“无功补偿节电器”的电路原理图

无功补偿原理电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需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等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。

无功补偿的节电原理查看原图返回词条无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°.而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180°.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,无功补偿的具体实现方式：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⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。

⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。

因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。

⑶降低线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：cosΦ>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。

1．三相共补方式（单纯补偿）补偿容量分组回路装置型号控制器电容器（圆柱形）复合开关柜体(深×宽×高)柜数60kvar 3 xyTBB0.4-60/3G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-20-3xyFK-Δ380V-45A600×600×22001 4 xyTBB0.4-60/4G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-15-3xyFK-Δ380V-45A600×600×22001 6 xyTBB0.4-60/6G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-10-3xyFK-Δ380V-45A600×600×2200190kvar 3 xyTBB0.4-90/3G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-30-3 xyFK-Δ380V-45A600×600×220015 xyTBB0.4-90/5G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-18-3 xyFK-Δ380V-45A600×600×220016 xyTBB0.4-90/6G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-15-3 xyFK-Δ380V-45A600×600×22001120kvar 4 xyTBB0.4-120/4G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-30-3 xyFK-Δ380V-45A600×600×220016 xyTBB0.4-120/6G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-20-3 xyFK-Δ380V-45A600×600×220018 xyTBB0.4-120/8G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-15-3 xyFK-Δ380V-45A600×800×2200110 xyTBB0.4-120/10G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-12-3 xyFK-Δ380V-45A600×800×22001150kvar 6 xyTBB0.4-150/6G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-25-3 xyFK-Δ380V-45A600×600×2200110 xyTBB0.4-150/10G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-15-3 xyFK-Δ380V-45A600×800×2200115 xyTBB0.4-150/15G xyJKFG-18Z xyBJMK0.45-10-3 xyFK-Δ380V-45A600×1200×22001200kvar 8 xyTBB0.4-200/8G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-25-3 xyFK-Δ380V-45A600×800×22001 10 xyTBB0.4-200/10G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-20-3 xyFK-Δ600×800× 1控制器xyJKFG-□Z电力电容器xyBJMK□-□-3复合开关xyFK-□-△380V-□AFS一次主回路方案 FU QS TA FKC380V-45A2200 20 xyTBB0.4-200/20G xyJKFG-24Z xyBJMK0.45-10-3 xyFK-Δ380V-45A 600×800×2200 2 240kvar8 xyTBB0.4-240/8GxyJKFG-12Z xyBJMK0.45-30-3xyFK-Δ380V-45A 600×800×2200 1 10 xyTBB0.4-240/10G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-24-3 xyFK-Δ380V-45A 600×800×2200 1 12 xyTBB0.4-240/12G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-20-3 xyFK-Δ380V-45A 600×1000×2200 1 16 xyTBB0.4-240/16G xyJKFG-18Z xyBJMK0.45-15-3 xyFK-Δ380V-45A 600×1200×2200 1 20 xyTBB0.4-240/20G xyJKFG-24Z xyBJMK0.45-12-3 xyFK-Δ380V-45A 600×800×2200 2 300kvar10 xyTBB0.4-300/10G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-30-3 xyFK-Δ380V-45A 600×800×2200 1 12xyTBB0.4-300/12G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-25-3 xyFK-Δ380V-45A 600×1000×2200 1 15 xyTBB0.4-300/15G xyJKFG-18Z xyBJMK0.45-20-3 xyFK-Δ380V-45A 600×1200×2200 1 20 xyTBB0.4-300/20G xyJKFG-24Z xyBJMK0.45-15-3 xyFK-Δ380V-45A 600×800×2200 2 360kvar12 xyTBB0.4-360/12G xyJKFG-12Z xyBJMK0.45-30-3 xyFK-Δ380V-45A 600×1000×2200 1 18 xyTBB0.4-360/18G xyJKFG-18Z xyBJMK0.45-20-3 xyFK-Δ380V-45A600×800×2200224xyTBB0.4-360/24G xyJKFG-24Z xyBJMK0.45-15-3xyFK-Δ380V-45A 600×1000×22002 采用一主多辅柜控制方式可成倍增加补偿容量。

3.1SVC的工作原理及在电网中应用TCR＋TSC型SVC的基本拓扑结构见图1。

它由1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成，在实际系统中，TSC及无源滤波的组数可根据需要设置图1TCR＋TSC型SVC基本拓扑结构TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效电纳的大小，从而输出连续可变的无功功率。

图1中两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行，通过改变控制角α可以改变电感中通过的电流。

α的计量以电压过零点为基准，α在90°～180°之间可部分导通，导通角增大则电流基波分量减小，等价于用增大电抗器的电抗来减小基波无功功率。

导通角在90°～180°之间连续调节时电流也从额定到0连续变化，TCR提供的补偿电流中含有谐波分量。

TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。

这里，晶闸管只是作为投切开关，而不像TCR中的晶闸管起相控作用。

在实际系统中，每个电容器组都要串联一个阻尼电抗器，以降低非正常运行状态下产生的对晶闸管的冲击电流值，同时避免与系统产生谐振。

用晶闸管投切电容器组时，通常选取系统电压峰值时或者过零点时作为投切动作的必要条件。

由于TSC中的电容器只是在两个极端的电流值之间切换，因此它不会产生谐波，但它对无功功率的补偿是阶跃的。

TCR和TSC组合后的运行原理为：当系统电压低于设定的运行电压时，根据需要补偿的无功量投入适当组数的电容器组，并略有一点正偏差（过补偿），此时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部分过补偿容性无功；当系统电压高于设定电压时，则切除所有电容器组，只留有TCR运行。

图2给出了该控制方式下稳定系统电压时采用的控制框图，控制器所需信号为系统线电压和线电流。

如果用于补偿系统无功功率或校正系统功率因数，只需将电压设定值改为相应的无功设定值或功率因数设定值即可。

无功补偿的工作原理、结构及作用一、无功补偿的简称是无功补偿电源，是指为满足电力网和荷端电压水平及经济运行要求，须在电力网内和负荷端设置无功电源。

电力系统的负载多数是电感性的，电力系统会消耗无功电力，使负载电流相位滞后于电压，相角差越大，无功电力需求就会相对增大，供给固定的有功功率，提高电流而产生的线路损耗。

电力网络中所使用电设备消耗的无功功率，必须从网络中某个地方获得，如果由发电机提供并经过长距离传送这些无功功率是不合理的，通常也是不可能的。

应该是在需要无功功率的地方产生无功功率。

所以在配电系统里大多数都是使用电容器来补偿负载所需的无功功率，以改善功率因数。

无功补偿可以收到的效果：一、改善供电品质，提高功率因数。

二、减少电力的损失，工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，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。

三、延长设备寿命。

改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷下降，可以降低温度增加寿命。

四、满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除功率因数过低而产生的罚款。

近年来静止无功补偿装置获得了较大的发展，［类似于谐波治理]已广泛用于负载无功补偿。

静止无功无功补偿装置的重要特性就是它能连续调节补偿装置的无功功率。

而这种连续调节是依靠调节TCR中的晶闸管的触发延迟角得到实现的。

TSC只能分组投切，不能连续调节无功功率，它和TCR配合使用，才能整体调整无功功率的连续调节。

二、静止无功功率补偿滤波装置补偿器的工作原理及结构静止无功功率补偿滤波装置补偿器又称SVC，传统补偿用断路器或接触器投切电容，SCV用可控硅等电子开关，没有机械运动部分，所以叫静态补偿装置。

通常的SVC组成部分为1.固定电容器和固定电抗器组成的一个补偿加滤波支路该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电网谐波，并补偿容性，将电网补偿到容性状态。

2.固定电抗器3.可控硅电子开关可控硅用来调节电抗器导通角，改变感性输出来抵消补偿滤波支路容性，并保持在感性较高功率因数。

1 无功补偿的基本原理无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。

所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。

如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。

由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。

而由补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。

图1 无功功率补偿原理图S1为功率因数改善前的视在功率S2为功率因数改善后的视在功率2 无功的经济补偿对于电力系统而言，在高压侧或低压侧均可进行补偿。

但是，如果在低压侧进行补偿，既可减少变压器、输电线路等的损耗，又可提高变压器、输电线路的利用率及提高负载端的端电压，所以补偿电容器的安装越靠近负载端，对用户而言越可获取较大的经济效益。

由图1可见，装设补偿电容器后，改善了负荷侧的功率因数，用电负荷所需的无功功率，由电容器直接提供，可以降低电网的总电流式中I--视在电流I p--有功电流I c--电容电流因为在低压侧装设了电容器补偿无功电流，即无功电流由电容器提供，所以在进行电网设计时，只考虑有功电流即可，大大节省变压器及输电线路的投资。

对于已有的电网，也能够提高电网的出力。

2.1 减少输电线路及变压器的损耗P n=3I2²R=3I2p²R+3I2q²R式中P n--有功功率损失R--每项输电线路的电阻(含输电线路及变压器)输电线路电阻R=KL/A式中K--电阻系数A--导线截面积L--导线长度，m变压器电阻R=Y k U2/S n式中Y k--变压器短路阻抗，ΩU--系统电压，VS n--变压器额定容量，kVA2.2 增加变压器及输电线路的利用率所增加的利用率为：(P2-P1)/P1=[(cos1-cos2)-1]³100%式中cosφ1--改善前的功率因数cosφ2--改善后的功率因数2.3 提高系统的端电压减少系统的电压降du(%)=Q c/S n³X k(%)式中du(%)--电压提高百分比Q c--补偿电容器的容量，kvarS n--变压器容量，kVAX k(%)--变压器阻抗百分比3 无功补偿方式理论上而言，无功补偿最好的方式是在哪里需要的无功，就在哪里补偿，整个系统将没有无功电流的流动。