无功补偿的原理及意义

一、无功补偿的意义

在工业企业中，大量用电设备都是感性负载，如电动机、电焊机、电炉等，并且功率因数都比较低。功率因数低，不仅使电源设备得不到充分利用，并且无功电流在输电线和电源设备中会引起有功损耗，造成了大量电能的浪费，还会使线路压降增加，严重地影响了电压质量。

1、 补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的输送比例。

2、 补偿无功功率，可以减少发、供电设备的设计容量，减少投资。

例如当功率因数从cosφ₁=0.8增加到cosφ=0.95时，装1kvar的电容器可节省设备容量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。

3、 补偿无功功率，可以降低线损。

若cosφ₁为补偿前的功率因数，cosφ为补偿后的功率因数，cosφ>cosφ₁，则由公式ΔΡ%=(1-cosφ₁/cosφ)×100%可知：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。所以功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。

二、无功补偿的原理

由于负载大部分是感性的，需取用感性无功功率。为此要提高功率因数，就得设法减小感性无功功率。由于容性无功功率与感性无功功率的性质正好相反，所以要补偿感性负载的无功功率可以采用在感性负载两端并联电容器的办法。

电流在电感元件中做功时，电流超前于电压90°；而电流在电容元件中做功时，电流滞后电压90°。在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180°。如果在电感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，使电流矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。

三、补偿电容器的选用

1、补偿电容量的计算

要把感性负载的功率因数从cosφ₁提高到cosφ需并联的电容量C可按下式求得，即

C=(Ptgφ₁-Ptgφ)/ωU²=P (tgφ₁-tgφ)/ωU²

例:已知220V、40W的日光灯工作时的电流为0.4A，cosφ=0.545。镇流器取用的功率为8W。现要将功率因数补偿到0.9，应并联多大的电容。

解:根据已知条件可求得:

tgφ₁=1.54，tgφ=0.484，日光灯电路取用的功率P=40+8=48W

C==P (tgφ₁-tgφ)/ωU²=48×(1.54-0.484)/314x220^2^

=3.34×10^-6^F=3.34μF

即为使日光灯电路的功率因数提高到0.9，应并联一个额定电压U=220V，C=3.34μF的电容器。

必须注意:在功率因数补偿的过程中，负载所取用的有功功率P，无功功率Q和cosφ仍保持不变，而改变的仅仅是电路总的无功功率和总的功率因数。

2、电容器电压的选择

选用并联补偿电容器时，不仅要选用一定容量的电容器，还必须使所选用的电容器的额定电压大于或等于电路的工作电压，否则电容器将被击穿。