引言

無功補償技術應用于電氣自動化系統不僅降低了無功功率，節約了電能損耗，也是一個必然的趨勢。供電企業對用戶輸送的三相交流功率中兩種功率，指的是有功功率和無功功率。一般供電企業可以對用戶收取有功電度的電費，而不能向用戶收取無功電度的電費。但是隨著負荷電量使用量急劇增長，無功電也成為不忽視的一部分用電。所以必須針對在電力系統中產生的無功電進行無功補償，電能計量才能更好準確地為供電企業和用戶。

1.影響電能計量偏差的因數

由于無功負荷急劇增長，不只在大型工業企業還有居民生活和樓宇用電電量的增大，無功電也越大。由于大型工業企業的無功電沒有得到重視，沒有對功率因數考核，透漏無功電也查處，致使功率因數偏低，設備利用不充分，線路損耗增大。近年來居民生活和樓宇用電大量使用大功率電器，用電比重急劇上升，無功用電量比重也在上升，三相表計基本上都具有無功計量功能，所以必須考慮重視這部分無功用電的問題。

1.1 發電設備和容性負載

用戶需要的能量是指電網輸出的有功功率，一般是通過用電設備把電能轉換成熱能、機械能、聲能或化學能等。用戶不需要的部分或者是無功功率，因為無功功率沒有通過用電設備轉換成能量，對用戶來說不能發揮用處。所以無功補償就是把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率來補償。

1.2 三相電流不平衡

在理論上把三相不平衡分為三相平衡的正序、負序和零序三個電流分量。負序和零序分量會對電能計量儀表的精確度有偏差。零序電流是配電變壓器在三相負載不平衡工況下產生的，并隨著三相負載不平衡的程度變化而變化，不平衡程度越大，零序電流就越大。零序電流的存在就會導致運行中的配電變壓器鐵芯中產生零序磁通，零序磁通只能從油箱壁及鋼構件通過，是鋼構件的導磁率降低，鋼構件局部發熱，致使配變的繞組絕緣過熱而老化加快，設備壽命降低。即使在高壓側沒有零序電流在變壓器內環向系統傳遞，但是會產生負序電流分量向系統傳遞，還是對計量儀表的精確度造成影響。

1.3 電流諧波

由于諧波引起的自動裝置和繼電保護失誤活動，導致電能計量出現誤差。用電設備無功負荷電流和諧波電流增大會使供電系統損耗和故障。圖一諧波為對計量的要求。在實際的計量過程中，會產生兩種電力用戶，即不發生諧波的諧波被干擾者用戶和發生諧波的諧波源用戶。對于正常使用的諧波被干擾者用戶的設備被諧波損害，計費總電費卻是基波電能和吸收的諧波電能。而對于諧波源的用戶的計費總電費是基波電能去除產生的諧波電能，不僅產生了諧波功率，還對電網造成了污染。

2.無功補償對電能計量的影響

無功功率補償簡稱無功補償，指的是在電力系統中用來提高電網的功率因數的作用，達到降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電的有效功率，改善供電環境的目的。所以在電力系統中無功補償就很有必要。

2.1 提高電力系統中用電設備的功率因數

根據物理電能公式，輸電線路的有效功率的損耗與線路的電流的平方呈正比。如果對供電網的輸電線上的電流進行無功補償，就能減小負荷電流，降低線路有功損耗，有效節省電能消耗。

在電網中沒有純阻性的設備，所以功率因數一般都在 0～1 之間。而大多數用電設備如變壓器、發動機等在運行時為建立磁場感應都要 Q>0 的無功功率，加上電網中設備自損(鐵損、銅損)、線路損耗也在做無功，這時無功補償就是利用電容可以提供 Q<0的無功來提高功率因數，對電力系統的電壓進行無功補償會使其功率因數提高到 0.9 以上甚至 1.0，負荷穩定的功率因數也更接近 1.0，減少電網運行中輸送的無功功率。提高電力系統中用電設備的功率因數，就是為了提高有功功率的有效傳輸，達到降損、節能的目的。

2.2 優化發電、變電、輸電設備的供電能力

電力系統中的每個設備和相關元件的額定電流決定了電力系統向用戶供電能力的大小。在功率一定的前提下，在一定的程度上限定供電系統的額定功率，采取無功補償能在一定程度上提高功率因數，也就提高了有效功率，大大地提高了供電能力。

(1)抑制沖擊負荷和波動負荷產生的電壓波動和電壓閃變，濾除掉高次的諧波。根據電磁感應原理，電容在感性負載電流中高次諧波相當于短路狀態，這樣就把高次諧波濾除掉了，從而電能質量也優化了。在低壓側系統投入無功補償后，功率因數明顯提高了，也降低了電流和線損率，電壓也相對提高了供電穩定性，還能充分利用用電設備的容量，達到節能降損的目的。

(2)由于大部分感性負載在運行過程中會產生很大的感性電流，但這部分電流不做功，就是無功電流。這部分無功電流損耗在變壓器及線路中發熱，使得變壓器及配電設備溫度身高，這樣降低了設備的利用率，溫度過高破壞了設備的絕緣性甚至損壞設備。所以在感性負載運行過程中投入無功補償后，就會減少無功功率和提高功率因數，就大大減少了無功電流和線損率。

2.3 三相不平衡的無功補償

針對三相負荷基本平衡的系統中的補償，由于三相不平衡系統的每個相無功功率不同來進行補償，這種方式比較簡單且效果好。由于運行中出現三相不平衡時產生的零序和負序分量將造成附加損耗，整流器波紋系數增多，變壓器飽和等問題，經過無功補償后就可三相不平衡負載變成三相平衡負載。

單相電容器分相補償方式指的是分別針對無功大小來投電容的補償方式，無功小的相少投或者不投電容，無功大的相多投電容，這樣使三相不平衡的各相無功進行補償，但是對于不平衡的有功電流是行不通的。適當的對電氣化等三相負載不平衡進行無功補償可以平衡三相的有功及無功負載。