低压无功补偿的原理

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wangs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。

　　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,电容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°.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,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电容器可节省设备容量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：在高低压配电线路中安装并联电容器组； 　　② 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器； 　　③ 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。 　　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因电容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：⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿；众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，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。

　　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,电容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°。而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°。

　　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。

呵呵
以前回答过，请看看这里吧：http://zhidao.baidu.com/question/365700212.html?oldq=1
还有一个提高版的，在这里：http://zhidao.baidu.com/question/358768124.html?oldq=1

【提高版｝
无功不是在一个周期内没有被损耗么？为什么还有无功损耗这种说法。另外既然在一个周期内，无功为0，为什么他的功率P=W/T不是0？ 它的定义不是无功设备与电网交换能量的速率么？那这个无功功率是怎么求出来的？难道是dw/dt ?如果是这样的话，那么其应该是一个瞬时功率才对呀，电力系统中的那些功率都应该是一个稳态功率才对吧。另外既然说在前半周期内电源向无功设备发出功率，后半周期内无功设备向电源返回功率，为什么我觉得在计算时只觉得一直在发出，从来没有返回呢？另外无功补偿器是只发出无功，而没有无功返回么？那这样无功都被彻底的散失掉了么？

2011-12-26 13:43 最佳答案
呵呵
你问的问题很有代表性，非常好！这是好多人迷惑的问题。
先说“损耗”一词，我认为是大多数文献，把“需要”和“损耗”用混了。这都是以前的翻译惹的祸，要么是他们不熟悉术语，要么就是没有学好中文。
实际上，用电设备是“需要”无功功率，并没有消耗无功功率，所以，说无功功率损耗，是不严密的。

其次，说无功功率的实质：无功功率，是用电设备建立电场、磁场的那部分功率，是发电设备给出的实实在在发出的能量。它在用电设备建立电场或磁场以后，就一直以电场磁场型式存在，储存在用电设备和电网中的。所以无功功率的做功＝0，也就是没有做功，没有损耗。这里要明晰一个概念：无功功率做功＝0，不是无功功率＝0。做功，是功率与时间的积分（乘积）。
无功功率是怎么求出来的？可以用Q＝dw/dt，这得到瞬时无功功率。也可以用电压乘无功电流得到，得到的是有效值的无功功率。无功功率本身就是一个瞬时功率。不过我们在工程中，需要平均的无功功率，或者有效值的无功功率。瞬时无功功率是一个时间的函数，工程上使用不方便。

第三，所有的无功补偿装置，既发出无功功率，也吸收无功功率。你说的没有返回，应该是一个误解。这个问题，简单的可以从电容补偿来理解。有源补偿，也是一样的。

最后，说说无功功率造成的线路损耗。理论上无功功率是不会损耗的，但是电网和设备之间交换无功功率，必定有电流流来流去，会导致线路发热，这是实实在在的线路损耗，只是损耗较少，工程上通常忽略不计了。不过大范围的计算，这个损耗还是不少的，所以国家要求尽量就地补偿，就是为了减少线路损耗。深圳奥特的就地补偿装置，也是为了减少线路损耗而涉及生产的。

追问
再问个问题，既然无功没有被损耗，那么调相机啊，发电机之类的只要一开始发好够设备使用的无功不就完了么，干嘛要一直发无功啊
回答
呵呵
实际上，这里发出的无功，是前半个周吸收回来的，这是电网中无功功率的储存方式，每个需要无功功率的设备，都是这样，半个周波中发出无功功率，后面半个周波吸收无功功率。
就是因为这些发电设备（电网设备）需要把一部分容量用来储存无功，从而导致系统的功率因数的降低，为了减少电网储存无功，就要求用户自己做无功补偿，把无功功率储存在用户端，减少发电设备和电网储存的无功功率，就相当于提高了发电设备和电网的有功功率容量。

追问
那在吸收无功回来这半个周期内，发电机和调相机转子还是要旋转的吧？由于达到转矩平衡，所以无需原动机提供转矩，也就无需提供机械功率，这样说对么？
回答
呵呵
对于发电机或调相机，情况会复杂一些，单单就无功功率，可以按照你的说法去理解，但实际，发电机和调相机是有功无功同时输出的，就像电流，发电机发出的总电流中有有功电流分量，也有无功电流分量，你无法把他们分开来输出，所以，说：“由于达到转矩平衡，所以无需原动机提供转矩，也就无需提供机械功率”是不严密的。加我的Q吧，讨论更方便些。

补偿电容原理及意义，从理论上看，电容电流与电感电流的相位是相反的，相差180度，用容性电流抵消一部分感性电流，以增加线路的有功功率，减小线路无功损耗，同时提高电气设备的工作效率。

上海稳利达科技股份有限公司 低压动态无功补偿装置专门针对电流增大造成温升高，缩短使用寿命，甚至永久损坏。使该装置在工频时呈容性，改善功率因素；在谐波频率时呈感性，防止谐波放大，避免谐振的发生。