對于電容器大多數人都有所耳聞，但在之前綴上低壓、無功、補償那些形容詞，可能還會一臉迷惘。明天就與你們簡單聊一聊低壓無功補償電容器。
首先我先簡單介紹下哪些是電容器，了解的同學可直接跳過此段內容。
電容器可以簡單的理解為“裝電的容器”，是一種容納電荷的元件，中文名稱為。假如認為這個概念有點具象，可以腦補一下“電池”，電容器和電瓶有一點像。電容器是電子設備中大量使用的電子器件之一，廣泛應用于電路中的隔直通交，耦合，旁路，混頻，調諧回路，能量轉換，控制，補償等方面，我們明天重點介紹用作低壓無功補償的電容器。
感興趣的同學也可以去百度看下更詳盡、更專業的定義，德院長這兒就不展開論述啦！
前方高能，請注意。
接下我們就步入明天的題外話——低壓無功補償電容器
01
哪些是有功功率、無功功率、視在功率
1.有功功率：
在交流電路中，但凡消耗在內阻器件上、功率不可逆轉換的那部份功率（如電機，把電能轉換為機械能）稱為有功功率，簡稱“有功”，用字母P表示，單位是瓦（W）或千瓦（KW）。它反映了交流電源在內阻器件做功能力的大小，或單位時間內轉變為其它方式能量的電能數值。實際上它是交流電在一個周期內瞬時功率的平均值，故又稱為平均功率。它的大小等于瞬時功率最大值的1/2，就是等于內阻器件兩端電流有效值與通過內阻器件中電流有效值的乘積。
2.無功功率：
在具有電感（或電容）的電路里，電感（或電容）在半周期的時間里把電源的能量弄成磁場（或電場）的能量儲存上去，在另外半周期的時間里又把儲存的磁場（或電場）能量送還給電源。它們只是與電源進行能量交換，并沒有真正消耗能量。我們把與電源交換能量的振幅值稱作無功功率，以字母Q表示，單位為千乏（kvar）。
3.視在功率：
交流電源所能提供的總功率，稱之為“視在功率”或“表現功率”，在數值上是交流電路中電壓與電壓的乘積。視在功率用字母S表示，即S=U×I，單位是伏安（VA）或千伏安（KVA）。它一般拿來表示交流電源設備（如變壓器）的容量大小。視在功率既不等于有功功率，也不等于無功功率，但它既包含有功功率又包含無功功率。能夠使視在功率為的變壓器輸出800KW的有功功率，主要取決于負載的功率質數。
有功功率、無功功率、視在功率兩者之間的關系可以用功率三角形來表示：
由此推倒出：
由公式可知，在電流U和電壓I一定的情況下電容器無功功率計算公式電容，只有增強cosφ功率質數的值，就能提升有功功率P；而由實際工作可知，電源負載是有額定電流和額定電壓的，負載在工作時不準許超過其額定的電流值Ue和電壓值In，所以假如cosφ值低，則會使電源設備的容量得不到充分借助，也會減小輸電纜線路的功率耗損，增加供電效率。
再舉一個生活中的事例，如右圖中，把視在功率看成是一滿杯的飲料，在飲料容量（視在功率）一定的情況下，泡沫（無功功率）越少,喝到的飲料（有功功率）越多，這就是這三個參數之間的關系。
02
使用無功補償裝置對電網的益處
電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部份屬于感性負荷，在運行過程中須要向那些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝并聯電容器等無功補償設備之后，可以提供感性負載所消耗的無功功率，降低了電網電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，因為降低了無功功率在電網中的流動，因而可以減少線路和變壓器因輸送無功功率引起的電能耗損，這就是無功補償。
如右圖，改裝電容補償裝置前后對比：
電網輸出的功率包括兩部份：一是有功功率；二是無功功率。無功功率的傳輸加重了電網負荷，使電網耗損降低，系統電流升高，所以須要對其進行就近和就地補償。
無功補償的意義在于：
1.補償無功功率，可以降低電網中有功功率的比列常數；
2.降低發、供電設備的設計容量，降低投資：
對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以降低設計容量，進而降低投資。
3.減少煤耗：
公式：
其中cosφ1為補償前的功率質數，cosφ2為補償后的功率質數
由于cosφ1小于cosφ2,所以功率質數提升后，增加了煤耗率。
綜上所述，提升功率質數cosφ可以降低發電、供電設備的設計容量、減少投資、降低煤耗，降低電網中有功功率的輸送比列，那些都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。所以，功率質數是考評經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。
03
使用無功補償裝置對用戶的益處
我國《功率乘數調整水費辦法》中規定，鑒于電力生產的特性，用戶用電功率質數的高低，對發、供、用電設備的充分借助，節省電能和改善電流質量有著重要的影響。為了提升用戶的功率質數并保持其均衡，以提升供用電雙方和社會的經濟效益，特制訂功率質數調整水費：
1.功率質數的標準值及其適用范圍：
（1）功率質數標準0.90，適用于160千伏安以上的高壓供電工業用戶（包括社隊工業用戶）、裝有帶負荷調整電流裝置的高壓供電電力用戶和3200千伏安及以上的高壓供電電力排灌站。
（2）功率質數標準0.85，適用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工業用戶（包括社隊工業用戶）、100千伏安（千瓦）及以上的非工業用戶和100千伏安（千瓦）及以上的電力排灌站。
（3）功率質數標準0.80，適用于100千伏安（千瓦）及以上的農業用戶和躉售用戶，但大工業用戶未劃由農電直接管理的躉售用戶，功率質數標準應為0.85。
2.功率質數的估算：
（1）凡施行功率質數調整水費的用戶電容器無功功率計算公式電容，應裝設帶有防倒裝置的無功電度表，按用戶每月實用有功電量和無功電量，估算月平均功率質數。
（2）凡裝有無功補償設備且有可能向電網倒送無功電量的用戶，應隨其負荷和電流變動及時投入或摘除部份無功補償設備，農電部門并應在計費計量點改裝帶有防倒裝置的反向無功電度表，按倒送的無功電量與實用的無功電量二者的絕對值之和，估算月平均功率質數。
（3）按照電網須要，對大用戶推行高峰功率質數考評，改裝記錄高峰時段內有功、無功電量的電度表，據以估算月平均高峰功率質數；對部份用戶還可以試運行高峰、低谷兩個時段分別估算功率質數。
簡言之，假如用戶不改裝無功補償裝置，則負載須要的無功功率就須要由電網來提供，而電力公司其實不會為用戶埋單，所以電力公司從收水費的形式上進行管控，電力公司對工業用戶的水費估算方式總結如下：
其中，基本水費由最大需求量決定，電度水費由實際用電量決定，功率乘數調整水費則根據平均功率質數征收或則獎勵。
其中，基本水費由最大需求量決定，電度水費由實際用電量決定，功率乘數調整水費則根據平均功率質數征收或則獎勵。
04
如何選擇無功補償方案
按照顧客需求確定一個合理的無功補償方案，通常可以分為以下4個步驟：
估算無功功率安裝容量、選擇補償方法、選擇電容器組的控制方法、選擇合適的電容器補償方案。
1.估算無功功率安裝容量：
無功功率安裝容量可根據下述數據之一估算：
（1）功率計算（新建工程）
（2）電氣帳單
（3）檢測數據
舉一個簡單的事例，假定某顧客需求如下：
系統電流400V/50HZ，變壓器容量為，平均功率質數為感性0.8，有功功率
P=462KW，目標功率質數為0.95以上。怎么估算無功補償容量？
方式1：用補償前后的功率質數值查表得到一個系數K，用K減去有功功率P值確定最小電容器安裝容量，即，
如案例中，顧客負載為462KW，cosφ1=0.8，為了得到cosφ2=0.95，須要安裝一個無功功率等于K除以P的電容器組，通常大品牌的電容器樣本上都有補償容量估算表，以正泰電氣BSMJs電容器樣本為例，查表可得到如下信息：
所以，無功功率最小安裝容量
依據經驗，我們通常比最小值選大一些，可以選擇補償的電容量。
方式一不太便捷的地方是，補償容量是基于理論估算下來的精確值，須要隨時查表才行，離開樣本就有點束手無策。
方式2：
其中,cosφ1是補償前的功率質數，cosφ2是你想要達到的功率質數，QC是所需補償的容量(kvar),P是線路總功率（KW），tanφ1是補償前的功率質數角,tanφ2是補償后的功率質數角。
還是我們昨天的事例，cosφ1=0.8，cosφ2=0.95，P=462KW，
則須要補償的容量
方式二同樣是基于理論估算出的精準補償值，它相對于方式一的用處是，單純的物理估算，不須要查表。
方式3：經驗值計算法
以上兩種精準估算補償容量的辦法，都是基于負荷的大小和功率質數來估算的，但大多數時侯這種值并不能確切的檢測，所以有經驗的工程師通常按照變壓器容量和電動機功率，計算一個大約的補償值。通常假如負載是變壓器的話，大約取變壓器容量的30%進行補償，例如案例中，變壓器容量為，則須要補償的容量QC=800*30%=。通常來說，30%是比較穩當的經驗值，倘若是工業用戶，還可以比30%稍為初一點兒；若果是民用，則30%的值稍為有些過高了（其實，土豪請忽視），這個時侯可以對電容器進行分組，有些電容器作為備用暫不投入使用就可以啦。
以補償的容量為例，可以分為：×6組=，×3組=，合計。
假如負載是電動機，則可以參照QC=0.9×額定電流×空載電壓×
進行補償容量的選擇。
2.確定電容器的安裝位置，確定補償方法
電容補償的常用方法分為以下幾種，每種補償方法都有各自的優劣勢：
（1）集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯電容器組；
（2）分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯補償電容器；
（3）單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯電容器等。
改裝無功補償設備，除了可使功率消耗小，功率質數增強，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。
確定無功補償容量時，應注意以下兩點：
（1）在輕負荷時要防止過補償，倒送無功導致功率耗損降低，也是不經濟的；
（2）功率質數越高，每千伏補償容量降低耗損的作用將變小，一般情況下，將功率質數提升到0.95就是合理補償。
就三種補償方法而言，無功就地補償克服了集中補償和分組補償的缺點，是一種較為健全的補償方法：
（1）因電容器與電動機直接并聯，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率質數一直處于滯后狀態，既有利于用戶，也有利于電網。
（2）有利于減少電動機起動電壓，降低接觸器的火花，提升控制家電工作的可靠性，延長電動機與控制設備的使用壽命。
但無功就地補償也有其缺點：
盡管無功就地補償區域最大，療效也好，但它總的電容器安裝容量比其它兩種方法要大，電容器借助率也低，所以不能全面替代高壓集中補償和低壓分組補償。相反，高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，借助率也高，且能補償變壓器自身的無功耗損。綜上，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職。
回到剛剛的案例中，假定顧客要求“電容柜安裝于低壓配電室”，則我們可以選擇集中補償的方法。
3.選擇電容器組的控制方法
（1）電容補償容量≤15%Sn（變壓器容量），可以采用定值補償：無需調節，聯接一個定值電容器組即可；
（2）電容補償容量>15%Sn（變壓器容量），可采用手動調節補償：電容器分多步投切，達到所須要求。
回到剛剛的案例中，變壓器容量為，我們估算的最小補償容量QC=，200/800=25%，則我們應當選擇手動調節補償。
4.選擇合適電容器（按照工作環境和紋波影響）
（1）工作環境：環境濕度/溫度、平均壽命/年投切次數、過電壓/電流擾動……
（2）紋波影響:紋波輕微污染場所、諧波重度污染場所、諧波嚴重污染場所……
（3）考慮工作環境:工作環境對電容器的壽命有很大影響，選擇電容器時要遵守一些參數，例如環境濕度(oC)、需要考慮過電壓、相關的電流擾動，包括最大的持續過電流值、每年最多的切換運行次數、平均壽命的需求等。
（4）考慮紋波：依照不同的硬度推薦不同的方案，例如標準型電容器：純電容方案，適用于輕、中度紋波污染環境；調諧型電容器：與調諧檢波器配合使用，適用于輕度紋波污染環境(大量非線性負載)。檢波器是必要的，以限制紋波電壓循環，同時防止共振；調諧混頻器：當網路中主要都是非線性負載時，要求抑制紋波。基于現場網路檢測和計算機仿真，須要特殊設計。
05
無功補償電容器未來的發展趨勢
隨著時代的發展和電力電容技術的進步，傳統的無功補償裝置落后的控制器技術和落后的機械式接觸器或機電一體化開關作為投切電容器的投切技術，早已不能滿足廣大用電顧客的須要，這個時侯，新一代的智能電容器應運而生。智能電容器集成了現代測控，電力電子，網路通信，手動化控制，電力電容器等先進技術。改變了傳統無功補償裝置容積龐大和笨重的結構模式，集各類控制功能于一體，進而使新一代低壓無功補償設備具有補償療效更好，容積更小，幀率更低，節省成本更多，使用愈發靈活，維護愈發便捷，使用壽命更長，可靠性更高，適應了現代電網對無功補償的更高要求。
