无功补偿功率因数多少为最佳 电气设计什么是无功补偿

无功补偿概念：

无功功率补偿，简称无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，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。

无功补偿原理：1． 无功补偿的原理：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性负荷吸收能量，能量在两种负荷之间交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功补偿的原理。

2． 有功功率：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。单位：瓦（W）或千瓦（KW）

3． 无功功率：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。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。单位：乏（var）或千乏(kVAr)

4． 感性无功功率：电动机和变压器在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收和释放的功率相等，这种功率叫感性无功功率。单位（Kvar）5． 容性无功功率：电容器在交流电网中接通时，在一个周期内,上半周期的充电功率与下半周期的放电功率相等，而不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率。单位（Kvar）6．视在功率：纯电阻性电路中电压和电流是同相位的，电压和电流的乘积为有功功率；但在感性或容性电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负荷实际吸收的电功率，而是表面的数值，称为视在功率。单位（KVA）

7．无功功率的作用：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。 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。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。8．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、变电设备的供电能力。(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。(4)造成低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。9．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。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、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：cosφ=P/S式中cosφ——功率因数；P——有功功率，kW；Q——无功功率,kVar；S——视在功率,kVA；U——用电设备的额定电压,V；I——用电设备的运行电流,A。功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。

(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。(2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式=/T10．力率电费：全国供用电规则规定，在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准为：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.90以上，其它100KVA及以上的电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电功率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述规定的用户，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其加收一部分电费，这部分加收的电费称为力率电费。

11.提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置。

下面我们通过一个例子来深入解析以下无功补偿究竟是怎么回事？

如图所示，一感性负载与220V、50HZ电源相连的电路。试求：并联电容前负载的功率因数，以及电源发出的有功功率P、无功功率Q各是多少？要使功率因数提高到0.9，应并联多大的电容？解：1）并联电容前的负载阻抗用ZL来表示ZL=30 j100π*0.127=30 j40Z的模值等于：

并联电容前功率因数角：θ0=arctan(40/30)=53.1°所以功率因数λ=cosθ0=0.6视在功率S等于

有功功率P等于P=S*cos53.1°=968*0.6=580.8W无功功率Q=S*sin53.1°=968*0.8=774.4var并联电容后因为并联电容后，负载的电压并没有改变，所以负载侧所需要的有功功率和无功功率没有变。既：P0=580.8 Q0=774.4因为电路并联了一个电容，所以功率因数角会发生变化，设变化后的功率因数角为θ电源所产生的无功功率Q为Q=P*tanθ并联的电容所产生的无功功率为QC=ƜC*U2并联电容后，负载侧的无功功率由并联电容以及电源提供，所以Q0=QC Q并联后电路的功率因数提升至0.9，所以cosθ=0.9Arccosθ=25.8°将上述四个式子联立就可求得并联电容为C=32.47μF由此我们可以看到，负载并联了电容就相当于是在负载侧就地对负载的无功功率需求进行了补偿，减少了电源侧无功功率的输出，这样的话电源侧更少的视在功率就可以满足负载一样的有功功率需求，功率因数得到大幅度提高，经济性得到极大的改善！这就是无功补偿的精妙之处！