一、什么是無(wú)功功率

電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變的磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過(guò)純電感或純電容電路時(shí)并沒(méi)有能量消耗，僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動(dòng)，由于這種交換功率不對(duì)外做功，因此稱(chēng)為無(wú)功功率。

從物理概念來(lái)解釋感性無(wú)功功率:由于電感線圈是貯藏磁場(chǎng)能量的元件，當(dāng)線圈加上交流電壓后，電壓交變時(shí)，相應(yīng)的磁場(chǎng)能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及磁場(chǎng)能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)線圈的磁場(chǎng)能量就將外電源供給的能量以磁場(chǎng)能量形式貯藏起來(lái);當(dāng)電流減小和磁場(chǎng)能量減弱時(shí)，線圈把磁場(chǎng)能量釋放并輸回到外面電路中。交流電感電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與磁場(chǎng)能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。

從物理概念來(lái)解釋容性無(wú)功功率:由于電容器是貯藏電場(chǎng)能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時(shí)，相應(yīng)的電場(chǎng)能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場(chǎng)能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時(shí)電容器的電場(chǎng)能量就將外電源供給的能量以電場(chǎng)能量形式貯藏起來(lái);當(dāng)電壓減小和電場(chǎng)能量減弱時(shí)，電容器把電場(chǎng)能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場(chǎng)能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。

無(wú)功分類(lèi)

感性無(wú)功:電流矢量滯后于電壓矢量90°

如電動(dòng)機(jī)、變壓器、晶閘管變流設(shè)備等

容性無(wú)功:電流矢量超前于電壓矢量90°

如電容器、電纜輸配電線路等

基波無(wú)功:與電源頻率相等的無(wú)功（50HZ)

諧波無(wú)功:與電源頻率不相等的無(wú)功

實(shí)際供用電系統(tǒng)中的電力負(fù)荷并不是純感性或純?nèi)菪缘模羌扔须姼谢螂娙?、又有電阻的?fù)載。這種負(fù)載的電壓和電流的相量之間存在著一定的相位差，相位角的余弦cosφ稱(chēng)為功率因數(shù)，又稱(chēng)力率。它是有功功率與視在功率之比。

三相功率因數(shù)的計(jì)算公式為：

式中:cosφ—功率因數(shù)

P—有功功率，KW

Q—無(wú)功功率，Kvar

S—視在功率，KVA

功率因數(shù)通常分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)三種。

在三相對(duì)稱(chēng)電路中，各相電壓、電流為對(duì)稱(chēng)，功率因數(shù)也相同。那么三相電路總的功率因數(shù)就等于各相的功率因數(shù)。

電力系統(tǒng)中，不但有功功率要平衡，無(wú)功功率也要平衡。

有功功率、無(wú)功功率、視在功率之間的相量關(guān)系如圖一

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖1

由式cosφ=P/S可知，在一定的有功功率下，功率因數(shù)cosφ越小，所需的無(wú)功功率越大。為滿足用電的要求，供電線路和變壓器的容量就需要增加。這樣，不僅要增加供電投資、降設(shè)備利用率，也將增加線路損耗。為了提高電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行效率，根據(jù)電網(wǎng)中的無(wú)功類(lèi)型人為的補(bǔ)償容性無(wú)功或感性無(wú)功來(lái)抵消線路的并場(chǎng)動(dòng)率。

無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供電量，在長(zhǎng)距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無(wú)功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可限制無(wú)功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。

二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/strong>

1．提高電壓質(zhì)量

把線路中電流分為有功電流la和無(wú)功電流lr，則線路中的

電壓損失:

式中:P—有功功率，KW

Q—無(wú)功功率，Kvar

U—額定電壓，KV

R—線路總電阻，Q

XI—線路感抗，Q

因此，提高功率因數(shù)后可減少線路上傳輸?shù)臒o(wú)功功率Q，若保持有功功率不變，而R、XI均為定值，無(wú)功功率Q越小，電壓損失越小，從而提高了電壓質(zhì)量。

2．提高變壓器的利用率，減少投資

功率因數(shù)由提高到提高變壓器利用率為:

由此可見(jiàn)，補(bǔ)償后變壓器的利用率比補(bǔ)償前提高AS%，可以帶更多的負(fù)荷，減少了輸變電設(shè)備的投資。

3．減少用戶電費(fèi)支出

(1）可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。

（2）可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無(wú)功功率，造成的有功功率損耗，電費(fèi)可相應(yīng)降低。

4提高電力網(wǎng)傳輸能力

有功功率與視在功率的關(guān)系式為:

P=Scosφ

可見(jiàn)，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數(shù)越高，需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫　?/p>

三、無(wú)功補(bǔ)償?shù)陌才欧绞?/strong>

1．集中補(bǔ)償:裝設(shè)在企業(yè)或地方總變電所6~35KV母線上，可減少高壓線路的無(wú)功損耗，而且能提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

2.分散補(bǔ)償:裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車(chē)間或村鎮(zhèn)終端變、配電所的高壓或低壓母線上。這種方式與集中補(bǔ)償有相同的優(yōu)點(diǎn)，但無(wú)功容量較小，效果較明顯。

3.就地補(bǔ)償:裝設(shè)在異步電動(dòng)機(jī)或電感性用電設(shè)備附近，就地進(jìn)行補(bǔ)償。這種方式既能提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，又能改變用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。

無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能只是降低了補(bǔ)償點(diǎn)至發(fā)電機(jī)之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償不能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據(jù)最佳補(bǔ)償理論，就地補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效果最為顯著。