无功补偿的作用
作者：吴悠（市场部经理）
电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。
有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 SP2Q2
式中
S——视在功率，kVA
P——有功功率，kW
Q——无功功率，kvar
φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。
由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。
无功补偿的基本原理是：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。
当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。
采用并联电容器进行无功补偿的主要作用：
1、提高功率因数
如图2所示 图中
P——有功功率
S1——补偿前的视在功率
S2——补偿后的视在功率
Q1——补偿前的无功功率
Q2——补偿后的无功功率
φ1——补偿前的功率因数角
φ2——补偿后的功率因数角
由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量Qc＝Q1-Q2)，功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2＞cosφ1提高了功率因数。
2、降低输电线路及变压器的损耗
三相电路中，功率损耗ΔP的计算公式为
P3
UPR22cos2 （kW）
式中
P——有功功率，kW；
U——额定电压，kV；
R——线路总电阻，Ω。
由此可见，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。
由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗。
例：某县电力公司某配电所，2005年1月～2月份按实际供售电量情况进行分析。该站1～2月份，有功供电量152.6万kW〃h，无功供电量168.42万kvar〃h，售电量133.29万kW〃h，功率因数0.67，损耗电量19.31万kW〃h，线损率12.654%。装设电容器进行无功补偿后，如功率因数由原来的0.67提高到0.95 时，
(1)可降低的线路损耗 P补偿后P0.67
0.95220.5P
(2)减少线损率12.654%×0.5=6.333%
(3)减少损耗电量152.6×6.333%=9.6642万kW〃h
(4)按购电价0.237元计算，可减少购电费
0.237×96642=22904.15元
总之，增加无功补偿后会减少无功在电网中流动，其主要目的是降低线损，其次，能很好地改善电压质量，从而提高供电企业的经济效益。
3、改善电压质量
线路中电压损失ΔU的计算公式 U3PRQX
UL （kV）
式中
P——有功功率，KW；
Q——无功功率，Kvar；
U——额定电压，KV；
R——线路总电阻，Ω
XL——线路感抗，Ω。
由上式可见，当线路中，无功功率Q减小以后，电压损失ΔU也就减小了。
4、提高设备出力
如图3所示，由于有功功率P＝S〃cosφ，当供电设备的
视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，即功率因数
角由φ1到φ2，则设备可以提供的有功功率P也随之增大
到P+ΔP，可见，当增加了无功补偿装置以后在一定的范围
内增加有功设备的出力而不需要增加供电设备的视在功率，
从而提高了供电设备的带负载能力。
电容器容量的选择：
电容器安装容量的选择，可根据使用目的的不同，按改善功率因数，提高运行电压和降低线路损失等因素来确定。
按改善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(如图2)中功率之间的向量关系，可以求出无功补偿容量Qc，
QcQ1Q2Ptg1Ptg2
或 Qcp
1cos1211cos221 (kvar)
式中
P——最大负荷月的平均有功功率，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。
可利用查表法，查出每1KW有功功率、功率因数，改善前后所需补偿的容量。再乘以最大负荷的月平均有功功率，即可计算出所需要的无功补偿容量。