無功補償能降低損耗和穩定電壓

無功補償能降低損耗和穩定電壓
1、功率因數的產生

交流電，從發電廠的發電機出口出來後，經過變壓器→輸電線路→變壓器→輸電線路→等等多級輸變配電以後到用電負載，用電負載多數又是電動機變壓器等等電感性負載電器，使整個輸、變、配電網中自上而下幾乎都是電感性電器
和電感性負載。電感性電器有一個特性，這個特性就是在交流電通過時，造成交流電電流相位滯後電壓相位，產生電流和電壓的相位差，即電流滯後電壓相角φ。這時電功率（電流和電壓的乘積S＝UI，又叫做視在功率或叫總功率）中出現了兩種電功率，即有功功率P和無功功率Q，電流滯後電壓相角φ的餘弦COSφ即是功率因數。功率因數是有功功率與視在功率(總功率)之比即P/S=COSφ，它反映了有功功率在(總功率)視在功率中所占的比例，視在功率(總功率)S、有功功率P、無功功率Q三者的關係可用算式表示S2=P2+Q2。功率因數的大小取決於電網中所有環節電感性的大小，電感性使整個輸變配電網中自上而下出現俞來俞低的功率因數，產生較大的無功電流。
2、功率因數對電損的影響
功率因數是交流電的重要質量指標，功率因數的高低會直接影響輸變配電網的輸送能力、輸變配電損耗以及用電設備（變壓器、電動機）的出力和效率。
1）功率因數影響電氣設備的出力
電氣設備都有一定的額定電流，由額定電流得出電氣設備的額定功率。對於變壓器和電動機等電氣設備來說，其額定電流的大小是由線圈導線的粗細截麵積及銅損耗決定的，設計時確定了線圈導線的截麵積就確定了額定電流和額定功率，電氣設備的額定功率是電氣設備的最大可利用容量，是電氣設備能夠正常運行情況下的最大輸入電功率UI，是交流電電壓和電流有效值的乘積，也就是交流電的視實在功率(總功率)。因為有功功率與視在功率(總功率)之比即P/S=COSφ是功率因數，所以交流電的功率因數直接影響電氣設備的出力（效率），功率因數越低額定電流中無功電流占的比例就越大，設備出力就越小（效率就越低），功率因數越高無功電流占的比例就越小，出力就越大（效率就越高）。表1是不同功率因數的額定電流中無功電流所占的比例.表2是不同功率因數時的電氣設備的出力.

以上表明，功率因數的高低對電氣設備的出力（效率）有很大影響，假如某線路交流電的功率因數是0.5，那麼在這條線路上10千瓦的電動機隻有5千瓦的出力。
2）無功電流是影響電力損耗的重要原因
電力損耗主要是電流在導線上流動，導線上存在電阻，電流通過電阻時一部分電能變成了熱能造成了電量損耗，損耗的電功率等於電流的平方與導線電阻的乘積：P=I2R，導線的電阻取決於導線的材料、粗細截麵積以及導線長度，為了減小導線電阻降低導線損，人們通常選用電阻率低的材料製作導線，同時增大導線的粗細截麵積，但是電阻率低的材料成本價格高（如電阻率鐵0.13、鋁0.027、銅0.0175、銀0.016），而且導線的粗細截麵積不能無限製的增大，所以流過導線上電流的大小是造成損耗的主要因素。
交流電路中因為無功電流的存在造成了很大的電力損耗，表3是不同功率因數的交流電路中有功電流為1安培時無功電流的大小。

以上表明功率因數低時導線中無功電流和有功電流相比，無功電流就會很大，如功率因數0.7時導線中無功電流和有功電流基本相等，0.60時無功電流是有功電流的1.38倍，0.50時無功電流是有功電流的1.73倍。因為電力損耗跟流過導線電流的平方成正比，所以無功電流是影響電力損耗的重要原因，功率因數的降低會造成很嚴重的電力損耗。
3）功率因數影響輸變配電網的輸送能力和穩定性
上述已說明，功率因數的降低使輸變配電網中產生了很大的無功電流，這樣就等於降低了輸變配電網的輸送能力。
功率因數的降低造成了嚴重的電力損耗，同時也造成電網電壓的急劇下降。電網電壓的降低使各級變電站調壓裝置向升高電壓方向調整，使輸電線路電流增大，功率因數再降低，損耗再增大，電網電壓再降低，惡性循環。同時因為電壓降低，用戶用電設備輸出動力下降，用戶為滿足所需的動力需求，增大用電設備的額定功率，這樣就會使電網的功率因數更加降低，電流急劇增大，電壓急劇下降，造成電壓崩潰。使輸變配電網的穩定性遭到破壞。