磁時 欠勵磁時 過勵磁時 ΔU、IT 關系圖從矢量圖可見：在正常勵磁時，E和U大小基本相等，相位相反，相互平衡，此時，同步補償機相當于電阻的作用；在欠勵磁時，定子繞組上的電壓△U超前于電流IT 約900，這時，同步補償機與純電感的作用類似；在過勵磁時，定子繞組上的電壓△U 滯后于電流IT 約900，此時，同步補償機與純電容的作用類似。既然在過勵磁時與電容器的作用類似，就可將同步補償機與用電端的感性負載并聯，以改善功率因數，：電感性負載 U I1 IT 同步補償機三、感性負載串聯電容器提高功率因數進行無功補償 提高功率因數的電路圖和向量圖從相量圖可知：感性負載串聯電容器同樣達到提高功率因數，補償無功功率的目的，在實際工程中也有采用此方法來提高功率因數的，但此種方法將改變負載原來的工作狀態(tài)，所以采用較少。第六節(jié) 低壓無功補償方式一、線路補償線路補償即將戶外并聯電容器安裝在架空線路上，以提高電網功率因數，達到降損升壓的目的。這種補償主要應用在10kV等級電網中。由于配電線路上安裝的并聯電容器遠離變電站，容易出現保護不易配置，控制成本高，維護工作量大，受安裝環(huán)境