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中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)0910132－01
一、无功补偿基础知识
（一）有功功率：在直流电路中，从电源输送到电器(负载)的电功率，是电压与电流的乘积，也就是电器实际所吸收的功率。在交流电路中，由于有电阻和电抗(感抗和容抗)的同时存在，所以电源输送到
电器的电功率并不完全做功。因为其中有一部分电功率(电感和电容所储的电能)仍能回输到电源，因此，实际为电器所吸收的电功率叫有功功率。用字母P表示。国际单位瓦，用字母W表示。通常有功功率的单位用千瓦，用字母KW表示。
（二）无功功率：电感和电容所储的电能仍能回输到电源，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率。用字母Q表示，国际单位乏，用字母var表示。通常无功功率的单位用千乏，用字母Kvar表示。
（三）感性无功功率：接在电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。例如：通过磁场，变压器才能改变电压并将能量送出去，电动机才能转动并带动机械负荷。磁场所具有的磁场能是由电源供给的。电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，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。
（四）容性无功功率：电容器在交流电网中接通后，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，不消耗能量，电容器的这种充放电功率叫容性无功功率。
（五）视在功率：在交流电路中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而叫做视在功率。用字母S表示，国际单位伏安，用字母VA表示。通常视在功率的单位用千伏安，用字母KVA表示。
（六）功率因数：有功功率与视在功率的比值。用COSφ表示，它是没有单位的。cosφ=P／S。
（七）功率三角形：有功功率、无功功率、视在功率三者之间的关系符合勾股定理。
单相电路中：S=UI；P=UIcosφ；Q=UIsinφ；三相电路中：
（八）用户功率因数的计算方法。1．电量计算：在一定时间内(如三大或一周)取用户有功电量和无功电量。功率因数COSφ=有功电量／(有功电量²+无功电量²)½ 。2．转数(老式电度表)：在同样的时间内计量有功表、无功表所转圈数。根据无功表和有功表所转圈数比计算出功率因数。3．脉冲(新式电度表)：在同样的时间内计量无功和有功的脉冲数。根据无功表和有功表脉冲比计算出功率因数。
二、提高功率因数的意义
（一）在一定的有功功率下，当用电企业cosφ越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大，这样，不仅增加供电投资，降低设备利用率,也将增加线路网损。
（二）负载的功率因数低，对电力系统不利。1．负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用。2．在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线的电流越大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗的电压降落越大，功率因数是电力经济中的一个重要指标。3．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：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O．9以上；其它100KVA及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为O.8 5以上；农业用电功率因数为O.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进行罚款(力率电费)，要提高企业的用电功率因数，必须进行无功补偿，并做到随其负荷和电压的变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。全国供用电规则规定：无功电力应就地平衡。
三、无功补偿的基本原理
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，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，容性负荷却在吸收能量。能量在两种负荷之间交换。这样感性负荷所需要的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，交流电路中，纯电阻电路负载中的电流IR与电压U同相位，纯电感负载中的电流IL滞后电压90º而纯电容的电流Ic则超前于电压90º。可见，电容中的电流与电感中的电流相差180º能够互相抵消。电力系统中的负载，大部分是感性的，因此总电流I将滞后于电压于一个角度φ。如果将并联电容器与负载并联，则电容器的电流Ic将抵消一部分电感电流，从而使电感电流IL减小到IL＇，总电流从I减少到Iˊ，功率因数将由cosφ1提高到cosφ2，这就是并联补偿的原理。无功功率补偿的方法很多，采用电力电容器或采用具有容性负荷的装置进行补偿。
四、采用并联电容器进行无功补偿的主要作用
（一）补偿无功功率，提高功率因数。系统中大部分为感性负载，为使其正常运行，必须供应它们建立磁场所需的能量，这就出现了电源与负载之间的能量交换，表现为电源要向负载供应无功功率，如对感性负载并联容性设备，让它们之间就地进行一部分能量交换，便能减少电源与负载之间的能量交换。减少电源供应的无功功率，从而提高了功率因数。
（二）增加电网的传输能力，提高设备利用率。若P1和P2分别为补偿前、后的有功功率的出力，cosφ1和cosφ2分别为补偿前、后的功率因数，则：△P=P2-P1=S(cosφ2-cosφ1)为补偿后的有功功率的出力增量。可见，在视在功率S不变的前提下，线路传输的功率的出力将有所增加。
（三）降低线路损失和变压器的有功损失。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。
（四）减少设备容量。
（五）改善电压质量。
五、如何确定补偿容量
电容器安装容量的选择，根据使用目的的不同，可按改善功率因数，提高运行电压和降低线路损失等因数来确定。按提高功率因数确定补偿容量的方法简便明确，为国内外所通用。根据功率补偿图中功率之间的向量关系，可求出无功补偿容量Qc。
式中P—最人负荷的平均有功功率，kW；tgφ1、tgφ2—补偿前后功率因数角的正切值；cosφ1、COSφ2—补偿前后功率因数值。
六、如何计算补偿后的效益
（一）力率电费：是指电力用户无功消耗量过大，造成功率因数低于国家标准，从而按电费额的百分比追收的电费。
（二）灯力分算：是指用户的照明电量与动力用电量占总用电量的比例。有些用户照明和动力使用一块计量表计量，其中照明用电不收取力率电费，所以电业局在计算力率电费时将用户的照明与动力用电多少按比例将总电量中的照明部分划分出去后再计算。也就是说计算力率是按动力用电量的多少计算。
（三）低压计量的用户：力率电费=电度电费×罚款比例；奖励电费=电度电费×奖励比例；电度电费：是指动力电费，不包括照明电费，照明是不收力率电费的，对于低压计量的用户电度电费中还包括線损电费和变压器的有功损失电费。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”
一、无功补偿基础知识
（一）有功功率：在直流电路中，从电源输送到电器(负载)的电功率，是电压与电流的乘积，也就是电器实际所吸收的功率。在交流电路中，由于有电阻和电抗(感抗和容抗)的同时存在，所以电源输送到
电器的电功率并不完全做功。因为其中有一部分电功率(电感和电容所储的电能)仍能回输到电源，因此，实际为电器所吸收的电功率叫有功功率。用字母P表示。国际单位瓦，用字母W表示。通常有功功率的单位用千瓦，用字母KW表示。
（二）无功功率：电感和电容所储的电能仍能回输到电源，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率。用字母Q表示，国际单位乏，用字母var表示。通常无功功率的单位用千乏，用字母Kvar表示。
（三）感性无功功率：接在电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。例如：通过磁场，变压器才能改变电压并将能量送出去，电动机才能转动并带动机械负荷。磁场所具有的磁场能是由电源供给的。电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，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。
（四）容性无功功率：电容器在交流电网中接通后，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，不消耗能量，电容器的这种充放电功率叫容性无功功率。
（五）视在功率：在交流电路中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而叫做视在功率。用字母S表示，国际单位伏安，用字母VA表示。通常视在功率的单位用千伏安，用字母KVA表示。
（六）功率因数：有功功率与视在功率的比值。用COSφ表示，它是没有单位的。cosφ=P／S。
（七）功率三角形：有功功率、无功功率、视在功率三者之间的关系符合勾股定理。
单相电路中：S=UI；P=UIcosφ；Q=UIsinφ；三相电路中：
（八）用户功率因数的计算方法。1．电量计算：在一定时间内(如三大或一周)取用户有功电量和无功电量。功率因数COSφ=有功电量／(有功电量²+无功电量²)½ 。2．转数(老式电度表)：在同样的时间内计量有功表、无功表所转圈数。根据无功表和有功表所转圈数比计算出功率因数。3．脉冲(新式电度表)：在同样的时间内计量无功和有功的脉冲数。根据无功表和有功表脉冲比计算出功率因数。
二、提高功率因数的意义
（一）在一定的有功功率下，当用电企业cosφ越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大，这样，不仅增加供电投资，降低设备利用率,也将增加线路网损。
（二）负载的功率因数低，对电力系统不利。1．负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用。2．在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线的电流越大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗的电压降落越大，功率因数是电力经济中的一个重要指标。3．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：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O．9以上；其它100KVA及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为O.8 5以上；农业用电功率因数为O.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进行罚款(力率电费)，要提高企业的用电功率因数，必须进行无功补偿，并做到随其负荷和电压的变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。全国供用电规则规定：无功电力应就地平衡。
三、无功补偿的基本原理
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，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，容性负荷却在吸收能量。能量在两种负荷之间交换。这样感性负荷所需要的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，交流电路中，纯电阻电路负载中的电流IR与电压U同相位，纯电感负载中的电流IL滞后电压90º而纯电容的电流Ic则超前于电压90º。可见，电容中的电流与电感中的电流相差180º能够互相抵消。电力系统中的负载，大部分是感性的，因此总电流I将滞后于电压于一个角度φ。如果将并联电容器与负载并联，则电容器的电流Ic将抵消一部分电感电流，从而使电感电流IL减小到IL＇，总电流从I减少到Iˊ，功率因数将由cosφ1提高到cosφ2，这就是并联补偿的原理。无功功率补偿的方法很多，采用电力电容器或采用具有容性负荷的装置进行补偿。
四、采用并联电容器进行无功补偿的主要作用
（一）补偿无功功率，提高功率因数。系统中大部分为感性负载，为使其正常运行，必须供应它们建立磁场所需的能量，这就出现了电源与负载之间的能量交换，表现为电源要向负载供应无功功率，如对感性负载并联容性设备，让它们之间就地进行一部分能量交换，便能减少电源与负载之间的能量交换。减少电源供应的无功功率，从而提高了功率因数。
（二）增加电网的传输能力，提高设备利用率。若P1和P2分别为补偿前、后的有功功率的出力，cosφ1和cosφ2分别为补偿前、后的功率因数，则：△P=P2-P1=S(cosφ2-cosφ1)为补偿后的有功功率的出力增量。可见，在视在功率S不变的前提下，线路传输的功率的出力将有所增加。
（三）降低线路损失和变压器的有功损失。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。
（四）减少设备容量。
（五）改善电压质量。
五、如何确定补偿容量
电容器安装容量的选择，根据使用目的的不同，可按改善功率因数，提高运行电压和降低线路损失等因数来确定。按提高功率因数确定补偿容量的方法简便明确，为国内外所通用。根据功率补偿图中功率之间的向量关系，可求出无功补偿容量Qc。
式中P—最人负荷的平均有功功率，kW；tgφ1、tgφ2—补偿前后功率因数角的正切值；cosφ1、COSφ2—补偿前后功率因数值。
六、如何计算补偿后的效益
（一）力率电费：是指电力用户无功消耗量过大，造成功率因数低于国家标准，从而按电费额的百分比追收的电费。
（二）灯力分算：是指用户的照明电量与动力用电量占总用电量的比例。有些用户照明和动力使用一块计量表计量，其中照明用电不收取力率电费，所以电业局在计算力率电费时将用户的照明与动力用电多少按比例将总电量中的照明部分划分出去后再计算。也就是说计算力率是按动力用电量的多少计算。
（三）低压计量的用户：力率电费=电度电费×罚款比例；奖励电费=电度电费×奖励比例；电度电费：是指动力电费，不包括照明电费，照明是不收力率电费的，对于低压计量的用户电度电费中还包括線损电费和变压器的有功损失电费。
注：“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”