1、什么是無功功率？對無功功率的認(rèn)識。

答：無功功率是一交換功率的幅值，反映了內(nèi)部與外部交換能量的能力大小，即電源與電感與電容之間能量交換的最大值。

（1） 電力網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)，電源供給的無功功率是用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場，進(jìn)行能量的交換的，它為能量的輸送、轉(zhuǎn)換創(chuàng)造了必須的條件。沒有它，變壓器就不能變壓和輸送電能，沒有它，電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場就建立不起來，電動機(jī)就旋轉(zhuǎn)。

（2） 由于無功電力不直接做實(shí)際消耗之功，他僅完成電磁能量的相互轉(zhuǎn)換，反映出交流電流電路中的電感、電容和電源之間進(jìn)行能量交換的規(guī)模，因而也就不消耗燃料或水能。

（3） 無功功率和有功功率是密切相關(guān)的，輸送有功電力時(shí)需要消耗無功功率，輸送無功功率時(shí)需要消耗有功功率，無功功率和有功功率都是通過電流傳輸?shù)?，?dǎo)體中的電流成分既包括無功成分，也包括有功成分。這個電流通過導(dǎo)體的電阻和電抗時(shí)，就會造成無功損耗和有功損耗，還會造成電壓降落，直接影響電力網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行。

（4） 電力系統(tǒng)中的無功損耗包括變壓器的無功損耗：勵磁損耗和繞組中的損耗，以及電力線路的無功損耗：并聯(lián)電納和串聯(lián)電抗。

2、電力網(wǎng)中為什么要進(jìn)行無功補(bǔ)償？

答：在電力系統(tǒng)中，如變壓器、電動機(jī)等許多工作時(shí)需要勵磁的設(shè)備都需要從電力系統(tǒng)中吸收感性無功功率來勵磁工作的，還有輸電線路具有分布電容，在電壓下將產(chǎn)生容性無功功率，也就是說線路要吸收感性無功。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，也是為基本的無功電源。如果我們只依靠發(fā)電機(jī)來提供無功功率的話，電力系統(tǒng)中之間由于無功功率不斷地來回地交換會引起發(fā)電、輸電及供配電設(shè)備上的電壓損耗及功率損失，況且發(fā)電機(jī)發(fā)出的所有功率等于有功功率與無功功率的矢量和，提供的無功功率多時(shí)，提供的有功功率就少了，這種運(yùn)行方式也是很不經(jīng)濟(jì)的。假如系統(tǒng)會用這種方式運(yùn)行，由于各種變壓器、電動機(jī)等感性無功負(fù)荷離發(fā)電機(jī)太遠(yuǎn)，無功功率不斷地在這些點(diǎn)之間來回地進(jìn)行流動，會導(dǎo)致線損增大此時(shí)還會增加發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電器設(shè)備和導(dǎo)線的容量，還會使用戶選擇控制、測量的規(guī)格加大。何況上述運(yùn)行方式下，提供的無功功率是很有限的，對于整個電力系統(tǒng)來說，對我功功率的需求是很大的。當(dāng)無功功率不足時(shí)，會使線路及變壓器的壓降增大，如果是沖擊性無功功率負(fù)載，會產(chǎn)生電壓劇烈波動，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。比如電弧爐、軋鋼機(jī)等設(shè)備會頻繁的無功功率沖擊，會使電網(wǎng)電壓劇烈波動，甚至是同一電網(wǎng)上的用戶無法正常工作。當(dāng)電壓降落時(shí)，會對許多設(shè)備的使用產(chǎn)生不良影響。比如降落過多，電動機(jī)可能停止運(yùn)轉(zhuǎn)，或不能啟動。電壓降低，電動機(jī)電流將顯著增大，繞組溫度升高，嚴(yán)重情況下會使電動機(jī)燒毀。

3、如何進(jìn)行無功補(bǔ)償？

答：電容電路與電感電路相似，在電容元件與電源之間也有無功功率在進(jìn)行交換，只是時(shí)間上差半個周期，即當(dāng)電感電路從電源吸收能量的半個周期，恰為電容放電過程，另半個周期則是電感元件向電源送還能量，而電容電路恰為充電過程。將電容與電感并聯(lián)起來，電容元件就可以取代電源，與電感進(jìn)行這部分無功功率的交換。交流電源是必須有的，它是提供有功功率的。其實(shí)無功功率也是很難做到完全補(bǔ)償?shù)摹?/span>

注釋：絕大部分電氣設(shè)備的等效電路可看作電阻R與電感L串聯(lián)的電路。

4、電力網(wǎng)采取的無功補(bǔ)償方式都有哪些？

答：電力網(wǎng)常用的無功補(bǔ)償方式包括：集中補(bǔ)償方式、分散就地補(bǔ)償方式和單機(jī)就地補(bǔ)償方式。

a) 將補(bǔ)償電容器直接接在變電所的高壓或低壓母線上，對該變電所供電范圍內(nèi)的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，成為集中補(bǔ)償方式。

電容器集中裝設(shè)在企業(yè)或地方總降壓變電所的6~10kV母線上，用來提高整個變電所的功率因數(shù)，使該變電所的供電范圍內(nèi)無功功率基本平衡?？梢詼p少高壓線路的無功損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

b) 將電容器接在車間動力箱母線上，對附近的電動機(jī)等無功負(fù)荷進(jìn)行無功補(bǔ)償，相對于在總配電房的集中補(bǔ)償而言，稱為分散就地補(bǔ)償。

適用于高壓配電裝置或低壓動力裝置配電箱附近有比較密集的電動機(jī)群。特別適用于低壓4kW及以下的電動機(jī)群或相互備用的高壓電動機(jī)群。

c) 將電容器置于電動機(jī)附近，對其進(jìn)行單獨(dú)就地補(bǔ)償，稱為單機(jī)就地補(bǔ)償方式。

單機(jī)就地補(bǔ)償方式主要適用于年運(yùn)行時(shí)間較長的電動機(jī)。

5、電力網(wǎng)采取的無功補(bǔ)償方式都有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

答：集中補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)：

這種裝設(shè)方式與分散補(bǔ)償方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 能方便的同電容器組的自動投切裝置配套，自動追蹤無功功率變化而改變用戶的補(bǔ)償容量，避免在總的補(bǔ)償水平上產(chǎn)生過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償，從而使用戶功率因數(shù)始終保持在規(guī)定范圍之內(nèi)。在這種意義上講，可使用戶達(dá)到較優(yōu)補(bǔ)償。

（2） 集中補(bǔ)償有利于控制用戶本身的無功潮流，避免受電力網(wǎng)的電壓變化或負(fù)荷變化而產(chǎn)生過大的電壓波動。當(dāng)電壓波動超過允許范圍時(shí)，可借助自動投切裝置調(diào)準(zhǔn)母線電壓水平，以改善電壓質(zhì)量。

（3） 電容器組的基本容量是根據(jù)用戶正常負(fù)荷需要確定的，運(yùn)行時(shí)間長，利用率高，補(bǔ)償效益就高;而且集中補(bǔ)償方式在運(yùn)行維護(hù)上較為方便，事故率相對減少，相應(yīng)的提高了補(bǔ)償效益。

集中補(bǔ)償方式的缺點(diǎn)：

這種方式只能減少裝設(shè)點(diǎn)以上線路和變壓器因輸送無功功率所造成的損耗，而不能減少用戶內(nèi)部通過配電線路向用電設(shè)備輸送無功功率所造成的損耗。其降損節(jié)電效益必然受到限制。這也就是說，集中補(bǔ)償容量再多，起作用僅限于減少變壓器本身及以上配電線路的無功損耗。

分組補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：

（1） 分組不常有利于對無功進(jìn)行內(nèi)部分區(qū)控制，實(shí)現(xiàn)無功負(fù)荷分區(qū)平衡，減少無功功率在變配電站以下配電線路中的流動，使內(nèi)部線損顯著降低。

（2） 對于實(shí)行分車間考核用電指標(biāo)的用戶，分組補(bǔ)償有利于分車間加強(qiáng)無功電力管理，提高本車間的功率因數(shù)，降低產(chǎn)品單耗和生產(chǎn)成本。

（3） 分組電容器的投切隨車間總的負(fù)荷水平而變化，其利用率較單臺補(bǔ)償高;分組補(bǔ)償也比單臺電動機(jī)易于控制和管理。

分組補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)：

d) 不如集中補(bǔ)償便于管理。

e) 如果在車間裝設(shè)電容器未能分組，則補(bǔ)償容量無法調(diào)整，可能會出現(xiàn)過補(bǔ)償或欠補(bǔ)償。

f) 如果只進(jìn)行分組補(bǔ)償，則用戶變壓器消耗無功功率必須由車間電容器向上倒送，或由電網(wǎng)輸送，顯然效果不好。

g) 分組補(bǔ)償?shù)囊淮涡酝顿Y大于集中補(bǔ)償。

補(bǔ)償方式的選擇原則：以移相電容器為主，全面規(guī)劃，合理布局，分散補(bǔ)償，就地平衡，自動控制，集中調(diào)節(jié)。

集中調(diào)節(jié)與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主;調(diào)節(jié)補(bǔ)償與固定補(bǔ)償相結(jié)合，以固定補(bǔ)償為主;高壓補(bǔ)償和低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主。實(shí)現(xiàn)提高功率與降損并重為目的。

6、配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方式有哪幾種？

答：配電網(wǎng)無功補(bǔ)償方式主要有五種：變電站補(bǔ)償、配電線路補(bǔ)償、隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。

h) 變電站補(bǔ)償

針對電網(wǎng)無功平衡，在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補(bǔ)償裝置一般集中接在變電站10kV母線上。

i) 配電線路補(bǔ)償

線路無功補(bǔ)償即通過在線路桿塔上安裝電容器實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。線路補(bǔ)償方式主要提供線路和變壓器需要的無功。線路補(bǔ)償點(diǎn)不宜過多，控制從簡，一般不采用分組投切控制，補(bǔ)償容量不宜過大，避免出現(xiàn)過補(bǔ)償現(xiàn)象；保護(hù)也要從簡，可采用熔斷器和避雷器作為過流和過壓保護(hù)。

j) 隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動機(jī)并聯(lián)，通過控制、保護(hù)裝置與電動機(jī)同時(shí)投切的一種無功補(bǔ)償方式。搞好電動機(jī)的無功補(bǔ)償，使其無功就地補(bǔ)償平衡，既減少了配電線路的損耗，同時(shí)還可以提高電動機(jī)的出力。

k) 隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是指將將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償變壓器空載無功補(bǔ)償方式。配電變壓器在輕載或空載時(shí)的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配電變壓器空載無功是農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷的主要部分。

l) 跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制和保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在用戶配電變壓器低壓側(cè)的補(bǔ)償方式。這種補(bǔ)償方式部分相當(dāng)于隨器補(bǔ)償?shù)淖饔茫m用于100kVA及以上的專用配電變壓器用戶。

7． 各種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點(diǎn)?

(1)變電站的補(bǔ)償

優(yōu)點(diǎn)：管理容易，維護(hù)方便。

缺點(diǎn)：這種補(bǔ)償對10KV配電網(wǎng)的降損不起作用。

（2）配電線路補(bǔ)償

優(yōu)點(diǎn)：投資小，回收快，與管理和維護(hù)，適用于功率因數(shù)低，負(fù)荷重的長線路。

缺點(diǎn)：存在適應(yīng)能力差，重載情況下補(bǔ)償不足。

（3）隨機(jī)補(bǔ)償

優(yōu)點(diǎn)：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功裝置投入；用電設(shè)備停用時(shí)，補(bǔ)償裝置退出。更具有投資少，占地小，安裝容易，配置方便靈活，維護(hù)簡單，事故率低的特點(diǎn)。適用于：補(bǔ)償電動機(jī)無功消耗。以補(bǔ)勵磁無功為主，可較好地限制配電網(wǎng)無功峰荷。年運(yùn)行小時(shí)在1000h以上的電動機(jī)實(shí)用在隨機(jī)補(bǔ)償較其他補(bǔ)償方式更經(jīng)濟(jì)。

（4）隨器補(bǔ)償

優(yōu)點(diǎn)：接線簡單，維護(hù)管理方便，能有效的補(bǔ)償配電變壓器的空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)的基荷，使該部分就地平衡，從而提高配電變壓器的利用率，降低無功網(wǎng)損，提高用戶的功率因數(shù)，改善用戶的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償?shù)挠行У氖侄沃弧?/span>

缺點(diǎn)：由于配電變壓器的數(shù)量多、安裝地點(diǎn)分散，因此，補(bǔ)償工作投資比較大，運(yùn)行維護(hù)工作量大。

（5）跟蹤補(bǔ)償

優(yōu)點(diǎn)：可較好的跟蹤無功補(bǔ)償?shù)淖兓?，運(yùn)行方式靈活，補(bǔ)償效果好，主要適用于大容量、大負(fù)荷的配變。

缺點(diǎn)：費(fèi)用高，且自動投切裝置較隨機(jī)或隨機(jī)補(bǔ)償?shù)谋Ｗo(hù)裝置復(fù)雜，如有任一元件損壞，則可導(dǎo)致電容器不能投切。

8、 補(bǔ)償容量如何確定？優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比。

答：（1）按功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定補(bǔ)償容量：Qc=P(tanΦ1-tanΦ2)

（2）按供電能力要求確定補(bǔ)償容量

（3）高供高計(jì)的用戶變壓器無功補(bǔ)償容量的確定

1250kVA的變壓器的有功功率：P=S*cosΦ=1250*0.85=1062.5Kw

按功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定的補(bǔ)償容量：Qc=P(tanΦ1-tanΦ2)=1062.5*(0.6197-0.3287)=309.19 kvar

800kVA的變壓器的有功功率：P=S*cosΦ=800*0.85=680kW

按功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)確定的補(bǔ)償容量：Qc=P(tanΦ1-tanΦ2)=197.88*((0.6197-0.3287)= 197.88kvar

所以，1250kVA的變壓器的無功補(bǔ)償容量確定為310kvar，800kVA的變壓器的無功補(bǔ)償容量確定為200kvar。

9、常見的10 kV 線路無功補(bǔ)償接線方式

常規(guī)情況下， 電力電容器在線路上有4 種不同的接線方式：

一、三相電力電容器通過跌落式熔斷器接入線路；

二、3 只單相電力電容器接成星形直接接入線路；

三、3 只單相電力電容器通過跌落式熔斷器接入線路；

四、3 只單相電力電容器尾端接高壓熔絲，套熔管100～150 mm 后接入線路。

（1）單相電力電容器如熔絲選擇得當(dāng)，則一相擊穿時(shí)，并不影響其他二相。而三相電力電容器如一相擊穿，則電力電容器就會報(bào)廢，同時(shí)，第一種接線方式選用三相電力電容器還需安裝1 組跌落式熔斷器，增加投資的同時(shí)加大了工作量。

（2）第二種接線方式工作可靠性差，當(dāng)一相電力電容器擊穿后，另二相會因?yàn)槌惺芫€電壓而燒壞，造成3 只電力電容器全部損壞。同時(shí)，電力電容器擊穿也會造成三相短路，導(dǎo)致線路停電。

（3） 第三種接線在安裝時(shí)也需增加1 組跌落式熔斷器，安裝工作量大，投資也大。

（4）第四種接線具有第三種接線工作穩(wěn)定、投資小且安裝工作量小的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)一相電力電容器擊穿時(shí)該相熔絲已熔斷，故障相與其他二相立即分離，同時(shí)熔管脫落，使巡視人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，并得到妥善處理。另外，由于該種接線取消了跌落式熔斷器，不僅節(jié)省了投資，還減少了工作量。

因此，安裝電力電容器采取第四種接線方式較為恰當(dāng)。

來源：電工電氣學(xué)習(xí)網(wǎng)

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