浅谈电力系统中的无功补偿

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浅谈电力系统中的无功补偿

　　在电力系统中运行的很多电气设备如电弧炉、电动机、变压器等，它们属于既有电感又有

“ ”“ ”电阻的感性负载，这些感性负载在正常运行中，会建立交变磁场，进行着电磁之间的转

换。这些电感性负载的电流和电压向量之间存在着一个相位差，相位差的余弦 cosφ 即是功率

因数，它是有功功率（P）与视在功率（S）之比。功率因数是电气设备合理使用状况及用电管

理水平的一个重要技术指标，可以衡量电气设备效率的高低。

　　交流电源提供的功率为视在功率（S），视在功率不等于有功功率（P）也不等于无功功率

（Q）。视在功率、有功功率和无功功率的关系可以用功率三角形来表示，如图 1所示：

　　功率三角形实际是一个直角三角形，两个直角边分别是有功功率和无功功率，斜边为视在

功率，有功功率和视在功率的夹角为功率因数角（φ），它表示交流回路中电压与电流之间的

相位差。从以上功率三角形中可以看出，当设备的视在功率一定时，如果功率因数降低，有功

功率也就随之降低，此时无功功率就会增大，这样线路及变压器就会传送更多的无功功率以满

足电网需求，从而降低了设备的利用率，也增加了电气设备及线路中的损耗，因此电力系统必

须采取无功补偿的措施，以提高功率因数。

　　 1　无功功率及无功补偿的概念

　　在电力系统中，变压器、电动机等一些电气设备都是根据电磁感应原理工作的，当设备线

圈流过交流电流时，在铁芯中会产生交变磁通，在交变磁场的作用下，这些电气设备才能进行

能量的转换和传递，建立磁场所需要的电流是电感性的，相位滞后电压 90 度，属于无功电

流。因此为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，无功功率并不会直接转化

“ ”为热能或者机械能，它们并不是无用的电功率，相反它们是电气设备能够正常运转的一个必

备条件。无功功率在电网中不会被消耗，它只是与电能一直进行着周期性转换，并没有真正消

耗能量，因此这类功率通常称之为无功功率，为保证电力系统能够正常运行，电力系统中除了

需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。

　　电流在电感元件中做功时，电压超前于电流 90 度，而电容器接入电力系统后，其电压滞

后电流 90 度，在同一电路中，流过电容设备的电流与流过电感设备的电流方向正好相反，相

差180 度，所以流过电容器的电流与用电设备建立磁场所需要的无功电流相位相反，可以互相

抵消（补偿），从而使总电流减小，因此，在电力系统中，常把具有容性功率的装置与感性负

荷连接在同一电路中，通过容性设备与感性负荷之间的能量相互转化，从而使感性负荷所需要

的无功功率得到补偿，也就是电力系统所说的无功补偿。

　　 2　无功补偿在电力系统中的应用

　　电力系统的功率平衡是指电力有功功率和无功功率的平衡，电能具有一个很重要的特点就

是不能储存，在任何时刻，电力系统的生产、输送、分配和消耗在功率上必须严格保持平衡，

否则电能质量就不能保证。当系统供给的有功功率大于负载消耗的有功功率时，系统频率就会

升高，当系统供给的有功功率小于负载消耗的有功功率时，系统频率就会降低。在电力系统

中，电压与无功功率也是一对统一体。当系统发出的无功功率大于负载所消耗的无功功率时，

系统电压就会升高，当系统发出的无功功率小于负载所消耗的无功功率时，系统电压就会降

低，无功功率严重不足时，会造成电力系统电压急剧下降，可能会使系统瓦解，造成电网大面

积停电。

　　因此在电力系统中，为保障供电质量以及提高电气设备利用率，电力系统会采用大量的无

功补偿装置，为避免输电系统长距离传输无功功率而增大无功损耗，电力系统基本在受电端安

装无功补偿装置即采用就地平衡的原则以保证系统各枢纽变电站的电压能够满足规定的要求。

　　 3　电力系统无功补偿的几种方式

　　近年来，随着国民经济的发展，电力系统也得到快速的发展，尤其是大范围的高电压甚至

特高压输电网络的逐渐形成，负荷的增长对无功的需求也大幅度上升，因此无功功率的平衡也

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摘要：

浅谈电力系统中的无功补偿　　在电力系统中运行的很多电气设备如电弧炉、电动机、变压器等，它们属于既有电感又有“”“”电阻的感性负载，这些感性负载在正常运行中，会建立交变磁场，进行着电磁之间的转换。这些电感性负载的电流和电压向量之间存在着一个相位差，相位差的余弦cosφ即是功率因数，它是有功功率（P）与视在功率（S）之比。功率因数是电气设备合理使用状况及用电管理水平的一个重要技术指标，可以衡量电气设备效率的高低。　　交流电源提供的功率为视在功率（S），视在功率不等于有功功率（P）也不等于无功功率（Q）。视在功率、有功功率和无功功率的关系可以用功率三角形来表示，如图1所示：　　功率三角形实际是一个直...

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