無功功率及其補償

劉幫幫 郭魯* 沈陽工學院 信息與控制學院

1 影響功率因數(shù)因素

（1）很多電感性設(shè)備，如交流電焊機、異步電動機等設(shè)備對無功功率有很大的影響。據(jù)大量統(tǒng)計得知，在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了58%～71%；異步電動機空載時所消耗的無功占到很大一部分，大約占電動機總無功消耗的65%。因此，不讓電動機空載運行和提高負載率是改善電動機功率因數(shù)的必要條件。

（2）變壓器對無功功率的消耗也很大，大約是其額定容量的13%，變壓器空載時消耗的無功功率也不可忽視。因此，為了改善電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，變壓器應當盡量滿載運行。

（3）在供電電壓高于額定電壓的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據(jù)統(tǒng)計，如果供電電壓高于額定值10%時，一般無功將增加37%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(shù)有所提高。如果供電電壓降低的話會影響設(shè)備的正常運行。所以，應當盡可能的保持供電電壓的穩(wěn)定。

2 無功功率的補償及原理

2.1 無功功率不足的危害

兩部分能量需要交流電力系統(tǒng)提供：建立磁場消耗一部分，用于交換能量使用的，它并沒有做功，稱為“無功功率”，有功與無功是相對而言的，并不是無功就是無用之功，建立磁場就是消耗的這部分功率，因此也是很有必要的。如果沒建立磁場的話，電動機，變壓器等設(shè)備就不能運轉(zhuǎn)。在物理意義上是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。當無功功率不足時，將給電力系統(tǒng)帶來諸如出力不足，并且損耗會增加，很可能會造成設(shè)備的損壞，甚至會引起電壓崩潰。另一部分用于做功，這部分就是“有功功率”。

2.2 無功補償原理

在交流電路中，純電感負載中電壓超前電流九十度，而純電阻元件中電壓與電流是同相位，純電容負載中電流超前電壓九十度，也就是說純電容中電流和純電感中的電流相位差為180度，可以互相抵消，所以電源向外供電時，感性負荷向外釋放的能量由榮幸負荷儲存起來；當感性負載需要能量時，再由榮幸負荷向外釋放的能量來提供。能量在兩種負荷間相互交換，感性負荷所需要的無功功率就可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，達到補償?shù)哪康摹?/p>

3 電網(wǎng)無功補償?shù)姆椒ㄌ岣吖β室驍?shù)的主要方法是采用低壓無功補償技術(shù)，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。

3.1 隨機補償

隨機補償就是將電機與低壓電容器組并接，在電機、保護裝置與控制裝置，同時投切。隨機補償是以補勵磁無功為主的方式補償電動機的無功消耗，此種方式可較好地減少無功負荷。隨機補償?shù)膬?yōu)點是:用電設(shè)備與補償同步進行，即用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè)備退出，而且不需頻繁調(diào)整補償容量。且有投資少、占位小、易于安裝、維護簡單、事故率低等。

3.2 隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險將低壓電容器接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。變壓器的空載勵磁無功是在輕載或空載時的無功負荷，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，從而導致費用的增加。隨器補償?shù)膬?yōu)點:操作簡單、易于維護、能有效地補償配變空載無功，使該部分無功平衡，使配變利用率得到提高，從而降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

3.3 跟蹤補償

跟蹤補償是指控制保護裝置為無功補償投切裝置，在大用戶0.4kv母線上以低壓電容器組補償?shù)姆绞健?00kVA以下的用戶均可使用，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是運行方式靈活，運行維護簡單，比前面兩種補償方式更加耐用、安全可靠。缺點是控制保護裝置繁雜、前期投資較大。當這三種補償方式的經(jīng)濟性接近時，應優(yōu)先選用跟蹤補償方式。

4 總結(jié)

本文主要闡述了影響無功功率的重要因素，以及無功功率對用電設(shè)備和電網(wǎng)中的影響。然后做出無功功率不足所帶來的危害進行闡述，解釋無功補償?shù)脑砑半娋W(wǎng)中無功補償?shù)姆椒ā?/p>

[1]陸安定，功率因數(shù)與無功補償，上海：上?？茖W普及出版社，2004

[2]王兆安、楊君、劉進軍，諧波抑制和無功功率補償，北京，機械工業(yè)出版社，1998

[3]電網(wǎng)無功補償實用技術(shù)，丁毓山，中國水利水電出版社，2004