電 網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補償設備以后，可以 提供感性電抗所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸 送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補償。無功補償可以提高功率因數(shù)，是一項投資少，收效快的降損節(jié)能措施。
電網(wǎng)中常用的無功補償方式包括：①集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組；②分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；③單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。
加裝無功補償設備，不僅可使功率消耗減小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。
確定無功補償容量時，應注意以下兩點：①在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。②功率因數(shù)越高，每千乏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補償。
無功補償具有顯著優(yōu)點：
◎改善電能質量
電網(wǎng)中無功補償設備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質量關系十分密切。合理安裝補償設備可以改善電壓質量。
負荷(P+JQ)電壓損失ΔU簡化計算如下：
ΔU=(PR+QX)/U(1)
式中 U-線路額定電壓，kV
P-輸送的有功功率，kW
Q-輸送的無功功率，kvar
R-線路電阻，Ω
X-線路電抗，Ω
安裝補償設備容量Qc后，線路電壓降為ΔU1，計算如下：
ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U(2)
很明顯，ΔU1＜ΔU，即安裝補償電容后電壓損失減小了。由式(1)、(2)可得出接入無功補償容量Qc后電壓升高計算如下：
ΔU-ΔU1=QcX/U(3)
由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，因此從(3)式可以看出，越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。
◎降低電能損耗
安裝無功補償主要是為了降損節(jié)能，如輸送的有功P為定值，加裝無功補償設備后功率因數(shù)
由cosφ提高到cosφ1，因為P＝UIcosφ，負荷電流I與cosφ成反比，又由于P＝I2R，線路的有功損失與電流I的平方成正比。當cosφ升高，負荷電流I降低，即電流I降低，線路有功損耗就成倍降低。反之當負荷的功率因數(shù)從1降低到cosφ時，電網(wǎng)元件中功率損耗將增加的百分數(shù)為ΔPL%，計算如下：
ΔPL%＝(1/cos2φ-1)·100%(4)
功率因數(shù)降低與功率損耗增加的百分數(shù)之間的關系如表1。 1
功率因數(shù)提高對降低有功功率損耗的影響見表2。
表2
◎挖掘發(fā)供電設備潛力
(1) 在設備容量不變的條件下，由于提高了功率因數(shù)可以少送無功功率，因此可以多送有功功率?？啥嗨偷挠泄β?Delta;P計算如下：
ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)(5)
(2) 如需要的有功不變，則由于需要的無功減少，因此所需要的配變容量也相應地減少ΔS計算如下：
ΔS＝S-S1＝P(1/cosφ-1/cosφ1)(6)
可以減少供電設備容量占原容量的百分比為ΔS/S計算如下：
ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1) (7)
(3) 安裝無功補償設備，可使發(fā)電機多發(fā)有功功率。系統(tǒng)采取無功補償后，使無功負荷降低，發(fā)電機就可少發(fā)無功，多發(fā)有功，充分達到銘牌出力。
◎減少用戶電費支出
(1) 可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。
(2) 可以減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。
就三種補償方式而言，無功就地補償克服了集中補償和分組補償?shù)娜秉c，是一種較為完善的補償方式：
（1）因電容器與電動機直接并聯(lián)，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。
（2）有利于降低電動機起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機與控制 設備的使用壽命。
無功就地補償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式確定：
Q≤ U I0
式中：Q——無功補償容量(kvar)
U——電動機的額定電壓(V)
I0——電動機空載電流(A)
但是無功就地補償也有其缺點：
(1)不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償：
眾 所周知，無功補償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比 其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損
耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職。
(2)大容量電力電子裝置，就地補償不恰當：
隨著大型電力電子裝置的廣泛應用，尤其是采用大容量晶閘管電源供電后，致使電網(wǎng)波形畸變，諧波分量增大，功率因數(shù)降低。更由于此類負載經(jīng)常是快速變化，諧波次數(shù)增高，危及供電質量，對通訊設備影響也很大，所以此類負載采用就地補償是不安全，不恰當?shù)摹?
因 為：①電力電子裝置會產(chǎn)生高次諧波，在負載電感上有部分被抑制。但當負載并聯(lián)電容器后，高次諧波可順利通過電容器，這就等效地增加了供電網(wǎng)絡中的諧波成 分。②由于諧波電流的存在，會增加電容器的負擔，容易造成電容器的過流、過熱，甚至損壞。③電力電子裝置供電的負載如電弧爐、軋鋼機等具有沖擊性無功負 載，這要求無功補償?shù)捻憫俣纫?，但并?lián)電容器的補償方法是難以奏效。
(3)電動機起動頻繁或經(jīng)常正反轉的場合，不宜采用就地補償：
異步電動機直接起動時，起動電流約為額定電流的4～7倍，即使采用降壓起動措施，其起動電流也是額定電流的2～3倍。因此在電動機起動瞬間，與電動機并聯(lián)的電容器勢必流過浪涌沖擊電流，這對頻繁起動的場合，不僅增加線損，而且引起電容器過熱，降低使用壽命。
此 外，對具有正反轉起動的場合，應把補償電容器接到接觸器觸頭電源進線側，這雖能使電容隨電動機的運行而投入。但當接觸器剛斷開時，電容器會向電動機繞組放 電，引起電動機自激產(chǎn)生高電壓，這也有不妥之處。若將補償電容器接于電源側，當電動機停運時，電網(wǎng)仍向電容器供給電流，造成電容器負擔加重，產(chǎn)生不必要的 損耗。
為此，對無功補償功率較大的電容器，如需接在電源進線側，則應對電容器另加控制開關，在電動機停運時予以切除。
(4)就地補償?shù)碾娙萜鞑灰瞬捎闷胀娏﹄娙萜鳎?br /> 推廣就地補償技術時，不宜直接使用普通油浸紙質電力電容器，因為其自愈功能很差，使用中可能產(chǎn)生永久性擊穿，甚至引起爆炸，危及人身安全。
電動機并聯(lián)電容器的就地補償，當電動機停運時，電容器會向繞組放電，放電電流會引起電動機自激產(chǎn)生高電壓。為保證電動機停運時，電容器能可靠放電，應設有放電電路，而普通電力電容器不具備放電電路。同時其體積大，重量重，安裝使用不方便，所以不宜采用。
為此，就地補償應使用金屬化聚丙烯干式電力電容器，或專用就地補償裝置。
電網(wǎng)中常用的無功補償方式包括：①集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組；②分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；③單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。
加裝無功補償設備，不僅可使功率消耗減小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。
確定無功補償容量時，應注意以下兩點：①在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。②功率因數(shù)越高，每千乏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補償。
無功補償具有顯著優(yōu)點：
◎改善電能質量
電網(wǎng)中無功補償設備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質量關系十分密切。合理安裝補償設備可以改善電壓質量。
負荷(P+JQ)電壓損失ΔU簡化計算如下：
ΔU=(PR+QX)/U(1)
式中 U-線路額定電壓，kV
P-輸送的有功功率，kW
Q-輸送的無功功率，kvar
R-線路電阻，Ω
X-線路電抗，Ω
安裝補償設備容量Qc后，線路電壓降為ΔU1，計算如下：
ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U(2)
很明顯，ΔU1＜ΔU，即安裝補償電容后電壓損失減小了。由式(1)、(2)可得出接入無功補償容量Qc后電壓升高計算如下：
ΔU-ΔU1=QcX/U(3)
由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，因此從(3)式可以看出，越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。
◎降低電能損耗
安裝無功補償主要是為了降損節(jié)能，如輸送的有功P為定值，加裝無功補償設備后功率因數(shù)
由cosφ提高到cosφ1，因為P＝UIcosφ，負荷電流I與cosφ成反比，又由于P＝I2R，線路的有功損失與電流I的平方成正比。當cosφ升高，負荷電流I降低，即電流I降低，線路有功損耗就成倍降低。反之當負荷的功率因數(shù)從1降低到cosφ時，電網(wǎng)元件中功率損耗將增加的百分數(shù)為ΔPL%，計算如下：
ΔPL%＝(1/cos2φ-1)·100%(4)
功率因數(shù)降低與功率損耗增加的百分數(shù)之間的關系如表1。 1
| 功率因數(shù)從1降低到左列數(shù)值 | 0.95 | 0.9 | 0.85 | 0.8 | 0.75 | 0.7 | 0.65 |
| 電網(wǎng)元件中有功損耗增加百分數(shù)△PL% | 11 | 23 | 38 | 56 | 78 | 104 | 136 |
表2
| 功率因數(shù)由右列數(shù)值提高到0.95 | 0.6 | 0.65 | 0.7 | 0.75 | 0.8 | 0.85 | 0.9 |
| 可變有功功率損耗降低的百分數(shù) | 60 | 53 | 46 | 38 | 29 | 20 | 10 |
(1) 在設備容量不變的條件下，由于提高了功率因數(shù)可以少送無功功率，因此可以多送有功功率?？啥嗨偷挠泄β?Delta;P計算如下：
ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)(5)
(2) 如需要的有功不變，則由于需要的無功減少，因此所需要的配變容量也相應地減少ΔS計算如下：
ΔS＝S-S1＝P(1/cosφ-1/cosφ1)(6)
可以減少供電設備容量占原容量的百分比為ΔS/S計算如下：
ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1) (7)
(3) 安裝無功補償設備，可使發(fā)電機多發(fā)有功功率。系統(tǒng)采取無功補償后，使無功負荷降低，發(fā)電機就可少發(fā)無功，多發(fā)有功，充分達到銘牌出力。
◎減少用戶電費支出
(1) 可以避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰。
(2) 可以減少用戶內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而相應可以減少電費的支出。
就三種補償方式而言，無功就地補償克服了集中補償和分組補償?shù)娜秉c，是一種較為完善的補償方式：
（1）因電容器與電動機直接并聯(lián)，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。
（2）有利于降低電動機起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機與控制 設備的使用壽命。
無功就地補償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式確定：
Q≤ U I0
式中：Q——無功補償容量(kvar)
U——電動機的額定電壓(V)
I0——電動機空載電流(A)
但是無功就地補償也有其缺點：
(1)不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償：
眾 所周知，無功補償按其安裝位置和接線方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比 其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損
耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職。
(2)大容量電力電子裝置，就地補償不恰當：
隨著大型電力電子裝置的廣泛應用，尤其是采用大容量晶閘管電源供電后，致使電網(wǎng)波形畸變，諧波分量增大，功率因數(shù)降低。更由于此類負載經(jīng)常是快速變化，諧波次數(shù)增高，危及供電質量，對通訊設備影響也很大，所以此類負載采用就地補償是不安全，不恰當?shù)摹?
因 為：①電力電子裝置會產(chǎn)生高次諧波，在負載電感上有部分被抑制。但當負載并聯(lián)電容器后，高次諧波可順利通過電容器，這就等效地增加了供電網(wǎng)絡中的諧波成 分。②由于諧波電流的存在，會增加電容器的負擔，容易造成電容器的過流、過熱，甚至損壞。③電力電子裝置供電的負載如電弧爐、軋鋼機等具有沖擊性無功負 載，這要求無功補償?shù)捻憫俣纫?，但并?lián)電容器的補償方法是難以奏效。
(3)電動機起動頻繁或經(jīng)常正反轉的場合，不宜采用就地補償：
異步電動機直接起動時，起動電流約為額定電流的4～7倍，即使采用降壓起動措施，其起動電流也是額定電流的2～3倍。因此在電動機起動瞬間，與電動機并聯(lián)的電容器勢必流過浪涌沖擊電流，這對頻繁起動的場合，不僅增加線損，而且引起電容器過熱，降低使用壽命。
此 外，對具有正反轉起動的場合，應把補償電容器接到接觸器觸頭電源進線側，這雖能使電容隨電動機的運行而投入。但當接觸器剛斷開時，電容器會向電動機繞組放 電，引起電動機自激產(chǎn)生高電壓，這也有不妥之處。若將補償電容器接于電源側，當電動機停運時，電網(wǎng)仍向電容器供給電流，造成電容器負擔加重，產(chǎn)生不必要的 損耗。
為此，對無功補償功率較大的電容器，如需接在電源進線側，則應對電容器另加控制開關，在電動機停運時予以切除。
(4)就地補償?shù)碾娙萜鞑灰瞬捎闷胀娏﹄娙萜鳎?br /> 推廣就地補償技術時，不宜直接使用普通油浸紙質電力電容器，因為其自愈功能很差，使用中可能產(chǎn)生永久性擊穿，甚至引起爆炸，危及人身安全。
電動機并聯(lián)電容器的就地補償，當電動機停運時，電容器會向繞組放電，放電電流會引起電動機自激產(chǎn)生高電壓。為保證電動機停運時，電容器能可靠放電，應設有放電電路，而普通電力電容器不具備放電電路。同時其體積大，重量重，安裝使用不方便，所以不宜采用。
為此，就地補償應使用金屬化聚丙烯干式電力電容器，或專用就地補償裝置。
