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中圖分類號：TM46文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）07-0110-02
一、無功功率和功率因數(shù)的定義
（一）有功功率和無功功率
在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩種：一種是有功功率，一種是無功功率。有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為機械能、光能、熱能等的電功率。無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外做功，但是只要有電磁線圈的電氣設備，就要消耗無功功率。
（二）功率因數(shù)
電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差，這個相位差（Φ）的余弦叫做功率因數(shù)，用符號cosΦ表示，在數(shù)值上功率因數(shù)是有功功率和視在功率的比值，即cosΦ=P/S。功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。只有把電路中的無功功率降到最小，才能將視在功率大部分用來供給有功功率，改善供電效率。
二、無功功率的產(chǎn)生和作用
（一）無功功率的產(chǎn)生
在具有電感或電容的電路中，在每半個周期內(nèi)，電感（或電容）把電源能量變成磁場（或電場）能量貯存起來，然后再把貯存的磁場（或電場）能量釋放返回給電源。這種情況下只是進行能量的交換，并沒有真正消耗能量，我們把這個交換的功率值稱為無功功率。正因為如此，無功功率比較抽象，它在電路中來回流動。盡管無功功率說明一個元件的平均功率為零，但它代表了在電感或電容中儲存及釋放磁場能量或電場能量所需要的真實功率。電力網(wǎng)中，在電源、電感元件和電容元件之間發(fā)生能量的交換。與無功功率相關的能量是儲存的電感性及電容性能量之和。
（二）無功功率的作用
無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機械運動，電動機的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。
三、無功功率的危害
盡管無功功率說明一個元件的平均功率為零，但它代表了在電感或電容中儲存及釋放磁場能量或電場能量所需要的真實功率。電力系統(tǒng)中某些點之間由于無功功率不斷來回地交換引起發(fā)電、輸電及供配電設備上的電壓損耗及功率損失。由于電力系統(tǒng)的效率及電壓調(diào)整十分重要，因此無功功率在電力系統(tǒng)的傳輸是頭等重要的。
無功功率的增加，會導致電流增大和視在功率增加，從而使發(fā)電機、變壓器及其他電氣設備容量和導線容量增加，也降低了發(fā)電機的有功功率的輸出，降低了輸變電設備的供電能力。無功功率的增加，使總電流增大，因而使設備及線路的損耗增加，這是顯而易見的。無功功率的增加，使線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功功率負載，還會使電壓產(chǎn)生劇烈波動，使供電質(zhì)量嚴重降低。
無功功率還造成了低功率因數(shù)運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發(fā)揮。所以我們要盡量減小無功功率的影響：（1）大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。所以要改善異步電動機的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率；（2）變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10%～15%，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態(tài)；（3）供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響。當供電電壓高于額定值的10%時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，所以應當采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。
當然，上述這些措施只是從一定程度上減小了無功功率的危害，如果要從根本上減小無功功率的影響，改善功率因數(shù)的話，我們需要引入無功功率補償技術。
四、無功功率補償
（一）無功功率的補償原理
設補償后無功功率為Qc,使電源輸送的無功功率減少為Q’=Q-Qc,功率因數(shù)由cosΦ提高到cosΦ’,視在功率S減少到S’,視在功率的減小可相應減小供電線路的截面和變壓器的容量，降低供用電設備的投資。
可知，采用無功補償措施后，因為通過電力網(wǎng)無功功率的減少，降低了電力網(wǎng)中的電壓損耗，提高了用戶的電壓質(zhì)量。由于越靠近線路末端，線路的電抗X越大，因此越靠近線路末端裝設無功補償裝置效果越好。
（二）無功補償?shù)淖饔?/p>
1．提高電網(wǎng)及負載的功率因數(shù)，降低設備所需容量，減少不必要的損耗；
2．穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，提高電網(wǎng)質(zhì)量，而在長距離輸電線路中安裝合適的無功補償裝置可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及輸電能力；
3．在三相負載不平衡的場合，可對三相視在功率起到平衡作用。
（三）低壓網(wǎng)無功補償?shù)囊话惴椒?/p>
低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優(yōu)缺點：
1．隨機補償。隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償磁無功為主，此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無功峰荷。
隨機補償?shù)膬?yōu)點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，而且不需頻繁調(diào)整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等特點。
2．隨器補償。隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農(nóng)網(wǎng)無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，不利于電費的同網(wǎng)同價。
隨器補償?shù)膬?yōu)點是：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。
3．跟蹤補償。跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4kv母線上的補償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。
跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是：運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經(jīng)濟性接近時，應優(yōu)先選用跟蹤補償方式。
五、結(jié)論
本文簡單討論了無功功率的定義、產(chǎn)生，分析了無功功率的作用及危害，并從原理上分析了無功補償技術，探討了幾種低壓無功補償技術的優(yōu)缺點。本文對于了解無功功率以及進行無功補償具有一定的指導意義。
參考文獻
[1]陳允平，等．基于任意周期電壓電流的無功功率定義及其數(shù)學模型[J]．中國電機工程學報，2006，26（4）．
在電力網(wǎng)的運行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
1影響功率因數(shù)的主要因素
1.1大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據(jù)有關的統(tǒng)計，在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
1.2變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態(tài)。
1.3供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響。
當供電電壓高于額定值的10％時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據(jù)有關資料統(tǒng)計，當供電電壓為額定值的110％時，一般無功將增加35％左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。
2無功補償?shù)囊话惴椒?/p>
無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優(yōu)缺點。
2.1低壓個別補償?shù)蛪簜€別補償就是根據(jù)個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續(xù)運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償?shù)膬?yōu)點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優(yōu)點。
2.2低壓集中補償?shù)蛪杭醒a償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
2.3高壓集中補償高壓集中補償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據(jù)負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。
3采取適當措施，設法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)
提高自然功率因數(shù)是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經(jīng)濟的提高功率因數(shù)的方法。
3.1合理使用電動機；
3.2提高異步電動機的檢修質(zhì)量；
3.3采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉(zhuǎn)子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)“吸取”無功，在過勵狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)“送出”無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構(gòu)設備可以采用同步電動機作為動力。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉(zhuǎn)子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是“異步電動機同步化”。
3.4合理選擇配變?nèi)萘?，改善配變的運行方式：對負載率比較低的配變，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。
4無功電源
電力系統(tǒng)的無功電源除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發(fā)生器，這4種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。
4.1同步電機：同步電機中有發(fā)電機、電動機及調(diào)相機3種。①同步發(fā)電機：同步發(fā)電機是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當其在額定狀態(tài)下運行時，可以發(fā)出無功功率：
Q=S×sinφ=P×tgφ
其中:Q、S、P、φ是相對應的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數(shù)角。發(fā)電機正常運行時，以滯后功率因數(shù)運行為主，向系統(tǒng)提供無功，但必要時，也可以減小勵磁電流，使功率因數(shù)超前，即所謂的“進相運行”，以吸收系統(tǒng)多余的無功。②同步調(diào)相機:同步調(diào)相機是空載運行的同步電機，它能在欠勵或過勵的情況下向系統(tǒng)吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸出的無功功率，這是其優(yōu)點。但它的有功損耗大、運行維護復雜、響應速度慢，近來已逐漸退出電網(wǎng)運行。③并聯(lián)電容器：并聯(lián)電容器補償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網(wǎng)發(fā)quot；無功功率：Q=U2/Xc
其中：Q、U、Xc分別為無功功率、電壓、電容器容抗。
0.概述
現(xiàn)代工礦企業(yè)中，三相異步電動機是最常用的電氣設備之一，在企業(yè)的生產(chǎn)設備中占有相當大的比例。由于它們都是電感性負荷，所以在企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)運行中，功率因數(shù)一般都比較低，需要從電源中吸收大量的無功功率，才能正常工作，給企業(yè)造成較大的電壓損失和電能損耗。無功補償是指采用另加無功補償裝置的辦法，讓無功負荷與無功補償裝置之間進行無功功率交換，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，從而大大減少供電線路，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。
許多企業(yè)一般都是在企業(yè)內(nèi)部配電室里低壓母線上集中安裝一些電容器柜，對變配電系統(tǒng)的無功功率進行補償，這對于提高企業(yè)內(nèi)部的供電能力，節(jié)約變配電損耗都有積極作用?？墒牵捎谄髽I(yè)內(nèi)部的電動機大都通過低壓導線連接，分散在各個生產(chǎn)車間，形成企業(yè)內(nèi)部的輸配電網(wǎng)絡，由此，大量的無功電流仍然在企業(yè)內(nèi)部的輸配電線路中流動，這些無功電流在企業(yè)內(nèi)部所造成的損耗，依然不能解決。
電動機無功功率就地補償，就是把電動機所需要的無功電流局限在電動機設備的最終端，實現(xiàn)無功功率就地平衡，使得整個變配電網(wǎng)絡的功率因數(shù)都比較高，有效地減少輸配電線路的無功損耗。
1.三相異步電動機運行功率因數(shù)及損耗
三相異步電動機運行時，所消耗的功率包括有功功率和無功功率兩個分量。有功功率是用于電動機產(chǎn)生機械轉(zhuǎn)矩并且驅(qū)動負載所需的功率，它的電流隨負載的增加而增加，而無功功率，則是用于電動機內(nèi)部的電場與磁場隨著電源頻率的反復變化，在負載與電源之間不斷地進行能量交換時所消耗的功率。無功電流在負載變化的情況下，其變化很微小，在相位上，電流的變化總是滯后于電壓90°，所以是純電感性質(zhì)的。在實際運行中，電源供給電動機的總電流是有功電流和無功電流的矢量和，當電動機處于滿負荷運行時，有功電流大于無功電流，總電流的功率因數(shù)較高，而當負載下降時，有功電流減小，無功電流基本不變，所以功率因數(shù)降低。
可以這樣認為：當電動機的輸出功率一定時，功率因數(shù)越低，就意味著其所需的無功功率越大，因而造成的損耗也較大。實踐證明，無功功率所產(chǎn)生的電能損耗，主要是發(fā)生在輸配電線路上的，對于那些距離電源較遠，線路電阻比較大，電動機運行功率因數(shù)低的終端設備，所造成的無功損耗就更加突出了。
2.無功功率就地補償原理及電容量的選擇
2.1因為在電容負載中產(chǎn)生的超前無功電流與在電感負載中產(chǎn)生的滯后無功電流能夠相互補償，所以在電動機電源終端并聯(lián)一個適當容量的電容器，就可以使電動機所需的無功電流大部分由并聯(lián)的電容器供給，從而減少輸配電線路上的總電流，降低線路損耗。
若對該電動機的無功功率進行就地補償，使其無功功率為Q2，視在功率為S2。這時我們可以看出，就地并聯(lián)安裝了一個Qc＝(Q1-Q2）的無功電容量以后，電動機從電源吸收的無功功率就由原來的Q1減到Q2，視在功率S2＜S1，功率因數(shù)得到提高。很顯然，無功功率就地補償后，就等于減少了線路輸送的視在功率。。
2.2在給電動機選擇補償電容量時，根據(jù)電動機功率的大小，以及補償前后的功率因數(shù)值進行如下選擇：
即：Qc=Q1-Q2
Qc——補償電容量
P——電動機功率
一般情況下，選擇的補償電容量，只要能夠補償0.9～0.95就可以了，不宜選擇過高補償，否則會使投資費用大幅度增加。
在選擇補償電容量時，如果無法確定電動機的運行功率因數(shù)值，也可以根據(jù)以下的經(jīng)驗公式進行選擇：
即：Qc＝(1／4～1／3）P
這種選擇一般可以達到補償要求，而且不會出現(xiàn)過補償?shù)那闆r。
3.無功功率就地補償?shù)慕?jīng)濟效益
從以上的分析中，我們了解到，電動機無功功率就地補償后，實際上是節(jié)約了線路輸送的視在功率，而視在功率轉(zhuǎn)換為有功功率，就相當于節(jié)約了有功功率。
P——相當于節(jié)約的有功功率
S——節(jié)約的視在功率
P——電動機有功功率
S1——補償前的視在功率
I1——補償前線路電流
則其節(jié)電率為：
×100%＝11.76%
電流節(jié)約率：(I1-I2)/ I1×100%＝(105-94)/105×100%＝10.48%
電流節(jié)約率＜η說明補償正確。
注意：電流節(jié)約率不等于節(jié)電率。
如果每年按運行250天計算，則年可節(jié)電為：
(1.73×380×105×0.85×0.1176×24×250)/1000
＝41400kWh
每kWh電價按0.5元計算，年可節(jié)約電費：
0.5×41400=20700元
每kVar電容量以55元的價格計算，投資回收期為：
T=(19×55×250)/(20700)=13天
可見，無功功率就地補償，是一種投資少，見效快的節(jié)電措施，僅節(jié)約線損這一項，一般在一個月以內(nèi)就可收回投資。
4.補償電容器的安裝位置及注意事項
4.1安裝就地補償電容器時，應把它并接到電動機控制接觸器的負荷側(cè)，或者電動機的進線端，使之與電動機一起投入一起停用。但對于Y-起動的電動機，應將補償電容器的三個接線端子連接到電動機的D4、D5、D6三個端子上，使電動機在Y連接起動時，同時也將三相電容器短接起來，當起動完畢后，電動機進入連接運行時，電容器與電動機繞組并聯(lián)，投入正常的運行。。
4.2安裝補償電容器的電動機，不能承受反轉(zhuǎn)或反接制動。
4.3電動機仍在繼續(xù)運轉(zhuǎn)，并產(chǎn)生相當大的反電勢時，不能再起動。。
4.4應避免電容器和電動機產(chǎn)生自激電壓。
5.電動機無功功率就地補償?shù)膽梅秶?/p>
5.1長期連續(xù)運行的電動機，經(jīng)常輕載或空載運行的電動機。
5.2離供電變壓器距離較遠的電動機，一般不小于10米。
5.3單臺容量較大的電動機，一般高壓電動機不小于90千瓦，低壓電動機不小于5.5千瓦。
參考文獻
[1]三相異步電動機經(jīng)濟運行. 國標(GB12497-1995).
1、前言
電力系統(tǒng)的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當時在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓電流波形畸變。70年代以來，由于電力電子技術的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重。世界各國都對諧波問題予以充分關注。國際上召開了多次有關諧波問題的學術會議，不少國家和國際學術組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和用電設備諧波的標準和規(guī)定。
2.研究諧波的意義
諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。諧波可引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)或串聯(lián)諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護盒自動裝置誤動作，使電能計量出現(xiàn)混亂。對于電力系統(tǒng)外部，諧波對通信設備和電子設備會產(chǎn)生嚴重干擾。諧波研究的意義，還在于其對電力電子技術自身發(fā)展的影響。電力電子技術是未來科學技術發(fā)展的重要支柱。有人預言，電力電子聯(lián)通運動控制將和計算機技術一起成為21世紀最重要的兩大技術。然而，電力電子裝置所產(chǎn)生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術發(fā)展的重大障礙，它迫使電力電子領域的研究人員必須對諧波問題進行更為有效的研究。諧波研究的意義，更可以上升到從治理環(huán)境污染、維護綠色環(huán)境的角度來認識。對電力系統(tǒng)這個環(huán)境來說，無諧波就是“綠色”的主要標志之一。
3，研究諧波問題的分類
3.1與諧波有關的功率定義和功率理論的研究；
3.2諧波分析以及諧波影響和危害的分析；
3.3諧波的補償與抑制；
3.4與諧波有關的測量問題和限制諧波標準的研究。
4，諧波抑制
解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題的基本思路有兩條：一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波，這對各種諧波源都是適用的；另一條是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)可控制為1，這當然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。裝設諧波補償裝置的傳統(tǒng)方法就是采用LC調(diào)諧濾波器。這種方法既可補償諧波，又可補償無功功率，而且結(jié)構(gòu)簡單，一直被廣泛應用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網(wǎng)阻抗和運行狀態(tài)影響，易和系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不理想。盡管如此，LC濾波器當前仍是補償諧波的主要手段。
4.1諧波抑制的一個重要方法是采用有源電力濾波器(APF)。有源電力濾波器也是一種電力電子裝置。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產(chǎn)生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流，從而使電網(wǎng)電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響，因而受到廣泛重視。
4.2有源電力濾波器的交流電路可分為電壓型和電流型，目前實際應用的裝置中，90％以上是電壓型。從與補償對象的連接方式來看，又分為并聯(lián)型和串聯(lián)型，目前運行的裝置幾乎都是并聯(lián)型。4.3對于作為主要的諧波源的電力電子裝置來說，除了采用補償裝置對其諧波進行補償外，還有一條抑制諧波的途徑，就是開發(fā)新型變流器，使其不產(chǎn)生諧波，且功率因數(shù)為1.這種變流器被稱為單位因數(shù)變流器(uPFC)。高功率因數(shù)變流器可近似堪稱為單位功率因數(shù)變流器。
4.4對PwM逆變器的研究已經(jīng)很充分，但對PWM整流器的研究則較少。對于電流型PwM整流器，可以直接對開關器件進行正弦PwM控制，使得輸入電流接近正弦波且和電源電壓同相位。這樣，輸入電流中就只含與開關頻率有關的高次諧波，這些諧波的頻率很高，因而很容易濾除。同時，也得到接近于1的功率因數(shù)。對于電壓型的PwM整流器，需要通過電抗器與電源相連。其控制方法有直接電流控制和間接電流控制兩種。直接電流控制就是設法得到與電源電壓同相位、由負載電流大小決定其幅值的電流指令信號，并據(jù)此信號對P WM整流器進行電流跟蹤控制。間接電流控制就是控制整流器的入斷電壓，使其為接近正弦波的PwM波形，并和電源電壓保持合適的香味，從而使流過電抗器的輸入電流波形為與電源電壓同相位的正弦波。
4.5小容量的整流器，為了實現(xiàn)低諧波和高功率因數(shù)，通常采用二極管加PWM斬波方式。這種電路通常稱為功率因數(shù)校正電路(PFC)，已在開關電源中獲得了廣泛的應用。因為辦公和家用電器中使用的開關電源數(shù)量極其龐大，因此這種方式必將對諧波污染的治理做出巨大貢獻。
5，無功功率補償
對無功補償重要性的認識，卻是一致的。無功功率補償應包含對基波無功功率補償和對諧波無功功率的補償。后者實際上就是上一部分提到的諧波補償。
5.1無功功率對供電系統(tǒng)和負載運行都是十分重要的。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡元件的阻抗主要是電感性的。因此，粗略的說，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當寬的范圍內(nèi)可以實現(xiàn)。為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內(nèi)實現(xiàn)。不僅大多數(shù)網(wǎng)絡元件消耗無功功率，大多數(shù)負載也需要消耗無功功率。網(wǎng)絡元件和負載所需要的無功功率必須從網(wǎng)絡中某個地方獲得。顯然，這些無功功率如果都要由發(fā)電機提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法應是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率，這就是無功補償。
5.2無功功率補償?shù)淖饔谩?/p>
5.2.1提高供用電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù)，降低設備容量，減少功率損耗。
5.2.2穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電線中合適的地點設置動態(tài)無功補償裝置還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。
5.2.3在電氣化貼到等三相負載不平衡的場合，通過適當?shù)奈涔ρa償可以平衡三相的有功及無功負載。
5.3并聯(lián)電容的成本較低。把并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機相比較，在調(diào)節(jié)效果相近的條件下，前者的費用要節(jié)省很多。因此，電容器的迅速發(fā)展幾乎取代了輸電系統(tǒng)中的同步調(diào)相機。但是，和同步調(diào)相機相比，電容器只能補償固定的無功功率，在系統(tǒng)中有諧波時，還有可能發(fā)生并聯(lián)諧振，使諧波放大，電容器因此而燒毀的事故也是有發(fā)生。
一、前言
交流異步電動機在工礦企業(yè)中，不少電動機負荷率低，經(jīng)常處于輕載或空載狀態(tài)，功率因數(shù)普遍不高。無功功率相對于有功功率的百分比更大，不但浪費電能，而且降低了異步電動機的功率因數(shù)。現(xiàn)在國家非常重視節(jié)能減排的工作，因此在這種趨勢下，對異步電動機采用無功功率補償以提高功率因數(shù)，節(jié)約電能，減少運行費用，是非常必要的，同時也給企業(yè)帶來了經(jīng)濟效益。
二、無功功率補償?shù)姆N類
1、集中補償
在高低壓配電所內(nèi)設置若干組電容器，電容器接在配電母線上，補償供電范圍內(nèi)的無功功率。
2、組合就地補償（分散就地補償）
電容器接在高壓配電裝置或動力箱的母線上，對附近的電動機進行無功補償。
3、單獨就地補償
將電容器裝于箱內(nèi)，放置在電動機附近，對其單獨補償。
三、無功功率補償?shù)囊饬x
1、改善設備的利用率
根據(jù)（3-1）公式可知，在一定的電壓和電流下，提高功率因數(shù)，其輸出的有功功率越大。因此，改善功率因數(shù)是發(fā)揮供電設備潛力，提高設備利用率的有效方法。
cosφ＝P/UI …（3-1）
2、減少供電系統(tǒng)中的電壓損失
根據(jù)（3-2）公式可知，供電系統(tǒng)的電壓損失為
U=PR+QX/UN …（3-2）
當功率因數(shù)越高時，說明通過線路上無功功率越小，則線路上電壓損失越小，也就改善了電壓質(zhì)量。
3、減少供電系統(tǒng)中的功率損耗
當線路通過電流I時，其有功損耗為：
ΔP=3I2R
可見，線路的功率損耗ΔP與cosφ2成反比，cosφ越高，功率損耗就越小。
4、提高供電系統(tǒng)的傳輸能力
視在功率與有功功率的關系為P＝Scosφ，可見在傳送一定有功功率P的條件下，cosφ越高，所需視在功率就越小。
四、就地補償與集中補償?shù)募夹g分析
1、電容補償應注意的問題
（1）防止產(chǎn)生自勵。
采用電容器就地補償電動機，切斷電源后，電動機在慣性作用下繼續(xù)運行，此時電容器的放電電流成為勵磁電流，如果電容過補償，就可使電動機的磁場得到自勵而產(chǎn)生電壓。
（2）防止過電壓。
當電容器補償容量過大，會引起電網(wǎng)電壓升高并會導致電容器損壞。我國并聯(lián)電容器國標規(guī)定：“工頻長期過電壓值最多不超過1.1倍額定電壓?！?/p>
（3）防止產(chǎn)生諧振。
（4）防止受到系統(tǒng)諧波影響。
對于有諧波源的供電線路，應增設電抗器等措施，使諧波影響不致造成電容器損壞。
2、兩者比較
就地補償較集中補償，更具節(jié)能效果。
五、電容補償容量的選定
1、集中補償容量確定
先進行負荷計算，確定有功功率P30和無功功率Q30，補償前自然功率因數(shù)為cosφ1，要補償?shù)降墓β室驍?shù)為cosφ2。則
QC=αP30(tgφ1－tgφ2)
α為平均負荷因數(shù)。
2、電動機就地補償電容器容量確定
就地補償電容器容量選擇的主要參數(shù)是勵磁電流，因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件。負載率越低，功率因數(shù)越低；極數(shù)愈多，功率因數(shù)越低；容量愈小，功率因數(shù)越低。但由于無功功率主要消耗在勵磁電流上，隨負載率變化不大，因此應主要考慮電動機容量和極數(shù)這兩個參數(shù)，才能得到最佳補償效果。
六、經(jīng)濟運行補償容量（KVAR）的確定
根據(jù)實際情況得出經(jīng)濟運行補償容量公式：
在380V網(wǎng)絡中，一般均用低壓電容器進行無功補償，每千乏電容器的功率損耗為0.004KW，放電裝置的功率損耗約為0.001(KW/KVAR)。因此，380V網(wǎng)絡中電容無功補償裝置的功率損耗系數(shù)為Kc=0.005
(KW/KVAR)。
不難看出；K2c
此外，變壓器的星型等值電阻折算到高壓側(cè)的阻值用Rb表示，則
根據(jù)上述情況，忽略K2c，并將式（6-2）代入式（6-1），便可得簡化而實用的經(jīng)濟運行補償容量計算公式
式中，P是變壓器低壓側(cè)有功負荷（KW）；Q是變壓器低壓側(cè)無功負荷（KVAR）；Se是變壓器額定容量（KVA）；Pd是變壓器的有功短路損耗（KW）；Qd是變壓器滿載無功損耗增值（KVAR）；PK是變壓器的空載有功損耗（KW）；QK是變壓器的空載無功損耗（KVAR）；Rb是變壓器星形等值電阻折算到高壓側(cè)的阻值（Ω）；R是電源線路導線電阻（Ω）；Ue是變壓器高壓側(cè)
（下轉(zhuǎn)第60頁）
（上接第58頁）
線電壓（V）；KC是補償裝置的功率損耗系數(shù)（KW/KVAR），對低壓電容補償裝置：
KC=0.005(KW/KVAR)；K=1.22
在高壓供電高壓量電的工廠中，應該在變壓器高壓側(cè)計算（或測定）功率因數(shù)；在高壓供電低壓量電和低壓供電低壓量電的工廠中，應計算（或測定）低壓側(cè)的功率因數(shù)。
七、結(jié)合工程實例談電容補償?shù)膽?/p>
以某大型項目為例，該項目設備裝機容量約為21000多千瓦，其中高壓電動機設備容量為5400多千瓦，其他低壓設備容量為5000多千瓦。供電電源的電壓等級為10kV。本著“節(jié)能、高效”的方針，經(jīng)過經(jīng)濟分析，采用10kV作為高壓電動機的供電電壓等級，投資較省，同時亦減少變電環(huán)節(jié)，也就減少了故障點。
中圖分類號：TM7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8809（2010）05-0120-01
一、無功功率的定義及無功補償原則
接在電網(wǎng)中的許多用電設備都是根據(jù)電磁感應原理工作的。例如：通過磁場，變壓器改變電壓并將能量送出去，電動機轉(zhuǎn)動并帶動機械負荷。磁場所具有的磁場能是由電源供給的，電動機和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫做感性無功功率。電容器在交流電網(wǎng)中接通時，在一個周期內(nèi)，上半周的充電功率和下半周的放電功率相等，不消耗能量，這種充放電功率叫做容性無功功率。所謂的“無功”并不是“無用”的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機械能、熱能而已，因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。電網(wǎng)的運行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，在一定的有功功率下，當用電企業(yè)cosφ越小，其視在功率也越大，而我們希望的是功率因數(shù)越大越好，這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
無功補償應盡量分層(按電壓等級)和分區(qū)(按地區(qū))補償，就地平衡，避免無功電力長途輸送與越級傳輸，在提高用電自然功率因數(shù)的基礎上，設計和裝置無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功電力倒送。
二、無功功率補償?shù)幕驹?/p>
把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路中，當容性功率負荷釋放能量時，感性功率負荷吸收能量；當感性功率負荷釋放能量時，容性功率負荷吸收能量；兩種負荷之間互相進行能量交換。由此，感性功率負荷所吸收的無功功率可由容性功率負荷輸出的無功功率中得到補償，這就是無功功率補償?shù)幕驹怼?/p>
三、無功功率補償?shù)姆椒?/p>
無功功率補償?shù)姆椒ㄓ泻芏喾N，主要是采用電力電容器或是采用具有容性負荷的裝置進行補償。
1.同步電動機補償。這種方法是改善用電的功率因數(shù)，但設備復雜，造價高，只適用于在具有大功率拖動裝置時采用；
2.調(diào)相機補償。這種裝置調(diào)整性能好，在電力系統(tǒng)故障情況下，也能維持系統(tǒng)電壓水平，可提高電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，但造價高，投資大，損耗也較高，且運行維護技術較復雜，宜裝設在電力系統(tǒng)的中樞變電所，一般用戶較少用。
3.異步電動機同步化補償。這種方法有一定的效果，但自身損耗大，一般都不采用。
4.加裝并聯(lián)電力電容器補償。這種方法具有安裝方便、建設周期短、造價低、運行維護簡便、自身損耗小等優(yōu)點，是當前國內(nèi)外廣泛采用的補償方法。并聯(lián)補償是把電容器直接與被補償設備并接到同一電路上，以無功就地平衡為原則。安裝并聯(lián)電容器補償無功功率時，可采取個別補償、分散補償和集中補償三種方式。
四、無功補償裝置
同步電機、靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發(fā)生器，這四種裝置又稱為無功補償裝置。目前所指的靜止無功補償裝置一般專指使用晶閘管的無功補償設備，主要有以下三大類型：
1.具有飽和電抗器的無功補償裝置
具有飽和電抗器的無功補償裝置分為兩種，即自飽和電抗器和可控飽和電抗器無功補償裝置。具有自飽和電抗器的無功補償裝置是依靠電抗器自身固有的能力來穩(wěn)定電壓，利用鐵心的飽和特性來控制發(fā)出或吸收無功功率的大小?？煽仫柡碗娍蛊魇峭ㄟ^改變控制繞組中的工作電流控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進一步控制無功電流的大小。具有飽和電抗器的靜止無功補償裝置目前應用的較少，一般只用在超高壓輸電線路中。
2.靜止無功補償裝置
靜止補償器的基本作用是連續(xù)而迅速地控制無功功率，即以快速的響應，通過發(fā)出或吸收無功功率來控制它所連接的輸電系統(tǒng)的節(jié)點電壓。靜止無功補償器由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，可分為晶閘管控制電抗器和晶閘管投切電容器兩種補償裝置。
⑴晶閘管控制電抗器（TCR）
晶閘管控制電抗器由兩個相互反向并聯(lián)的晶閘管與一個電抗器相串聯(lián)，其三相多接成三角形。這種具有TCR型的補償器反應速度快，靈活性大，目前在輸電系統(tǒng)和工業(yè)企業(yè)中應用最為廣泛。
⑵晶閘管投切電容器（TSC）
晶閘管投切電容器是為了解決電容器組頻繁投切的問題而產(chǎn)生的。兩個相互反向并聯(lián)的晶閘管只是將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)中斷開，串聯(lián)的小電抗器用于抑制電容器投入電網(wǎng)運行時可能產(chǎn)生的沖擊電流。TSC補償裝置用于三相電網(wǎng)中，一般負荷對稱網(wǎng)絡采用星形連接，負荷不對稱網(wǎng)絡采用三角形連接。TSC補償裝置可以很好的補償系統(tǒng)所需的無功功率，如果級數(shù)分得足夠細化，基本上可以實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。
3.新型靜止無功發(fā)生器（ASVG）
靜止無功發(fā)生器的主體是一個電壓源型逆變器，由可關斷晶閘管適當?shù)耐〝啵瑢㈦娙萆系闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運行工況，使其處于容性、感性或零負荷狀態(tài)。靜止無功發(fā)生器響應速度快，諧波電流少，而且在系統(tǒng)電壓較低時仍能向系統(tǒng)注入較大的無功。由于ASVG在改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量，提高穩(wěn)定性方面具有SVC無法比擬的優(yōu)點，因此ASVG是今后靜止無功補償技術發(fā)展的方向。針對電力有源濾波器在濾除諧波的時候與電力系統(tǒng)不發(fā)生諧振的特點，今后的發(fā)展將是電力有源濾波與ASVG相結(jié)合以消除傳統(tǒng)ASVG設備中并聯(lián)無源濾波器的所產(chǎn)生的諧振問題。
五、結(jié)束語
隨著電力電子技術的迅猛發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的更廣泛應用，無功功率補償裝置將向著管理系統(tǒng)化、補償準確化、操作簡單化的方向發(fā)展，遠程無功功率補償控制管理系統(tǒng)將是今后發(fā)展的潮流。
參考文獻
[1] 米勒．電力系統(tǒng)無功功率控制。
[2] 王慶林．無功功率快速自動補償裝置設計探討。
關鍵詞:無功補償;電容補償;低壓電容柜;選擇合理容量。
Key words: reactive power compensation;capacitor compensation;low voltage capacitor;choose reasonable capacitry
中圖分類號:TM7 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)13-0124-01
1無功補償?shù)母拍?/p>
交流電在通過純電阻的時候,電能都轉(zhuǎn)成了熱能,而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载撦d的時候,并不做功。也就是說沒消耗電能,即為無功功率。當然實際負載,不可能為純?nèi)菪载撦d或者純感性負載,一般都是混合性負載這樣電流在通過它們時,就有部分電能不做功,就是無功功率,此時的功率因數(shù)小于1,為了提高電能的利用率,就要進行無功補償。電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等,大部分屬于感性電抗,在運行過程中需要向這些設備提供相應的無功功率。減少無功功率在電網(wǎng)中的流動,降低輸電線路因輸送無功功率造成的電能損耗,改善電網(wǎng)的運行條件,這種做法稱為無功補償。
2無功補償在電力系統(tǒng)中的作用
電力系統(tǒng)中無功補償對電力系統(tǒng)的重要性越來越受到重視,合理地投用無功補償設備,對調(diào)整電網(wǎng)電壓、提高供電質(zhì)量、抑制諧波干擾、保證電網(wǎng)安全運行都有著十分重要的作用。如果系統(tǒng)中無功電源不足,則會使電網(wǎng)處于低電壓水平上的無功功率平衡,即靠電壓降低、負荷吸收無功功率的減少來彌補無功電源的不足。同樣,如果由于電網(wǎng)缺乏調(diào)節(jié)手段或無功補償元件的不合理運行使某段時間無功功率過剩,也會造成整個電網(wǎng)的運行電壓過高。因此,搞好電力系統(tǒng)的無功平衡,提高負荷的功率因數(shù),可以減少線路和變壓器中的有功功率損耗和其他電能損耗,從而提高電能質(zhì)量,降低電能損耗,并保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和用戶的供電質(zhì)量。10kV配電線路普通存在電壓過低或偏高問題,其原因除了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不合理和導線過細外,主要是無功功率不足或過剩。系統(tǒng)的無功功率對電壓影響極大,無功功率不足,將引起電網(wǎng)電壓下降,而無功過剩將引起電網(wǎng)電壓偏高。無功功率平衡是維持及保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量的基礎,必須采取有效的調(diào)壓措施,以提高電壓水平。要維持整個系統(tǒng)的電壓水平,就必須有足夠的無功補償容量,實行無功分區(qū)分壓就地平衡,同時要求有足夠的無功調(diào)節(jié)能力,實現(xiàn)高峰負荷時較高電壓運行和低谷負荷時較低電壓運行的逆調(diào)壓要求。
3無功功率補償?shù)姆绞?/p>
近年來,隨著國民經(jīng)濟的跨越式發(fā)展,電力行業(yè)也得到了快速發(fā)展,特別是電網(wǎng)建設,負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升,也使電網(wǎng)中無功功率不平衡,導致無功功率大量的存在。目前,我國電力系統(tǒng)無功功率補償主要采用以下幾種方式:①同步調(diào)相機:同步調(diào)相機屬于早期無功補償裝置的典型代表,它雖能進行動態(tài)補償,但響應慢,運行維護復雜,多為高壓側(cè)集中補償,目前很少使用;②并聯(lián)電抗器:目前所用電抗器的容量是固定的,除吸收系統(tǒng)容性負荷外,用以抑制過電壓;③并補裝置:并聯(lián)電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置,電容補償主要補償固定的無功,采用電容分組投切能更有效適應負載無功的動態(tài)變化,屬于一種有級的無功調(diào)節(jié)。作為無功補償設備,電容器有以下顯著優(yōu)點:電容器的損耗低,效率高。目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)中90%的無功補償設備是并聯(lián)電容器。電容器是由間隔以不同介質(zhì)(如云母、絕緣紙、空氣等)的兩塊金屬組成。當在兩極板上加上電壓后,兩板板上分別聚集起等量的正、負電荷,并在介質(zhì)中建立電場而具有電場能量。將電源移去后,電荷可繼續(xù)聚集在極板上,電場繼續(xù)存在。所以電容器是一種能儲存電荷或者說儲存電場能量的部件。在電網(wǎng)中,最常用的無功補償設備是電容補償柜。電容柜的主要作用是向電力系統(tǒng)提供無功功率,提高功率因數(shù)。采用就地無功補償,可以減少輸電線路輸送電流,起到減少線路能量損耗和壓降,改善電能質(zhì)量和提高設備利用率的重要作用。一般來說,低壓電容補償柜由柜殼、母線、斷路器、隔離開關,熱繼電器、接觸器、避雷器、電容器、電抗器、一、二次導線、端子排、功率因數(shù)自動補償控制裝置、盤面儀表等組成。其中,電容柜中電容器的好環(huán)對電能質(zhì)量與效益起著至關重要的作用,因此電容器組應采用適當保護措施,如采用平衡或差動繼電保護或采用瞬時作用過電流繼電保護,對于3.15kV及以上的電容器,必須在每個電容器上裝置單獨的熔斷器,熔斷器的額定電流應按熔絲的特性和接通時的涌流來選定,一般為1.5倍電容器的額定電流為宜,以防止電容器油箱爆炸。電容器的運行環(huán)境也尤其重要:①電容器周圍的環(huán)境溫度不能太高或太低。如果環(huán)境溫度太高,電容工作時所產(chǎn)生的熱就散不出去;而如果環(huán)境溫度太低,電容器內(nèi)的油就可能會并凍結(jié),容易電擊穿。②電容器工作時,其內(nèi)部介質(zhì)的溫度應低于650℃,最高不得超過700℃,否則會引起熱擊穿,或引起鼓肚現(xiàn)象。③電容器對電壓十分敏感,因為電容器的損耗與電壓平方成正比,過電壓會使電容器發(fā)熱嚴重,電容器絕緣會加速老化,壽命縮短,甚至電擊穿。為了使電網(wǎng)中的無功補償設備得到最大的效益,應選擇合理的無功補償容量。計算電容柜容量前先進行負荷計算,確定有功功率P和無功功率Q,補償前自然功率因數(shù)為cos?準1,要補償?shù)降墓β室驍?shù)為cos?準2,則Qc=P(tg?準1-tg?準2)。式中:Qc為補償電容器容量;P為負荷有功功率;COS?準1為補償前負荷功率因數(shù);COS?準2為補償后負荷功率因數(shù)。如容量為800KW的負荷,可以先測量一下其自然功率因數(shù)值,就是全部負荷起動情況下,不帶電容器時的功率因數(shù)值。若沒有辦法精確測量,估計大部分負荷都是電機,以功率因數(shù)COS?準1=0.70估算,若要在額定狀態(tài)下,將其功率因數(shù)提高到0.90,則需要補償電容器容量為:
COS?準1=0.70,?準1=0.7953,tg?準1=1.020
COS?準2=0.90,?準2=0.451,tg?準2=0.483
Qc=P(tg?準1-tg?準2)=800*(1.020-0.483)=429.6(Kvar)
改善功率因數(shù)及相應地減少電費。根據(jù)國家水電部，物價局頒布的“功率因數(shù)調(diào)整電費辦法”規(guī)定三種功率因數(shù)標準值，相應減少電費：高壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.9以上；低壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.85以上；低壓供電的農(nóng)業(yè)用戶，功率因數(shù)為0.8以上。
降低系統(tǒng)的能耗。功率因數(shù)的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。
設R為線路電阻， P1為原線路損耗， P2為功率因數(shù)提高后線路損耗，則線損減少
比原來損失減少的百分數(shù)為
當功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，通過上式計算，可求得有功損耗降低21%左右。在輸送功率P=3UIcos 不變情況下，cos 提高，I相對降低，設I1為補償前變壓器的電流，I2為補償后變壓器的電流，銅耗分別為 P1， P2；銅耗與電流的平方成正比，即
可知，功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，銅耗相當于原來的80%。
減少了線路的壓降。由于線路傳送電流小了，系統(tǒng)的線路電壓損失相應減小，有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定（輕載時要防止超前電流使電壓上升過高），有利于大電機起動。
我國電力系統(tǒng)無功補償?shù)默F(xiàn)狀
近年來，隨著國民經(jīng)濟的跨越式發(fā)展，電力行業(yè)也得到快速發(fā)展，特別是電網(wǎng)建設，負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升，也使電網(wǎng)中無功功率不平衡，導致無功功率大量的存在。目前，我國電力系統(tǒng)無功功率補償主要采用以下幾種方式：
同步調(diào)相機：同步調(diào)相機屬于早期無功補償裝置的典型代表，它雖能進行動態(tài)補償，但響應慢，運行維護復雜，多為高壓側(cè)集中補償，目前很少使用。
并補裝置：并聯(lián)電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置，但電容補償只能補償固定的無功，盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能更有效適應負載無功的動態(tài)變化，但是電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調(diào)節(jié)，不能實現(xiàn)無功的平滑無級的調(diào)節(jié)。
并聯(lián)電抗器：目前所用電抗器的容量是固定的，除吸收系統(tǒng)容性負荷外，用以抑制過電壓。
以上幾種補償方式在運行中取得一定的效果，但在實際的無功補償工作中也存在一些問題：
補償方式問題：目前很多電力部門對無功補償?shù)某霭l(fā)點就地補償，不向系統(tǒng)倒送無功，即只注意補償功率因素，不是立足于降低系統(tǒng)網(wǎng)的損耗。
諧波問題：電容器具有一定的抗諧波能力，但諧波含量過大時會對電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過早損壞；并且由于電容器對諧波有放大作用，因而使系統(tǒng)的諧波干擾更嚴重。
無功倒送問題：無功倒送在電力系統(tǒng)中是不允許的，特別是在負荷低谷時，無功倒送造成電壓偏高。
電壓調(diào)節(jié)方式的補償設備帶來的問題：有些無功補償設備是依據(jù)電壓來確定無功投切量的，線路電壓的波動主要由無功量變化引起的，但線路的電壓水平是由系統(tǒng)情況決定的，這就可能出現(xiàn)無功過補或欠補。
無功功率補償技術的發(fā)展趨勢
根據(jù)上述我國無功功率補償?shù)那闆r及出現(xiàn)的問題，今后我國的無功功率補償?shù)陌l(fā)展方向是：無功功率動態(tài)自動無級調(diào)節(jié)，諧波抑制。
基于智能控制策略的晶閘管投切電容器（TSC）補償裝置。將微處理器用于TSC，可以完成復雜的檢測和控制任務，從而使動態(tài)補償無功功率成為可能?；谥悄芸刂撇呗缘腡SC補償裝置的核心部件是控制器，由它完成無功功率（功率因數(shù)）的測量及分析，進而控制無觸點開關的投切，同時還可完成過壓、欠壓、功率因數(shù)等參數(shù)的存貯和顯示。TSC補償裝置操作無涌流，跟蹤響應快，并具有各種保護功能，值得大力推廣。
靜止無功發(fā)生器（SVG）。靜止無功發(fā)生器（SVG）又稱靜止同步補償器（STATCOM），是采用GTO構(gòu)成的自換相變流器，通過電壓電源逆變技術提供超前和滯后的無功，進行無功補償，若控制方法得當，SVG在補償無功功率的同時還可以對諧波電流進行補償。其調(diào)節(jié)速度更快且不需要大容量的電容、電感等儲能元件，諧波含量小，同容量占地面積小，在系統(tǒng)欠壓條件下無功調(diào)節(jié)能力強，是新一代無功補償裝置的代表，有很大的發(fā)展前途。
電力有源濾波器。電力有源濾波器是運用瞬時濾波形成技術，對包含諧波和無功分量的非正弦波進行“矯正”。因此，電力有源濾波器有很快的響應速度，對變化的諧波和無功功率都能實施動態(tài)補償，并且其補償特性受電網(wǎng)阻抗參數(shù)影響較小。
中圖分類號：TG501.3 文獻標識碼：A 文章編號：
1按投切方式分類
1.1延時投切方式
延時投切方式即人們熟稱的"靜態(tài)"補償方式。這種投切依靠于傳統(tǒng)的接觸器的動作，當然用于投切電容的接觸器專用的，它具有抑制電容的涌流作用，延時投切的目的在于防止接觸器過于頻繁的動作時，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統(tǒng)振蕩，這是很危險的。當電網(wǎng)的負荷呈感性時，如電動機、電焊機等負載，這時電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個角度，當負荷呈容性時，如過量的補償裝置的控制器，這是電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個角度，即功率因數(shù)超前或滯后是指電流與電壓的相位關系。通過補償裝置的控制器檢測供電系統(tǒng)的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數(shù)或無功電流或無功功率。
1.2瞬時投切方式
瞬時投切方式即人們熟稱的"動態(tài)"補償方式，應該說它是半導體電力器件與數(shù)字技術綜合的技術結(jié)晶，實際就是一套快速隨動系統(tǒng)，控制器一般能在半個周波至1個周波內(nèi)完成采樣、計算，在2個周期到來時，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導通，投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個全部動作，這種控制方式是機械動作的接觸器類無法實現(xiàn)的。動態(tài)補償方式作為新一代的補償裝置有著廣泛的應用前景?，F(xiàn)在很多開關行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯的裝置。當然與國外同類產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。
動態(tài)補償?shù)木€路方式
1)LC串接法原理如圖1所示
這種方式采用電感與電容的串聯(lián)接法，調(diào)節(jié)電抗以達到補償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應速度快，閉環(huán)使用時，可做到無差調(diào)節(jié)，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據(jù)補償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點，應該是非常理想的補償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動態(tài)范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，所以體積也相對較大，價格也要高一些，再加一些技術的原因，這項技術到目前來說還沒有被廣泛采用或使用者很少。
2)采用電力半導體器件作為電容器組的投切開關，較常采用的接線方式如圖2。圖中BK為半導體器件，C1為電容器組。這種接線方式采用2組開關，另一相直接接電網(wǎng)省去一組開關，有很多優(yōu)越性。
作為補償裝置所采用的半導體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟。其不足之處是元件本身不能快速關斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護措施要完善。當解決了保護問題，作為電容器組投切開關應該是較理想的器件。動態(tài)補償?shù)难a償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數(shù)。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態(tài)響應時間，準確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達到最佳的補償效果。
元器件可以選單項晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去過零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周全。
1.3混合投切方式
實際上就是靜態(tài)與動態(tài)補償?shù)幕旌?，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢互補，但就其控制技術，目前還見到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡如工礦、小區(qū)、域網(wǎng)改造，比起單一的投切方式拓寬了應用范圍，節(jié)能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補償效果更加細致，更為理想。還可采用分相補償方式，可以解決由于線路三相不平行造成的損失。
2.在無功功率補償裝置的應用
在無功功率補償裝置的應用方面，選擇那一種補償方式，還要依電網(wǎng)的狀況而定，首先對所補償?shù)木€路要有所了解，對于負荷較大且變化較快的工況，電焊機、電動機的線路采用動態(tài)補償，節(jié)能效果明顯。對于負荷相對平穩(wěn)的線路應采用靜態(tài)補償方式，也可使用動態(tài)補償裝置。對于一些特殊的工作環(huán)境就要慎重選擇補償方式，尤其線路中含有瞬變高電壓、大電流沖擊的場合是不能采用動態(tài)補償?shù)?。一般電焊工作時間均在幾秒鐘以上，電動機啟動也在幾秒鐘以上，而動態(tài)補償?shù)捻憫獣r間在幾十毫秒，按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鐘之內(nèi)是一個相對的穩(wěn)態(tài)過程，動態(tài)補償裝置能完成這個過程。如果線路中沒有出現(xiàn)這么一段相對的穩(wěn)態(tài)過程并能量又有較大的變化，我們把它稱為瞬變或閃變，采用動態(tài)補償就要出問題并可能引發(fā)事故。
3無功功率補償控制器
無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數(shù)型、無功功率型、無功電流型。選擇那一種物理控制方式實際上就是對無功功率補償控制器的選擇。控制器是無功補償裝置的指揮系統(tǒng)，采樣、運算、發(fā)出投切信號，參數(shù)設定、測量、元件保護等功能均由補償控制器完成。十幾年來經(jīng)歷了由分立元件--集成線路--單片機--DSP芯片一個快速發(fā)展的過程，其功能也愈加完善。就國內(nèi)的總體狀況，由于市場的需求量很大，生產(chǎn)廠家也愈來愈多，其性能及內(nèi)在質(zhì)量差異很大，很多產(chǎn)品名不符實，在選用時需認真對待。在選用時需要注意的另一個問題就是國內(nèi)生產(chǎn)的控制器其名稱均為"XXX無功功率補償控制器"，名稱里出現(xiàn)的"無功功率"的含義不是這臺控制器的采樣物理量。采樣物理量取決于產(chǎn)品的型號，而不是產(chǎn)品的名稱。
3.1功率因數(shù)型控制器
功率因數(shù)用cosΦ表示，它表示有功功率在線路中所占的比例。當cosΦ=1時，線路中沒有無功損耗。提高功率因數(shù)以減少無功損耗是這類控制器的最終目標。這種控制方式也是很傳統(tǒng)的方式，采樣、控制也都較容易實現(xiàn)。
1） "延時"整定，投切的延時時間，應在10s-120s范圍內(nèi)調(diào)節(jié) "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大于0-2A 。
2）投入及切除門限整定，其功率因數(shù)應能在0.85（滯后）-0.95（超前）范圍內(nèi)整定。
3）過壓保護設量。
4）顯示設置、循環(huán)投切等功能。
這種采樣方式在運行中既要保證線路系統(tǒng)穩(wěn)定、無振蕩現(xiàn)象出現(xiàn)，又要兼顧補償效果，這是一對矛盾，只能在現(xiàn)場視具體情況將參數(shù)整定在較好的狀態(tài)下工作。即使調(diào)整的較好，也無法禰補這種方式本身的缺陷，尤其是在線路重負荷時。舉例說明：設定投入門限；cosΦ=0.95（滯后）此時線路重載荷，即使此時的無功損耗已很大，再投電容器組也不會出現(xiàn)過補償，但cosΦ只要不小于0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。
交流異步電機在工業(yè)與民用建筑系統(tǒng)中應用廣泛。在民用范圍中運行機械多為連續(xù)運行，不調(diào)速，操作不頻繁的場合，如風機、水泵、冷凍機多為結(jié)構(gòu)簡單，易維護的異步電動機。在工礦企業(yè)中，不少電動機負荷率低，經(jīng)常處于輕載或空載狀態(tài)，功率因數(shù)普遍不高。負荷率低，則功率因數(shù)愈低，無功功率相對于有功功率的百分比更大，顯著地浪費電能。因此對異步電動機采用無功功率補償以提高功率因數(shù)，節(jié)約電能，減少運行費用，提高電能質(zhì)量，符合我國節(jié)約能源的國策，同時亦給企業(yè)帶來經(jīng)濟效益。
1 無功功率補償?shù)姆N類和特點
1.1 集中補償
在高低壓配電所內(nèi)設置若干組電容器，電容器接在配電母線上，補償供電范圍內(nèi)的無功功率，如圖1所示。1.2 組合就地補償(分散就地補償)電容器接在高壓配電裝置或動力箱的母線上，對附近的電動機進行無功補償，如圖2所示。
1.3 單獨就地補償
將電容器裝于箱內(nèi)，放置在電動機附近，對其單獨補償。圖3為電容器直接接在電動機端子上或保護設備末端，一般不需要電容器用的操作保護設備，稱為直接單獨就地補償。圖3a為經(jīng)常操作者，采用接觸器；為非經(jīng)常操作者，采用空氣斷路器；為高壓電容器直接單獨就地補償，宜采用真空開關。圖4為不采用控制設備，由電動機控制開關操作，但電容器必須采用內(nèi)裝熔絲或另裝熔斷器。如采用控制設備，如圖5所示，為控制式單獨就地補償，多用于降壓起動或有可逆運行等有特殊操作要求的電動機。
2 無功功率補償?shù)淖饔?/p>
2.1 改善功率因數(shù)及相應地減少電費
根據(jù)國家水電部，物價局頒布的“功率因數(shù)調(diào)整電費辦法”規(guī)定三種功率因數(shù)標準值，相應減少電費：
(1)高壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.9以上。
(2)低壓供電的用電單位，功率因數(shù)為0.85以上。
(3)低壓供電的農(nóng)業(yè)用戶，功率因數(shù)為0.8以上。
根據(jù)“辦法”，補償后的功率因數(shù)以分別不超出0.95、0.94、0.92為宜，因為超過此值，電費并沒有減少，相反初次設備增加，是不經(jīng)濟的。
2.2 降低系統(tǒng)的能耗
功率因數(shù)的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。
設R為線路電阻，ΔP1為原線路損耗，ΔP2為功率因數(shù)提高后線路損耗，則線損減少
ΔP=ΔP1－ΔP2=3R(I12－I22)(1)
比原來損失減少的百分數(shù)為
(ΔP/ΔP1)×100％=1－(I2/I1)2·100％(2)
式中，I1=P/( 3 U1cosφ1)，I2=P/( 3 U2cosφ2)補償后，由于功率因數(shù)提高，U2 >U1，為分析方便，可認為U2≈U1，則
θ=[1－(cosφ1/cosφ2)2]·100％(3)
當功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，通過上式計算，可求得有功損耗降低21％左右。
在輸送功率P= 3UIcosφ不變情況下，cosφ提高，I相對降低，設I1為補償前變壓器的電流，I2為補償后變壓器的電流，銅耗分別為ΔP1，ΔP2；銅耗與電流的平方成正比，即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2，認為U2≈U1時，即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知，功率因數(shù)從0.8提高至0.9時，銅耗相當于原來的80％。
2.3 減少了線路的壓降
由于線路傳送電流小了，系統(tǒng)的線路電壓損失相應減小，有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高)，有利于大電機起動。
2.4 增加了供電功率，減少了用電貼費
對于原有供電設備來講，同樣的有功功率下，cosφ提高，負荷電流減小，因此向負荷傳輸功率所經(jīng)過的變壓器、開關、導線等配電設備都增加了功率儲備，發(fā)揮了設備的潛力。對于新建項目來說，降低了變壓器容量，減少了投資費用，同時也減少了運行后的基本電費。
3 就地補償與集中補償?shù)募夹g經(jīng)濟分析
3.1 電容補償在技術上應注意的問題
(1)防止產(chǎn)生自勵。
采用電容器就地補償電動機，切斷電源后，電動機在慣性作用下繼續(xù)運行，此時電容器的放電電流成為勵磁電流，如果電容過補償，就可使電動機的磁場得到自勵而產(chǎn)生電壓，如圖6所示。因此，為防止產(chǎn)生自勵，可按下式選用電容
QC=0.9 3UI0
(2)防止過電壓。
當電容器補償容量過大，會引起電網(wǎng)電壓升高并會導致電容器損壞。我國并聯(lián)電容器國標規(guī)定：“工頻長期過電壓值最多不超過1.1倍額定電壓?！币虼吮仨毞螿C< 0.1Ss的條件。
(3)防止產(chǎn)生諧振。
(4)防止受到系統(tǒng)諧波影響。
對于有諧波源的供電線路，應增設電抗器等措施，使諧波影響不致造成電容器損壞。
3.2 兩者比較
就地補償較集中補償，更具節(jié)能效果。
4 電容補償控制及安裝方式的選擇
4.1 就地補償與集中補償?shù)挠嘘P規(guī)定
(1)GB12497—90《三相異步電動機經(jīng)濟運行》第7.6條規(guī)定：50kW以上的電動機應進行功率因數(shù)就地補償。
(2)GB3485—83《評估企業(yè)合理用電技術導則》第2.9條規(guī)定：100kW以上的電動機就地補償無功功率。
(3)GB50052—95《供配電設計規(guī)范》第5.03及5.0.10規(guī)定。
(4)國外用電委員會法規(guī)與專業(yè)學報均有類似規(guī)定與刊載。
4.2 電容補償方式的選擇
采用并聯(lián)電容器作為人工無功補償，為了盡量減少線損和電壓損失，宜就地平衡，即低壓部分的無功宜由低壓電容器補償，高壓部分的無功宜由高壓電容器補償。對于容量較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設備的無功功率，宜就地補償。補償基本無功的電容器組宜在配變電所內(nèi)集中補償，在有工業(yè)生產(chǎn)機械化自動化程度高的流水線、大容量機組的場所，宜分散補償。
4.3 電容器組投切方式的選擇
電容器組投切方式分手動和自動兩種。
對于補償?shù)蛪夯緹o功及常年穩(wěn)定和投切次數(shù)少的高壓電容器組，宜采用手動投切；為避免過補償或輕載時電壓過高，易造成設備損壞的，宜采用自動投切。高、低壓補償效果相同時，宜采用低壓自動補償裝置。
4.4 無功自動補償?shù)恼{(diào)節(jié)方式
以節(jié)能為主者，采用無功功率參數(shù)調(diào)節(jié)；當三相平衡時，也可采用功率因數(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)；為改善電壓偏差為主者，應按電壓參數(shù)調(diào)節(jié)；無功功率隨時間穩(wěn)定變化者，按時間參數(shù)調(diào)節(jié)。
5 電容補償容量的選定
5.1 集中補償容量確定
先進行負荷計算，確定有功功率P30和無功功率Q30，補償前自然功率因數(shù)為cosφ1，要補償?shù)降墓β室驍?shù)為cosφ2。則
QC=αP30(tgφ1－tgφ2)
α為平均負荷因數(shù)。
5.2 電動機就地補償電容器容量確定
就地補償電容器容量選擇的主要參數(shù)是勵磁電流，因為不使電容器造成自勵是選用電容器容量的必要條件。負載率越低，功率因數(shù)越低；極數(shù)愈多，功率因數(shù)越低；容量愈小，功率因數(shù)越低。但由于無功功率主要消耗在勵磁電流上，隨負載率變化不大，因此應主要考慮電動機容量和極數(shù)這兩個參數(shù)，才能得到最佳補償效果。可用式(4)計算。
6 結(jié)合工程實例談電容補償?shù)膽?/p>
以某大型項目中能源中心為例，該項目設備裝機容量約為21000多千瓦，其中高壓電動機設備容量為5400多千瓦，其他低壓設備容量為5000多千瓦。供電電源的電壓等級為10kV。本著“節(jié)能、高效”的方針，初次嘗試了采用燃汽輪機發(fā)電機組自發(fā)電，冷、熱、電三聯(lián)供，做到汽電共生，實現(xiàn)能源綜合利用。經(jīng)過經(jīng)濟分析，采用10kV作為高壓電動機的供電電壓等級，投資較省，同時亦減少變電環(huán)節(jié)，也就減少了故障點。根據(jù)負荷計算，共采用六路10kV電源，分別對高壓電動機直配。
在這個項目中，高壓電動機主要用于空調(diào)系統(tǒng)中的中央空調(diào)機組，以及主機的外部設備——冷凍水循環(huán)泵和冷卻水循環(huán)泵多臺設備。這些設備單機容量很大，離心機組單機最大達2810kW(共5臺)，小的870kW(共4臺)，冷凍水循環(huán)泵單機560kW(共9臺)，冷凍水循環(huán)泵單機亦有380kW(共3臺)，自然功率因數(shù)在0.8左右。如果在10kV配電室集中補償電容，不采用高壓無功自動補償?shù)脑?，如此大容量的電動機起、停會使10kV側(cè)功率因數(shù)不穩(wěn)定，有可能造成過補償，引起系統(tǒng)電壓升高。同時，從配電室至冷凍機房高壓電動機的線路最近50m，最遠140m，線路損耗相當可觀，綜合考慮到高壓自動補償元件、技術、價格均要求高，因此采用高壓電容器就地補償，與電動機同時投切。高壓電容器組放置在電動機附近。這些電動機采用自耦降壓起動方式，高壓就地補償裝置以并聯(lián)電容器為主體，采用熔斷器做保護，裝設避雷器用于過電壓保護，串聯(lián)電抗器抑制涌流和諧波。這樣做，不僅提高了電動機的功率因數(shù)，降低了線路損耗，同時釋放了系統(tǒng)容量，縮小了饋電電纜的截面，節(jié)約了投資。
2工業(yè)企業(yè)用電無功補償技術
2.1科學優(yōu)選電動機
正確選擇電動機的規(guī)格、類型以及容量等，確保其具備滿載工作能力。參照具體的生產(chǎn)環(huán)境特征，不同的電動機內(nèi)部配置不同，其性能也有所差異，實際采購中必須密切關注其機械性能、電氣指標等。同容量的電動機，要優(yōu)選高轉(zhuǎn)速電動機。同封閉式電動機相比，感應式電動機的電氣指標更高，且轉(zhuǎn)速更高，因此，要盡量避開封閉式電動機，優(yōu)選感應式電動機，因為其空載狀態(tài)下，電流不會發(fā)生變化。相反，倘若使用大容量電動機，就有可能使其走向低負荷工作狀態(tài)，從而耗費了功率因數(shù)，也浪費了電能，所以也要使用容量合適的感應電動機。處于運轉(zhuǎn)狀態(tài)的電動機，倘若長時間處于低負荷狀態(tài)，則有必要考慮調(diào)換電動機，調(diào)換好的電動機在實際使用前也要做好技術性能測試與檢查，確保其各項功能都處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而提高自然功率因數(shù)，控制電能的浪費。
2.2控制定子繞組電壓
參照電機學的基礎理論可以知道，電動機的勵磁電流同附和到定子繞組電壓的平方為正比例關系，所以為了控制勵磁電流，可以先控制定子繞組電壓，以此來提升功率因數(shù)，具體的控制策略為：調(diào)整原來的接線的定子繞組，使其變成Y接線，這樣電動機的各個項路的電壓就得到了有效控制，電動機的轉(zhuǎn)矩也會隨之發(fā)生變化，呈現(xiàn)下降趨勢，但是控制定子繞組電壓的方法的使用需要電動機處于特殊啟動狀態(tài)，那就是空載、輕載的狀態(tài)，而且也要提前對電動機進行檢查、驗證，確保其能夠正常啟動、安全運行等。
2.3優(yōu)選變壓器容量、數(shù)量以及運行模式
經(jīng)過實踐的運用與分析得出：變壓器的無功功率因數(shù)耗費量較高，且其空載無功功率所占比例也較大，這就使得變壓器的容量、安裝數(shù)量以及運行模式的選擇至關重要，因為一旦選擇不當，就容易造成企業(yè)功率因數(shù)過低。所以，實際的變壓器選型過程中，一定要把企業(yè)功率因數(shù)的大小納入考慮范圍，也要確保變壓器本身的高效、經(jīng)濟運轉(zhuǎn)，確保這兩方面都達標。
2.4正確檢查、維修電動機
感應電動機的檢修、維護水平會在很大程度上關系到功率因數(shù)。要想提高檢修質(zhì)量，就必須切實根據(jù)所維修電動機的技術標準、規(guī)定參數(shù)等來有規(guī)則、有秩序地檢修，要維護電動機的性質(zhì)、功能、數(shù)據(jù)等的準確合理。相反，倘若維修水平不合格，維修質(zhì)量不達標，就可能加劇對無功功率的需求，從而對功率因數(shù)帶來負面影響，在實際的維修過程中需要重點注意的是不能隨意調(diào)整定子、轉(zhuǎn)子間氣隙的初始大小，也要維護氣隙的均勻度，如果氣隙一旦改變，就可能加劇磁阻，從而浪費更多的功率因數(shù)。
2.5電磁開關無電壓工作
對于工業(yè)企業(yè)來說，其電力低壓系統(tǒng)通常運用多種電磁開關，且其控制線圈具有良好的感性性能，開關閉合后，走向供電狀態(tài)，控制線圈也進入電源連接狀態(tài)，這其中伴隨著對電能的使用，對應的也出現(xiàn)了相對落后的無功電流，從而不利于大型工業(yè)企業(yè)功率因數(shù)的提高，對于這一問題，相關企業(yè)已經(jīng)有所意識，并對應采取了解決對策，那就是一方面控制電能，另一方面來優(yōu)化調(diào)整開關系統(tǒng)，將機械閉鎖設備配在開關中，這樣即使電磁開關閉合，在電氣鏈接點的支持下，能夠斷開控制線圈，這樣就會讓電磁開關進入無壓運轉(zhuǎn)模式，從而優(yōu)化功率因數(shù)，控制電能的不合理使用，達到多方面的積極效果。
2.6人工無功補償技術
采用同步電動機補償，這一補償模式的優(yōu)勢為：功率因數(shù)超前時，同步電動機也能夠工作，可以輸出無功功率來實現(xiàn)對工業(yè)企業(yè)用電的無功補償，從而全面提升其功率因數(shù)。這其中低速電動機同生產(chǎn)機械有效配合在一起，就不必使用減速箱，如果電網(wǎng)頻率平穩(wěn)時，對應的電動機也處于勻速運行狀態(tài)，有效提高了供電效率，而且同步電動機的運轉(zhuǎn)也不會受到變化電壓的影響。同時，選擇強行勵磁，能夠有效確保供電系統(tǒng)的安全運轉(zhuǎn)。正是因為同步電動機體現(xiàn)出以上多方面的優(yōu)勢，適合引入到大型工業(yè)企業(yè)中，將其運用到水泵、通風機等機械設備中，實現(xiàn)各項機械設備的高效拖動與運轉(zhuǎn)。同步電動機的使用成本較高且不方便維修，但是其所創(chuàng)造的無功補償效果卻十分顯著。與之相對應的并聯(lián)電容器則較為經(jīng)濟實惠，方便維修與維護，而且其故障問題的輻射范圍十分有限，也可以嘗試用在大型工業(yè)企業(yè)用電系統(tǒng)中，然而，其缺陷為并聯(lián)電容器只具有有級調(diào)節(jié)功能，當無功功率發(fā)生變化時，無法實施無級調(diào)節(jié)。
2.7動態(tài)無功補償模式
2.7.1全補償。這一模式狀態(tài)下，是要讓功率因數(shù)為1，在供電系統(tǒng)中僅僅選擇有功功率，全補償狀態(tài)下，無功裝置的容量和負載的感性無功變化量保持一致。
2.7.2部分補償。這種補償方式具有一定的優(yōu)點，體現(xiàn)在可以維護母線電壓的安全、穩(wěn)定，使其有效抵御負載的襲擊，同時在一些特殊的時間段中，如：T1～T6的時間范圍內(nèi)，QS＞0，此時會對母線電壓產(chǎn)生不良影響，造成一定程度的波動，功率因數(shù)＜0，然而，從總體來看，平均功率因數(shù)還是處于相對高的水平。
