一、功率的概念
功率(英語：power)是單位時(shí)間(jiān)內(nèi)做(zuò)功的大(dà)小(xiǎo)或能量轉換的大(dà)小(xiǎo)。
1.視(shì)在功率：
視(shì)在功率是指發電(diàn)機發出的總功率，其中可(kě)以分為(wèi)有(yǒu)功部分和(hé)無功部分。
2.有(yǒu)功功率
有(yǒu)功功率是保持用電(diàn)設備正常運行(xíng)所需的電(diàn)功率，也就是将電(diàn)能轉換為(wèi)其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電(diàn)功率。
3.無功功率：
是用于電(diàn)路內(nèi)電(diàn)場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電(diàn)氣設備中建立和(hé)維持磁場(chǎng)的電(diàn)功率，它不對外作(zuò)功，而是轉變為(wèi)其他形式的能量。凡是有(yǒu)電(diàn)磁線圈的電(diàn)氣設備，建立磁場(chǎng)，就要消耗無功功率。無功功率不做(zuò)功，但(dàn)要保證有(yǒu)功功率的傳導必須先滿足電(diàn)網的無功功率。
二、需要無功補償的原因
在正常情況下，用電(diàn)設備不但(dàn)要從電(diàn)源取得(de)有(yǒu)功功率，同時(shí)還(hái)需要從電(diàn)源取得(de)無功功率。如果電(diàn)網中的無功功率供不應求，用電(diàn)設備就沒有(yǒu)足夠的無功功率來(lái)建立正常的電(diàn)磁場(chǎng)，這些(xiē)用電(diàn)設備就不能維持在額定情況下工作(zuò)，用電(diàn)設備的端電(diàn)壓就要下降，從而影(yǐng)響用電(diàn)設備的正常運行(xíng)。
但(dàn)是從發電(diàn)機和(hé)高(gāo)壓輸電(diàn)線供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電(diàn)網中要設置一些(xiē)無功補償裝置來(lái)補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電(diàn)設備才能在額定電(diàn)壓下工作(zuò)。
無功補償是把具有(yǒu)容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電(diàn)路，能量在兩種負荷之間(jiān)相互交換，這樣，感性負荷所需要的無功功率可(kě)由容性負荷輸出的無功功率補償。
三、無功補償的一般方法
無功補償通(tōng)常采用的方法主要有(yǒu)3種：低(dī)壓個(gè)别補償、低(dī)壓集中補償、高(gāo)壓集中補償。下面簡單介紹3種補償方式的适用範圍及使用該種補償方式的優缺點。
(1)低(dī)壓個(gè)别補償 低(dī)壓個(gè)别補償就是根據個(gè)别用電(diàn)設備對無功的需要量将單台或多(duō)台低(dī)壓電(diàn)容器(qì)組分散地與用電(diàn)設備并接，它與用電(diàn)設備共用一套斷路器(qì)，通(tōng)過控制(zhì)、保護裝置與電(diàn)機同時(shí)投切。
随機補償适用于補償個(gè)别大(dà)容量且連接運行(xíng)(如大(dà)中型異步電(diàn)動機)的無功消耗，以補勵磁無功為(wèi)主。
低(dī)壓個(gè)别補償的優點是：用電(diàn)設備運行(xíng)時(shí)，無功補償投入，用電(diàn)設備停動時(shí)，補償設備也退出，因此不會(huì)造成無功倒送，具有(yǒu)投資少(shǎo)、占位小(xiǎo)、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低(dī)等優點。
(2)低(dī)壓集中補償 低(dī)壓集中補償是指将低(dī)壓電(diàn)容器(qì)通(tōng)過低(dī)壓開(kāi)關接在配電(diàn)變壓器(qì)低(dī)壓母線側，以無功補償投切裝置作(zuò)為(wèi)控制(zhì)保護裝置，根據低(dī)壓母線上(shàng)的無功負荷而直接控制(zhì)電(diàn)容器(qì)的投切，電(diàn)容器(qì)的投切是整組進行(xíng)，做(zuò)不到平滑的調節。
低(dī)壓補償的優點：接線簡單、運行(xíng)維護工作(zuò)量小(xiǎo)，使無功就地平衡，從而提高(gāo)配變利用率，降低(dī)網損，具有(yǒu)較高(gāo)的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
(3)高(gāo)壓集中補償 高(gāo)壓集中補償是指将并聯電(diàn)容器(qì)組直接裝在變電(diàn)所的6～10KV高(gāo)壓母線上(shàng)的補償方式。
适用于用戶遠離變電(diàn)所在供電(diàn)線路的末端，用戶本身又有(yǒu)一定的高(gāo)壓負荷時(shí)，可(kě)以減少(shǎo)對電(diàn)力系統無功的消耗并可(kě)以起到一定的補償作(zuò)用;補償裝置根據負荷的大(dà)小(xiǎo)自動投切，補償效益高(gāo)。
四、無功補償裝置的分類
無功補償有(yǒu)很(hěn)多(duō)種類：從補償的範圍劃分可(kě)以分為(wèi)負荷補償與線路補償，從補償的性質劃分可(kě)以分為(wèi)感性與容性補償。下面将并聯容性補償的方法大(dà)緻列舉：
1.同步調相機
調相機的基本原理(lǐ)與同步發電(diàn)機沒有(yǒu)區(qū)别，它隻輸出無功電(diàn)流。因為(wèi)不發電(diàn)，因此不需要原動機拖動，沒有(yǒu)啓動電(diàn)機的調相機沒有(yǒu)軸伸，實質就是相當于一台在電(diàn)網中空(kōng)轉的同步發電(diàn)機。
調相機是電(diàn)網中最早使用的無功補償裝置，當增加激磁電(diàn)流時(shí)，其輸出的容性無功電(diàn)流增大(dà)。當減少(shǎo)激磁電(diàn)流時(shí)，其輸出的容性無功電(diàn)流減少(shǎo)。當激磁電(diàn)場(chǎng)減少(shǎo)到一定程度時(shí)，輸出無功電(diàn)流為(wèi)零，隻有(yǒu)很(hěn)小(xiǎo)的有(yǒu)功電(diàn)流用于彌補調相機的損耗，當激磁電(diàn)流進一步減少(shǎo)時(shí)，輸出感性無功電(diàn)流。
調相機容量大(dà)、對諧波不敏感，并且具有(yǒu)當電(diàn)網電(diàn)壓下降時(shí)輸出無功電(diàn)流自動增加的特點，因此調相機對于電(diàn)網的無功安全具有(yǒu)不可(kě)替代的作(zuò)用。
由于調相機的價格高(gāo)、效率低(dī)，運行(xíng)成本高(gāo)，因此已經逐漸被并聯電(diàn)容器(qì)所替代。但(dàn)是近年來(lái)出于對電(diàn)網無功安全的重視(shì)，一些(xiē)人(rén)主張重新啓用調相機。
2.并聯電(diàn)容器(qì)
并聯電(diàn)容器(qì)是目前最主要的無功補償方法。其主要特點是價格低(dī)，效率高(gāo)，運行(xíng)成本低(dī)，在保護完善的情況下可(kě)靠性也很(hěn)高(gāo)。
在高(gāo)壓及中壓系統中主要使用固定連接的并聯電(diàn)容器(qì)組，而在低(dī)壓配電(diàn)系統中則主要使用自動控制(zhì)電(diàn)容器(qì)投切的自動無功補償裝置。自動無功補償裝置的結構則多(duō)種多(duō)樣形形色色，适用于各種不同的負荷呢況。對于低(dī)壓自動無功補償裝置将另文詳細介紹。
并聯電(diàn)容器(qì)的最主要缺點是其對諧波的敏感性。當電(diàn)網中含有(yǒu)諧波時(shí)，電(diàn)容器(qì)的電(diàn)流會(huì)急劇(jù)增大(dà)，還(hái)會(huì)與電(diàn)網中的感性元件諧振使諧波放大(dà)，另外，并聯電(diàn)容器(qì)屬于恒阻抗元件，在電(diàn)網電(diàn)壓下降時(shí)其輸出的無功電(diàn)出下降，因此不利于電(diàn)網的無功安全。
3.SVC
SVC的全稱是靜止式無功補償裝置，靜止兩個(gè)字是同步調相機的旋轉相對應的。國際大(dà)電(diàn)網會(huì)議将SVC定義為(wèi)7個(gè)子類：
a、機械投切電(diàn)容器(qì)(MSC)
b、機械投切電(diàn)抗器(qì)(MSR)
c、自飽和(hé)電(diàn)抗器(qì)(SR)
d、晶閘管控制(zhì)電(diàn)抗器(qì)(TCR)
e、晶閘管投切電(diàn)容器(qì)(TCR)
f、晶閘管投(TSC)
g、自換向或電(diàn)網換向轉換器(qì)(SCC/LCC)
根據以上(shàng)這些(xiē)子類，我們可(kě)以看出：除調相機之外，用電(diàn)感或電(diàn)容進行(xíng)無功補償的裝置幾乎均被定義為(wèi)SVC。因此，目前一些(xiē)資料或者廣告中大(dà)量出現“SVC”字樣，其原因不外乎兩條：其一是作(zuò)者自已并不明(míng)白SVC的定義，其二就是以普通(tōng)人(rén)不懂的字母組合故弄玄虛。
目前國內(nèi)市場(chǎng)上(shàng)被宣傳SVC的産品主工是晶閘管控制(zhì)電(diàn)抗器(qì)(TCR)和(hé)晶閘管投切電(diàn)容器(qì)(TSC)。對于TSC我們另文叙述，這裏隻簡要介紹一下晶閘管控制(zhì)電(diàn)抗器(qì)(TCR)。
TCR的基本結構包括一組固定并聯連接在線路中的電(diàn)容器(qì)和(hé)一組并聯連接在線路中用晶閘管控制(zhì)的電(diàn)抗器(qì)，通(tōng)常将電(diàn)抗器(qì)的容量設計(jì)成與電(diàn)容器(qì)一樣。
由于電(diàn)抗器(qì)是用晶閘管控制(zhì)的，其感性無功電(diàn)流可(kě)以變化，當晶閘管關斷時(shí)，電(diàn)抗器(qì)沒有(yǒu)電(diàn)流，而電(diàn)容器(qì)固定連接，因此整套裝置的補償量最大(dà)，當調節晶閘管的導通(tōng)角時(shí)，電(diàn)抗器(qì)的感性電(diàn)流就會(huì)抵消一部分電(diàn)容器(qì)電(diàn)流，因此補償量減少(shǎo)，導通(tōng)角越大(dà)，電(diàn)抗器(qì)的電(diàn)流越大(dà)，補償量就越小(xiǎo)，當晶閘管全通(tōng)時(shí)，電(diàn)抗器(qì)電(diàn)流就會(huì)将電(diàn)容器(qì)電(diàn)流全部抵消，此時(shí)補償量為(wèi)0。必須将固定電(diàn)容器(qì)組設計(jì)成濾波器(qì)形式或者配備另外的濾波器(qì)。
綜上(shàng)所述，可(kě)以看出TCR的結構複雜，損耗大(dà)，但(dàn)其具有(yǒu)補償量連續可(kě)調的特點，在高(gāo)壓系統中還(hái)有(yǒu)應用。
4.STATCOM
STATCOM是一種使用IGBT、GTO或者SIT等全控型高(gāo)速電(diàn)力電(diàn)子器(qì)件作(zuò)為(wèi)開(kāi)關控制(zhì)電(diàn)流的裝置中，其基本工作(zuò)原理(lǐ)是：
通(tōng)過對系統電(diàn)參數(shù)的檢測，預測出一個(gè)與電(diàn)源電(diàn)壓同相位的幅度适當的正弦電(diàn)流波形。當系統瞬時(shí)電(diàn)流大(dà)于預測電(diàn)流的時(shí)候，STATCOM将大(dà)于預測電(diàn)流的部分吸收進來(lái)，儲存在內(nèi)部的儲能電(diàn)容器(qì)中。
當系統瞬時(shí)電(diàn)流小(xiǎo)于預測電(diàn)流的時(shí)候，STATCOM将儲存在電(diàn)容器(qì)中的能量釋放出來(lái)，填補小(xiǎo)于預測電(diàn)流的部分，從而使得(de)補償後的電(diàn)流變成與電(diàn)壓同相位的正弦波。
根據STATCOM的工作(zuò)原理(lǐ)，理(lǐ)論上(shàng)STATCOM可(kě)以實現真正的動态補償，不僅可(kě)以應用在感性負荷場(chǎng)合，還(hái)可(kě)以應用在容性負荷的場(chǎng)合。并且可(kě)以進行(xíng)諧波濾除，起到濾波器(qì)的作(zuò)用。但(dàn)切是實際的STATCOM由于技(jì)術(shù)的原因不可(kě)能達到理(lǐ)論要求，而且由于開(kāi)關操作(zuò)頻率不夠高(gāo)等原因，還(hái)會(huì)向電(diàn)網輸出諧波。
STATCOM的結構十分複雜，價格昂貴，可(kě)靠性差，損耗大(dà)，目前仍處于研究試用階段，沒有(yǒu)實際應用價值。電(diàn)抗器(qì)(TSR)償，從補償的方式劃分可(kě)以分為(wèi)串聯補償與并聯補償。
五、采用無功補償的優點
1、根據用電(diàn)設備的功率因數(shù)，可(kě)測算(suàn)輸電(diàn)線路的電(diàn)能損失。通(tōng)過現場(chǎng)技(jì)術(shù)改造，可(kě)使低(dī)于标準要求的功率因數(shù)達标，實現節電(diàn)目的。
2、采用無功補償技(jì)術(shù)，提高(gāo)低(dī)壓電(diàn)網和(hé)用電(diàn)設備的功率因數(shù)，是節電(diàn)工作(zuò)的一項重要措施。
3、無功補償，它就是借助于無功補償設備提花(huā)必要的無功功率，以提高(gāo)系統的功率因數(shù)，降低(dī)能耗，改善電(diàn)網電(diàn)壓質量，穩定設備運行(xíng)。
4、減少(shǎo)電(diàn)力損失，一般工廠動力配線依據不同的線路及負載情況，其電(diàn)力損耗約20%-30%左右，使用電(diàn)容提高(gāo)功率因數(shù)後，總電(diàn)波降低(dī)，可(kě)降低(dī)供電(diàn)流與用電(diàn)端的電(diàn)力損失。
5、改善供電(diàn)品質，提高(gāo)功率因數(shù)，減少(shǎo)負載總電(diàn)流及電(diàn)壓降，于變壓器(qì)二次側加裝電(diàn)容可(kě)改善功率因數(shù)提高(gāo)二次側電(diàn)壓。
6、延長設備壽命，改善功率因數(shù)後線路總電(diàn)流減少(shǎo)，使接近中已經飽和(hé)的變壓器(qì)、開(kāi)關等機器(qì)設備和(hé)線路容量負荷降低(dī)，因此可(kě)以降低(dī)溫升增加壽命(溫度每降低(dī)10攝氏度，壽命可(kě)延長1倍)。
7、最終滿足電(diàn)力系統對無功補償的監測要求，消除因為(wèi)功率因數(shù)過低(dī)而産生(shēng)的罰款。
8、無功補償可(kě)以改善電(diàn)能質量、降低(dī)電(diàn)能損耗、挖掘發供電(diàn)設備潛力、無功補償減少(shǎo)用戶電(diàn)費支出，是一項投資少(shǎo)、收效快的節能措施。
9、無功補償技(jì)術(shù)對和(hé)電(diàn)單位的低(dī)壓配電(diàn)網的影(yǐng)響以及提高(gāo)功率因數(shù)所帶來(lái)的經濟效益和(hé)社會(huì)效益，确定無功功率的補償容量，确保補償技(jì)術(shù)經濟、合理(lǐ)、安全可(kě)靠，達到節約電(diàn)能的目的。