无功补偿与节电
现在,国内节电市场方兴未艾,国外的,合资的,国产的各种节电器也在市场上纷纷亮相,可是针对广大用户的有关节电的宣传却相对滞后,人们好多模糊的的概念得不到正面的引导,错误
的观念也得不到正面解释与纠正.
就拿街头小贩卖的节电器来讲吧.有些地方的报导说只不过是些电容器,根本没有节电效果...都是骗人的...有些根本就是偷电.....等等;这就给人们一个错误的信息:加装电容器是不节电的,是偷电.
那应该如何解释这个问题呢?先让我们来了解一下什么是无功功率补偿.
无功电源同有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低．设备损坏．功率因数下下降，严重时，会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。因此，解决电网的无功容量不足，增装无功补偿设备，提高网络的功率因数，对电网的降损节电，安全可靠运行有着极为重要的意义。
当电网需要增设的确定后，即应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的总原则，进行合理的配置，以便取得最大的综合补偿效益。具体要求是：
既要满足全区（地区或县）的无功功率平衡，还要满足分区（供电区）．分站（变电站）的无功平衡，尽可能地使长距离输送的无功量小，最大限度地减少功率及电能损耗。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。既要在变电站进行集中补偿，又要在配电线路及部分用户进行分散补偿，但大部分补偿设备应配置在配电网络中，以实现就地就近补偿。
电力部门补偿与用户补偿相结合。据统计分析，无功功率大约有50％消耗在用户方面，剩下的约50％左右消耗在电力网的损耗上。因此，电力部门与用户共同进行补偿是适宜的。降损与调压相结合，以降损为主。
1.同步发电机
同步发电机既是有功电源，又是无功的主要电源。一般中．小型发电机的额定功率因数为0.80－0.85，即每供给万kw的有功功率，同时还供给7.5-6.2万kw的无功功率，如果发电机的有功输出未满载，在保证发电机的电压为额定电压，并且定转子电流不超过额定值的条件下，发电机的无功出力还可以适当增加。
2.输电线路的充电功率
架空线路的导线是平行排列的。导线之间形成电容，当电压加在输电线上时，线路便产生充电电流。即使线路不接负载，也有电容电流流过。由于电容电流的存在，运行中的输电线路将产生充电功率，影响沿线路各点的电压，输电功率和功率因数。因此，分析电力网的运行情时，必须计算线路的电容和充电功率。3.并联电容器
并联电容器（又称移相电容器）是一种无功电源，他的主要用余是补偿电力网中感性负荷需要的无功，提高网络的功率因数，并兼有调压的辅助作用。
并联电容器补偿的联结方式分为单相．三相星形．三相三角形三种。在实际接电中，为了满足补偿容量的需要，往往采用多台电容器并联或串联组成电容器组，若每台电容器的容量均为C0，则由m组并联，由n台串联组成的电容器组总容量为：
C＝m/n* C0
并联电容器发出的无功功率与电压平方成正比，当电网传输的无功较大，补偿点的电压偏低，需要大量无功使电压恢复时，电容器发出的无功反而随电压的下降成平方关系减小，促使电压更趋于下降。相反，当补偿点电压偏高，需要减少无功时，电容器随电压升高而增发无功，又促使电压升高。电容器这种无功特性满足不了电网调压要求，为此，常用带负荷调压变压器与并联电容补偿配合使用的运行方式。如果没有带负荷调压装置，一般是将电容器组分成
若干组，实行分组投切。当电网电压降低或负荷功率因数减少时，投入部分电容器组；反之，则切除部分电容器组。
并联电容器由于具有设备简单．安装和维护方便．本身损耗低．节电效果显著等优点，在电力网的无功补偿中得到广泛的应用。
4.同期调相机
同期调相机实质上是和中空载运行的同步电动机，既是一种专用的无功功率发电机，他不带任何机械负载，仅从电网上吸收少量的有功功率以供给本身的损耗。调相机的主要用途是发出无功功率，提高电网功率因数，改善电压质量，提高电力系统运行的稳定性。由于调相机容量较大，只能集中使用，一般装于大型的枢纽变电站内。
5.无功静止补偿装置
无功静止之补偿装置（静止补偿器），是一种技术先进．调节性能好的动态无功功率补偿设备。主要由并联电容器组．可调饱和电抗器以及检测与控制系统三部分组成。静止补偿器兼有电容器和调相机二者的优点，既可在几个周波内快速完成调节，保持网络电压稳定，增强系统的稳定性。
静止补偿装置主要用于：
具有冲击性负荷的大型工业用户。
在高压．超高压远距离输电线路末端，用于解决电压稳定问题。
用于电网内的集中调压措施。
6.同步电动机的调相运行
同步电机调相运行是一种特殊的运行方式，即发电机不发有功，只发无功。主要作用是补偿电网的无功不足。
7.同步电动机进相运行
同步电动机是一种无功补偿设备，主要带机械负荷。它有两种运行方式：迟相运行（欠励磁运行，功率因数滞后），从电网吸收无功；进相运行（过励磁运行，功率因数超前），向电网输送无功。同步电动机造价较贵，维护较复杂，只有大容量时才采用。
8.异步电动机的同步化运行
一般的绕线式异步电动机，可以改为同步化运行，向电网提供无功。其无功出力可以达到其额定有功功率的80％以上。但改造费较高，不经济，有功损耗增加，运行稳定性较差。二．无功负荷
电动机的无功损耗
异步电动机的无功损耗包括两部分：一部分是建立旋转磁场所需要的空载无功功率，约占时机额定无功功率的60％－70％，其大小主要与容量有关；另一部分是带负荷时在绕组漏抗中消耗的无功功率，他与电动机受载系数（负载率）的平方成正比，负载率越小，功率因数越低。
异步电动机所消耗的无功功率可按下式计算：
Q=Q0+( Qn -Q0)(P/Pn)2=Q0+(Qn-Q0) β2
式中Q――电动机所消耗的无功功率，kwar;
Q0――电动机空载无功功率，kwar;
Qn――电动机额定无功功率，kwar;
Pn――电动机额定有功功率，kw;
P――电动机实际负载功率，kw;
β――电动机的负载率。
无功补偿功率节电原理 在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦（W）、千瓦（KW）、兆瓦（MW）。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率（镇流器也需消耗一部分有功功率）来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏（Var）或千乏（kVar）。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机的转子磁场就是靠从电源取得无用功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明问题，现举一个例子：农村修水利需要挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢？ 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用点设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： 1. 降低发电机有功功率的输出。 2. 降低输、变压设备的供电能力。 3. 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 4. 造成底功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 2、功率因数 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。Cos φ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为： P= Q=UIcos S=UI cos=P/S
补偿无功功率节电原理 在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P 表示，单位有瓦（W ）、千瓦（KW ）、兆瓦（MW ）。 无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率（镇流器也需消耗一部分有功功率）来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q 表示，单位为乏（Var ）或千乏（kVar ）。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机的转子磁场就是靠从电源取得无用功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。为了形象地说明问题，现举一个例子：农村修水利需要挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢？ 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用点设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在： （1） 降低发电机有功功率的输出。 （2） 降低输、变压设备的供电能力。 （3） 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 （4） 造成底功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。 从发电机和高压电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。 2、功率因数 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cos φ来表示。Cos φ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为： P= UI θcos 3 Q=3UIcos θ S=3UI cos θ=P/S
交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说没有消耗电能，即为无功功率。当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性电抗，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为无功补偿。 配电网中常用的无功补偿方式有哪些？ 无功补偿可以改善电压质量，提高功率因数，是电网采用的节能措施之一。配电网中常用的无功补偿方式为：在系统的部分变、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置；在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿。 1、就地补偿 对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。 2、分散补偿 当各用户终端距主变较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。 3、集中补偿 变电站内的无功补偿，主要是补偿主变对无功容量的需求，结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定；110KV变电站可按15%-20%来确定。 4、调容方式的选择 (1)长期变动的负荷 对于建站初期负荷较小，以后负荷逐渐增大的情况，组装设无载可调容电容器组。户外安装时可选用可调容集合式电容器；户内安装时可选用可调容柜式电容器装
第四章异步电动机的功率因数与无功补偿 §4-1异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量 §4-2 电动机无功补偿的分类 §4-3电动机就地补偿的技术经济效益 §4-4绕线型感应电动机的转子进相器 §4-1异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量 工矿企业消耗的无功功率异步电动机约占70%。不少电动机负载率很低，经常处在轻载或空载运行，功率因数普遍不高。负载率愈低，则功率因数愈低，无功功率相对于有功功率的百分比更为显著地浪费电能。因此对于异步电动机采用就地无功补偿以提高功率因数、节约电能，减少运行费用以及提高电能质量具有重要的意义。 用户功率因数的高低，直接关系到电网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量。但在实际电力系统中异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流，这些无功电流都导致电网中产生大量的无功功率。在无功功率传递过程中会消耗大量的有功功率率，由于安装了无功补偿容量，减少了无功功率传输而降低的有功功率损耗值与无功功率减少值的比值，即输送的无功功率减少1 kvar（或增加1 kvar 无功补偿容量）时所减少的有功功率损耗值就是无功功率的经济当量。 线路的有功功率损耗值为：
安装无功补偿容量Q bch 后，有功功率损耗值为： 减少的有功功率损耗为： 无功补偿的经济当量为： 其中C y 为无功功率通过线路时引起的有功功率损耗的单位损耗值；Q bch /Q 为无功功率的相对降低值，称为补偿度。 当补偿度很低，即Q bch <>Q 时， C bch ＝C y 说明补偿容量越大，对减小有功损耗的作用越小，并非补偿容量越大越经济。补偿容量的大小需通过技术经济比较来确定。 232232222332210101010L LP LQ S R P Q P R U U P Q R R U U P P ----?+==?=?+?=+22 ' 3322()1010bch L Q Q P P R R U U ---=?+?'32(2)10bch bch L L Q Q Q P P P R U --?=-=?32232(2)10(2)10(2)(2)bch L bch bch bch LQ bch bch y Q Q P C R Q U Q QQ R QU P Q Q C Q Q Q ---?==?-=?=-=-
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义 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 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。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
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摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。 关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言 供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。 用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率 有功功率
无功补偿原理、方法 前言《国家电网公司农网“十一五电压质量和无功电力规划纲要》提出，纲要指导思想为：以公司“新农村、新电力、新服务农电发展战略为指导，以安全、质量、效益为核心，坚持科技进步，全面提高农网电压无功综合管理水平，持续改善供电质量，降低电能损耗，为社会主义新农村建设提供优质、经济、可靠的电力供应。切实达到《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》的“无功补偿配制应按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压为主；调压与降损相结合，以降损为主”的要求。 无功补偿的原理在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，是将电能转换为其他形式能量（机械能、光能、热能）的电功率。 无功功率比较抽象，它是电路内电场与磁场的交换，在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。 （打个比方，农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么能运到堤上?） 在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。 但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。 无功补偿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。 采用无功补偿可以收到以下效果： 1) 根据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要 求的功率因数达标，实现节电目的。 2) 采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。 3) 无功补偿，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能 耗，改善电网电压质量，稳定设备运行。 4) 减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使 用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。 1
功率因数与无功补偿 发表时间：2009-11-25T11:02:58.357Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年7月上旬刊供稿作者：刘志军[导读] 功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一刘志军（河南巩义中孚实业有限公司博奥分公司电气项目部）摘要:企业电力系统中感性负荷居多，它们增加了系统中的无功吸收，减少了系统容量的有效利用，我们可以利用电容器组来补偿系统的无 功吸收，提高功率因数，合理利用系统设备容量。关键词：功率因数无功功率有功功率 0 引言 功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。 1 有功功率和无功功率 企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。 2 功率因数 功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°；当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。 3 有功功率和无功功率的三角关系 上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负何的无功吸收？ 4 提高功率因数的意义 由上述3可以看出，要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。那就要提高用电设备的功率因数。当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：①系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；②由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；③因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；④对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；⑤由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。所以，我们必须提高供电系统的功率因数。 5 提高功率因数和无功补偿 企业的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加就地补偿电容，不但可以使线路及配电装置的输送电流减小，而且还可以减少有功损耗，减少初期的投资容量。下面给出异步电动机的无功补偿计算公式，以供大家参考：设补偿前电动机的无功功率为Q1，补偿电容器后的无功功率为Q2，则补偿电容器的无功功率为: Qc=Q1-Q2=P1(tanφ1-tanφ2)= 式中：P1、P2为电动机运行时输入/输出的有功功率，η为电动机运行时的效率，φ1、φ2为电容器补偿前后的功率因数角。 补偿前的功率因数：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe为电动机额定负载时的功率因数，可从产品目录中查得，k为电机定子电流负载率，k=I1/Ie，其中I1为电机运行时的实测定子电流（A），Ie为电机的额定电流（A）。 补偿后的功率因数一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不经济，确定了所需补偿的无功功率Qc之后，那么补偿电容量C= 式中：f为电源频率（Hz），Ue为电机额定电压（V），Qc为电容补偿的无功功率（Var）。 注意：个别补偿的电容容量应根据电动机的功率、负载率及电网情况适当考虑，避免过补偿或欠补偿状态的出现。 6 补偿方式 工业企业中常用的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和单个补偿。企业电力系统的补偿方式的选择，要视企业的具体情况而定。比如：从无功就地平衡来说，单个补偿的效果最好（单个补偿应用于大容量、长期运行、无功功率需要较大的设备，或者输电线路较长的设备，不便于实现分组补偿的场合，这种方式可以减少配线电流，导线截面，配电设备的容量），不论采取什么样的补偿方式，补偿电容必须选择适当，而这一切都是为了提高电力系统的功率因数。 7结束语
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类： 1．延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ超前且》0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ不满足要求时，如COSΦ滞后且《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投
Plans for saving electricity 节电方案计划 Today's companies face a wide range of competition, and constantly reduce the power consumption is not only an important way to reduce costs to improve competitiveness over a long period of time, and is the realization of their own is the effective means to make contributions to reduce emissions 当今企业面临广泛的竞争，不断降低电力能耗不仅是长期降低成本提高竞争力的重要途径，而且是实现自身为降低排放作贡献的有效手段。 The way of energy saving of enterprises 企业电力节能的途径 First, because of the power efficiency of the electric power sector, the improvement of power factor can make no work penalty. 一是由于电力部门考核的电力效能，即功率因素提高方面，可使无功罚款转变为无功奖励。 Second，The energy saving effect can be about 8 ~ 15% of the compensation of the load on the side of the load 二是自身负载侧的无功修正及线损补偿，其节能效果可以达到8~15%左右。 Third，Electric power special aspects: such as load management, may reduce power load peak power 5 ~ 30%, for a lot of electricity companies such as steel mills, a year can save electricity cost millions 三是电力能源的特殊方面:比如负荷管理，可能使电力负荷高峰功率降低5~30%，对一个大量用电企业如钢厂，每年可节约用电费用几百万之巨！ Fourth，Clean energy saving on electricity, with a focus on the possible power grid harmonic filter, on the basis of conventional energy saving effect, improve skills 3 ~ 50%, especially can improve the reliability of the system 四是着力于电力清洁节能，重点是滤除可能存在的电网谐波,可在常规节能效果的基础上，提高技能率3~50%，特别是可以提高系统的可靠性。 Fifth，Comprehensive energy management, comprehensive, scientific and efficient management of electricity, water and gas can increase comprehensive energy efficiency to about 10-20% 五是综合性的能源管理，对电、水、气等实行综合、科学、高效的管理，可将综合能源利用率提高到10~20%左右。 The enterprise is reactive power and harm 企业无功功率及危害 The reverse of the magnetic field generated by the current hysteresis of a transformer,
提高功率因数的意义和方法
提高功率因数的意义和方法 1.功率因数 在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据,功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数, 功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。 电能占企业成本的5％～30％，有些企业占得更高。因此如何提高电能的利用率和使用效率，保证电能质量，是企业节能提效的重要手段。绝大多数企业是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，因此企业的能源消耗中无功能源消耗占了很大成份。尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。对于企业而言，供电损耗主要是电动机损耗、低压线路损耗、高压线路损耗和变压器损耗。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。电动机损耗（即效率）是电动机本身固有的，目前Y系列的电动机的效率一般都在85％～95％。但电动机的功率因数将影响整个电网的效率。用电系统装设无功补偿设备，提高功率因数，对于企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行具有极为重要的意义 2.影响功率因数的主要因素 异步电动机和电力变压器。异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无 功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成,改善异步电动机的功率因 数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成 份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。因而,为了改善电力系统和企 业的功率因数,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。 供电电压。当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将 增长得很快,据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般工厂的无功 将增加35%左右，当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少而使它们的功 率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。 3.提高功率因数的意义 ⑴提高功率因数可以提高设备的利用率 由于有功功率：P=UI COSφ,当U和I为定值时,P∞COSφ,这就是说在电源 提供同样的视在功率UI情况下,有功功率P与功率因数COSφ的大小成正比。 我们知道,电源设备的容量都是根据额定电压UN和额定电流IN确定的,因 此其额定视在功率为SN=UN IN。它表示该设备允许输出的最大有功功率,换句话 说,假如负载COSφ=1,P=UN IN COSφ=UN IN=SN,此时电源的容量全部转换成有
四、无功补偿的意义及原理 人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点： （1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗； （2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，提高输电能力； （3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。 （一）．无功补偿的物理意义 无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
浅谈电网中功率因数及无功补偿 摘要：介绍电力系统中影响电网功率因数的主要因素以及无功补偿的方法。实现节能、减排、低碳环保。 关键字：电网、功率因数、无功补偿、节能 前言 在电力系统中，由于许多设备大多都是感性负载，在运行中不仅要消耗有功功率，设备本身也消耗无功功率，从而使功率因数降低。功率因数的提高直接影响电网供电质量的好坏。如果功率因数过低，将使有功功率输出减少，无功功率增加，导致电能损耗加大、利用率降低。关系到节约电能和供电质量。 功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，增加了线路供电损失，因此供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 1、影响功率因数的主要因素 首先我们先了解一下功率因数是怎么产生的，在正弦的交流电路中，用电设备在正常的工作中，消耗功率分为两部分：一是有功功率；二是无功功率。当有功消耗为一定时，无功功率消耗的减少，就提高功率因数。当无功功率消耗为0时，那么功率因数就为1，使得电能利用率达到100%。影响功率因数的主要因数分为以下几种： 1.1异步电动机和电力变压器是消耗无功的主要设备 异步电动机的定子与转子之间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因数。而异步电动机所耗用的无功功率是其空载时的无功功率和一定负载下无功功率两部分组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止空载运行。变压器消耗的无功主要成份是它的空载运行，因此提高电力系统和企业的功率因数，就需要变压器不能空载运行或者低负荷运行。 同时工厂中由于有大量的电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，同样也消耗大量的无功功率，从而使功率因数降低。 1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响 当供电电压高于额定值的10%是，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长的很快。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使他们的功率因数有所提高。供电电压降低会影响电器设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系
无功补偿与节电 现在,国内节电市场方兴未艾,国外的,合资的,国产的各种节电器也在市场上纷纷亮相,可是针对广大用户的有关节电的宣传却相对滞后,人们好多模糊的的概念得不到正面的引导,错误的观念也得不到正面解释与纠正. 就拿现在的电力无功补偿节电器来讲吧.有些地方的报导或者有些用户说只不过是些电容器（其实这些电容器不是用户想象的普通电容器）,根本没有节电效果...都是骗人的...有些说根本就是偷电.....等等，其实也难怪他们，因为他们不懂得无功就地补偿这个很专业的技术，科学的发展，只有我们大家想不到的，没有科学技术做不到的，在武侠小说里虚构的“隔山打牛”，在我们医学领域里的消除结石不就体现了吗？在古代里形容“快如飞日行千里”在我们生活中飞机不是体现了很多年了吗？诸多的在老百姓心目中的不可能而有绝对性的东西我们举不胜举…… 那应该如何解释这个节电的问题呢?先让我们来了解一下什么是无功功率补偿.： 无功电源同有功电源一样，是保证电能质量不可缺少的部分。在电力系统中应保持无功平衡，否则，将会使系统电压降低．设备损坏．功率因数下下降，严重时，会引起电压崩溃，系统解裂，造成大面积停电事故。因此，解决电网的无功容量不足，增装无功补偿设备，提高网络的功率因数，对电网的降损节电，安全可靠运行有着极为重要的意义。 当电网需要增设的确定后，即应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的总原则，进行合理的配置，以便取得最大的综合补偿效益。具体要求是：既要满足全区（地区或县）的无功功率平衡，还要满足分区（供电区）．分站（变电站）的无功平衡，尽可能地使长距离输送的无功量小，最大限度地减少功率及电能损耗。集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。既要在变电站进行集中补偿，又要在配电线路及部分用户进行分散补偿，但大部分补偿设备应配置在配电网络中，以实现就地就近补偿。 电力部门补偿与用户补偿相结合。据统计分析，无功功率大约有50％消耗在用户方面，剩下的约50％左右消耗在电力网的损耗上。因此，电力部门与用户共同进行补偿是适宜的。降损与调压相结合，以降损为主。 1.同步发电机 同步发电机既是有功电源，又是无功的主要电源。一般中．小型发电机的额定功率因数为0.80－0.85，即每供给万kw的有功功率，同时还供给7.5-6.2万kw的无功功率，如果发电机的有功输出未满载，在保证发电机的电压为额定电压，并且定转子电流不超过额定值的条件下，发电机的无功出力还可以适当增加。 2.输电线路的充电功率 架空线路的导线是平行排列的。导线之间形成电容，当电压加在输电线上时，线路便产生充电电流。即使线路不接负载，也有电容电流流过。由于电容电流的存在，运行中的输电线路将产生充电功率，影响沿线路各点的电压，输电功率和功率因数。因此，分析电力网的运行情时，必须计算线路的电容和充电功率。 3.并联电容器 并联电容器（又称移相电容器）是一种无功电源，他的主要用余是补偿电力网中感性负荷需要的无功，提高网络的功率因数，并兼有调压的辅助作用。 并联电容器补偿的联结方式分为单相．三相星形．三相三角形三种。在实际接电中，为了满足补偿容量的需要，往往采用多台电容器并联或串联组成电容器组，若每台电容器的容量均为C0，则由m组并联，由n台串联组成的电容器组总容量为： C＝m/n* C0
无功补偿对低压电网功率因数的影响(一) 摘要:依据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。本文分析了无功补偿的作用和补偿容量的选择方法，着重论述了低压电网和异步电动机无功补偿容量的配置。结合应用实例说明采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。 关键词:节电技术功率因数无功补偿 0引言 无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。无功补偿的合理配置原则：①总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。②电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。③分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。④降损与调压相结合，以降损为主。 1影响功率因数的主要因素 1.1异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。 1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。 1.3电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响 1.4以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。 2低压配电网无功补偿的方法 提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。 2.1随机补偿随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等。 2.2随器补偿随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电