一般來說，系統(tǒng)中提到的無功負載大多是感性無功負載，將具有容性功率負載的裝置與感性功率負載連接在同一電路上。當感性無功負載吸收能量時，容性負載釋放能量，而當感性負載釋放能量時，容性負載吸收能量，能量在容性負載和感性負載之間交換，使容性負載吸收的無功功率可以從容性負載裝置輸出的無功功率中得到補償，無功功率可以就地平衡，從而減少線路損失，提高帶載能力，降低電壓損失，緩解電廠供電壓力。這是無功補償的基本原理。

引文作者:上海蓋能電氣市場部（專注干式變壓器30年）

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相位分析無功補償的基本原理：

電感負載中的電流IL滯后電壓為90°，而純電容的電流IC超前電壓為90°。

電容器中的電流與電感器中的電流相位相差180°，可相互抵消。

電力系統(tǒng)中的負載大多是感性負載，因此總電流I將滯后電壓在一個角度φ1。如果并聯電容器與負載并聯，則I'=I+IC，電容器的電流會抵消部分電感電流，從而使總電流從I降低到I'，相位角從φ1降低到φ2，可以提高功率因數，無功就地平衡。

無功補償的補償形式:

1.個別補償

個別補償是單臺電氣設備所需的無功就近補償方法。電容器直接連接到單臺電氣設備的同一電路，由同一開關控制，同時投入運行或斷開。

這種補償方法效果最好。電容器靠近電氣設備，就地平衡無功電流，避免無負荷過度補償，保證供電質量。

這種補償方法常用于高低壓電機等電氣設備。但當用戶設備不連續(xù)運行時，電容器利用率低，無法充分發(fā)揮其補償效益。

2.分散補償

分散補償是將電容器分組安裝在車間配電室或變電站各分路的出線上，可根據系統(tǒng)負荷的變化投入或切斷電容器組，補償效果更好。但是成本比較高。

3.集中補償

集中補償是電容器組集中安裝在變電站一次或二次側的母線上。

這種補償方式安裝簡單，運行可靠，但補償效果比前兩種補償方式差，成本相對較高。

無功補償的收獲：

1.補償無功功率，提高功率因數(如下圖所示)

2.減少輸電線路和變壓器的損耗

合理的補償可以有效地降低系統(tǒng)電流。以系統(tǒng)自然功率0.7為例。如果系統(tǒng)功率因數通過補償裝置提高到接近1的水平，系統(tǒng)電流將降低30%左右，即線路和變壓器的損耗可降低到P=I2R=(1-30%)2R=0.49R，即線路和變壓器的損耗可降低51%。

電力企業(yè)的自然功率因數一般在0.7左右，功率因數從0.7提高到0.95以上，線損降低率和變壓器銅損降低率如下表所示：

降低線路和變壓器損耗，節(jié)約有功功率，是一項重要的節(jié)能措施。

比如在石油行業(yè)，如果線路比較長，比較復雜，可以通過增加無功補償設備來降低運行電流，從而減少線路損耗，節(jié)約有功功率，節(jié)能效果明顯。

3. 提高電網傳輸能力，提高設備利用率

由于補償裝置能有效降低系統(tǒng)電流和視覺功率，能有效降低電網建設中所有相關設備的容量，從而降低電網建設中的投資。

對于功率因數在0.7左右的系統(tǒng)，由于有效的補償，系統(tǒng)電流可以降低30%，即電廠和配電設施的帶載能力可以提高30%。

若變壓器及線路小容量不足，可通過安裝無功補償裝置解決。

無功補償裝置的安裝可以使無功功率就地平衡，從而降低流過線路和變壓器的電流，減緩導線和變壓器的絕緣老化速度，延長使用壽命。

同時可以釋放變壓器和線路的容量，增加變壓器和線路的負荷能力。

例如，有一臺100KVA變壓器，目前負載率為85%，COSφ=0.7。

若安裝無功補償設備，可使變壓器釋放30%的帶載量，用戶可在變壓器不增容的情況下，增加負載，擴大再生產。

4.提高電壓質量

由于系統(tǒng)中大量的感性負載會導致供電線路的壓降，尤其是在供電線路的末端合理的補償可以有效地緩解線路壓降，提高電能質量。

電路中電壓損失的計算公式如下：

由于系統(tǒng)的感抗遠遠大于阻抗，從上面的公式可以看出，無功率的變化會導致電壓的巨大變化。

在線路中，無功功率Q降低后，電壓損失也會降低。

對供電線路末端電壓一般較低，可通過增加無功補償裝置來提高線路末端電壓，使用記憶設備安全可靠運行。

另一方面，隨著工業(yè)的發(fā)展，使用了大量的自動控制設備和非線性負載，大量諧波在供配電網絡中流動，污染了電網。

通過合理配置補償濾波設備，抑制或大幅降低諧波對供電系統(tǒng)和電氣設備的影響是提高電能質量的主要手段之一。

5.節(jié)約電費支出

通過合理的補償，使計量點的功率因數符合國家標準的要求，可以消除電力電費，大大降低電力用戶的電費支出。

注:動態(tài)無功補償裝置的有功節(jié)能只降低了補償點與發(fā)電機之間的供配電損耗。

因此，高壓網側的無功補償不能減少低壓閥側的損耗，也不能提高低壓供電變壓器的利用率。根據最佳補償理論，當地動態(tài)無功補償節(jié)能效果最為顯著。