1.无功补偿的原理

　　电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,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℃.如果在电磁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,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理.

　　2.无功补偿的意义

　　(1)补偿无功功率,可以增加电网中有功功率的比例常数

　　(2)减少发,供电设备的设计容量,减少投资,例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cos4=0.95时,装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之,增加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)降低线损,由公式△P%=(1-cosΦ/cosΦ)X100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数,cosΦ为补偿前的功率因数则

　　cosΦ>cosΦ,所以提高功率因数后,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.

　　3.无功补偿的原则

　　提高用电单位的自然功率因数,无功补偿分为集中补偿,分散补偿和随机随器补偿,应该遵循：全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡;集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿主;高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主;调压与降损相结合，以降损为主的原则.

　　4.无功补偿装置的组合元件

　　(1)低压无功补偿设备的组合元件

　　①无功功率自动补偿控制器

　　根据电网无功功率是否达到无功设定值来控制电力电容器的投入和切除,并且有过,欠电压保护功能

　　②无触点可控硅模块或智能复合开关

　　③电容器(内带放电电阻)

　　④熔断器

　　⑤电流互感器

　　⑥避雷器

　　⑦开关

　　⑧电抗器(对无触点开关起到过电流保护作用;对防止电容器过电流也起到抑制作用)

　　另外,还装配监视用的电压表,电流表,功率因数表和信号指示灯等.

　无功补偿是用来提高电压质量、降低网损的有效措施之一，方法是给感性电路中的电感并联电容器，使感性负荷所吸收的无功功率大部分有电容器提供。无功补偿容量的确定有一般方法和优化方法。本文简略分析无功补偿容量的经典优化法。

　　1 补偿容量优化法

　　无功补偿容量的优化法是：分别从网损最小、年运行费用最小、年支出费用最小的观点出发，求出最佳补偿容量的算法。这些算法的特点是：求得所要求的量值的数学表达式，然后用求函数极值的方法，求得补偿容量。是一些古典的求极值算法，故称为经典优化法。

　　1.1 按网损最小确定补偿容量

　　无功补偿的目的是降损节能，因此，从网损最小的观点出发来确定补偿容量是很重要的。如图1所示，该图中各段时间内的总无功负荷为Q，，Q：，…，Q。，假定网络总补偿容量为Q。，则全年的电能损耗和无功负荷的关系为：

　　其中：△Pc是补偿电容每Kvar的有功损耗(kW);T是年运行时间(h);R是补偿点至电源的等值电阻(Ω)。为使网损最小，可将网损△A对Qc微分，并命其为0，则其：

　　这种算法比较简单，但没有计人补偿电容所需要的费用。该算法所能保证的只是网损最小，但如果考虑安装补偿电容的费用，不一定是最经济的。

　　1.2 按年运行费用最小确定补偿容量
　　年运行费用由两部分组成：第1部分是加装电容器后网络损耗的电价，即F1=△A×β，△A是年电能损耗(kW.h)，β是有功电价[元/(kW.h)]第2部分是补偿装置的年运行、维护费用，即F2=KaKcQc，其中Kc是装设单位补偿容量的综合投资(元/Kvar)，Ka是补偿装置的维护费用率(%)。年运行费用F=F1十F2=△A ×β十KaKcQc，将△A值代人。为使F最小，将F对Qc微分并命其为0，得：

　　1.3 按年支出费用最小确定补偿容量

　　年支出费用是指同时考虑年运行费和投资的回收。设投资每元钱的回收率为Ke%，年支出费用为：Z=F+KeKcQc，其中F是年运行费用;Ke是投资每元钱的回收率。该式采用直线平均法，将电容补偿的总投资平均分摊在各个年度。为使年支出费用最小，将Z对Qc微分并令其为0，从而可求得：

　　上述3种方法的基本思想和计算公式的形式很相似，但其所计及的因数和获得的经济效益却各不相同，所以其适应的范围也因此而异。通过分析，可见;第1种方法的补偿量和投资均是最大的;第2种方法的补偿量和投资皆居中;第3种方法的补偿量最小，因此其所用的投资也最小。

　　2 分支线路中补偿容量的最佳分配

　　在此仍然采用经典优化法。首先求出线路的总损耗△p的表达式，为了使总损耗最小，将△p对分支的补偿容量Qci微分并令其为o，便可求得各分支的最佳补偿容量Qci。

　　2.1 辐射分支线路中的补偿容量的最佳分配

　　图2所示的辐射式分支网络中，若其共有n个分支，则装置的总容量Qc在各个分支中应该进行合理分配。总损耗表达式为：

　　将△p对Qci微分并令其为0，得：

　　(Q-Qci)Ri=(Q-Qc)R

　　其中：Q是网络总无功负荷;Qc是补偿总容量;只是全网等值电阻。从该式可得：

　　这说明：在辐射分支网络中，当网络无功总负荷Q、总补偿容量Qc及各分支无功Qi为已知的条件下，各分支的补偿容量Qci只取决于全网等效电阻尺和各个分支电阻Ri。

　　2.2 非纯辐射分支线路中的补偿容量的最佳分配

　　典型的非纯辐射电网如图3所示，如果要在第i个节点进行补偿，则要对第i一1个节点和i个节点的情况联合考虑。如果第i一1个节点和i个节点之间的无功容量为Qi-1，而节点i一1和i之间的总补偿容量为Qci-1，i，则两者可分别视为节点i之后的总无功需求量和总补偿容量。如此可套用上式，得：

　　其中：Q是第i个分支的无功负荷(Kvar)，R∑i是第i个节点后网络的等效电阻(Ω)，Ri是第i个分支的电阻(Ω)，而且

　　3 其 他

 　　用经典优化法，还可计算负荷沿线分布时最佳补偿点的位置和容量配置。其中负荷沿线分布的情况有：均匀分布、递增分布、递减分布、等腰分布等。补偿方式有单点补偿、两点补偿和n点补偿。当无功负荷非均匀分布时，补偿容量用相对分析法来确定。该方法通过引入阻值系数，将非均匀分布负荷化为求解均匀负荷分布的问题，然后用叠加原理，将多电源供点的问题化为单电源供电问题来求解。在此，由于篇幅有限，只能提到而已。