无功补偿原理

13-10-7 无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,孝感电力变压器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°.而电流在孝感电力变压器元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与孝感电力变压器电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装孝感电力变压器元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,
　　无功补偿的具体实现方式：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，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。无功补偿的意义：
　　⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。
　　⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar孝感电力变压器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
　　⑶降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：
　　cosΦ>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
　　电网中常用的无功补偿方式包括：
　　① 集中补偿：在高配电线路中安装并联孝感电力变压器组；
　　② 分组补偿：在配电变压器侧和用户车间配电屏安装并联补偿孝感电力变压器；
　　③ 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联孝感电力变压器等。
　　加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
　　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，每千伏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
　　就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式：
　　⑴因孝感电力变压器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。
　　⑵有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
　　无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：Q≤UΙ0式中：Q---无功补偿容量（kvar）；U---电动机的额定电压（V）；Ι0---电动机空载电流（A）；但是无功就地补偿也有其缺点：不能全面取代集中补偿和分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：集中补偿、分组补偿和就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的孝感电力变压器安装容量比其它两种方式要大，孝感电力变压器利用率也低。集中补偿和分组补偿的孝感电力变压器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。