对于电容器大多数人都有所耳闻，但在之前缀上低压、无功、补偿那些形容词，可能还会一脸迷惘。明天就与你们简单聊一聊低压无功补偿电容器。
首先我先简单介绍下哪些是电容器，了解的同学可直接跳过此段内容。
电容器可以简单的理解为“装电的容器”，是一种容纳电荷的元件，中文名称为。假如认为这个概念有点具象，可以脑补一下“电池”，电容器和电瓶有一点像。电容器是电子设备中大量使用的电子器件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，混频，调谐回路，能量转换，控制，补偿等方面，我们明天重点介绍用作低压无功补偿的电容器。
感兴趣的同学也可以去百度看下更详尽、更专业的定义，德院长这儿就不展开论述啦！
前方高能，请注意。
接下我们就步入明天的题外话——低压无功补偿电容器
01
哪些是有功功率、无功功率、视在功率
1.有功功率：
在交流电路中，但凡消耗在内阻器件上、功率不可逆转换的那部份功率（如电机，把电能转换为机械能）称为有功功率，简称“有功”，用字母P表示，单位是瓦（W）或千瓦（KW）。它反映了交流电源在内阻器件做功能力的大小，或单位时间内转变为其它方式能量的电能数值。实际上它是交流电在一个周期内瞬时功率的平均值，故又称为平均功率。它的大小等于瞬时功率最大值的1/2，就是等于内阻器件两端电流有效值与通过内阻器件中电流有效值的乘积。
2.无功功率：
在具有电感（或电容）的电路里，电感（或电容）在半周期的时间里把电源的能量弄成磁场（或电场）的能量储存上去，在另外半周期的时间里又把储存的磁场（或电场）能量送还给电源。它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量。我们把与电源交换能量的振幅值称作无功功率，以字母Q表示，单位为千乏（kvar）。
3.视在功率：
交流电源所能提供的总功率，称之为“视在功率”或“表现功率”，在数值上是交流电路中电压与电压的乘积。视在功率用字母S表示，即S=U×I，单位是伏安（VA）或千伏安（KVA）。它一般拿来表示交流电源设备（如变压器）的容量大小。视在功率既不等于有功功率，也不等于无功功率，但它既包含有功功率又包含无功功率。能够使视在功率为的变压器输出800KW的有功功率，主要取决于负载的功率质数。
有功功率、无功功率、视在功率两者之间的关系可以用功率三角形来表示：
由此推倒出：
由公式可知，在电流U和电压I一定的情况下电容器无功功率计算公式电容，只有增强cosφ功率质数的值，就能提升有功功率P；而由实际工作可知，电源负载是有额定电流和额定电压的，负载在工作时不准许超过其额定的电流值Ue和电压值In，所以假如cosφ值低，则会使电源设备的容量得不到充分借助，也会减小输电缆线路的功率耗损，增加供电效率。
再举一个生活中的事例，如右图中，把视在功率看成是一满杯的饮料，在饮料容量（视在功率）一定的情况下，泡沫（无功功率）越少,喝到的饮料（有功功率）越多，这就是这三个参数之间的关系。
02
使用无功补偿装置对电网的益处
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部份属于感性负荷，在运行过程中须要向那些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备之后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，降低了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，因为降低了无功功率在电网中的流动，因而可以减少线路和变压器因输送无功功率引起的电能耗损，这就是无功补偿。
如右图，改装电容补偿装置前后对比：
电网输出的功率包括两部份：一是有功功率；二是无功功率。无功功率的传输加重了电网负荷，使电网耗损降低，系统电流升高，所以须要对其进行就近和就地补偿。
无功补偿的意义在于：
1.补偿无功功率，可以降低电网中有功功率的比列常数；
2.降低发、供电设备的设计容量，降低投资：
对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以降低设计容量，进而降低投资。
3.减少煤耗：
公式：
其中cosφ1为补偿前的功率质数，cosφ2为补偿后的功率质数
由于cosφ1小于cosφ2,所以功率质数提升后，增加了煤耗率。
综上所述，提升功率质数cosφ可以降低发电、供电设备的设计容量、减少投资、降低煤耗，降低电网中有功功率的输送比列，那些都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率质数是考评经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
03
使用无功补偿装置对用户的益处
我国《功率乘数调整水费办法》中规定，鉴于电力生产的特性，用户用电功率质数的高低，对发、供、用电设备的充分借助，节省电能和改善电流质量有着重要的影响。为了提升用户的功率质数并保持其均衡，以提升供用电双方和社会的经济效益，特制订功率质数调整水费：
1.功率质数的标准值及其适用范围：
（1）功率质数标准0.90，适用于160千伏安以上的高压供电工业用户（包括社队工业用户）、装有带负荷调整电流装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站。
（2）功率质数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户（包括社队工业用户）、100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站。
（3）功率质数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由农电直接管理的趸售用户，功率质数标准应为0.85。
2.功率质数的估算：
（1）凡施行功率质数调整水费的用户电容器无功功率计算公式电容，应装设带有防倒装置的无功电度表，按用户每月实用有功电量和无功电量，估算月平均功率质数。
（2）凡装有无功补偿设备且有可能向电网倒送无功电量的用户，应随其负荷和电流变动及时投入或摘除部份无功补偿设备，农电部门并应在计费计量点改装带有防倒装置的反向无功电度表，按倒送的无功电量与实用的无功电量二者的绝对值之和，估算月平均功率质数。
（3）按照电网须要，对大用户推行高峰功率质数考评，改装记录高峰时段内有功、无功电量的电度表，据以估算月平均高峰功率质数；对部份用户还可以试运行高峰、低谷两个时段分别估算功率质数。
简言之，假如用户不改装无功补偿装置，则负载须要的无功功率就须要由电网来提供，而电力公司其实不会为用户埋单，所以电力公司从收水费的形式上进行管控，电力公司对工业用户的水费估算方式总结如下：
其中，基本水费由最大需求量决定，电度水费由实际用电量决定，功率乘数调整水费则根据平均功率质数征收或则奖励。
其中，基本水费由最大需求量决定，电度水费由实际用电量决定，功率乘数调整水费则根据平均功率质数征收或则奖励。
04
如何选择无功补偿方案
按照顾客需求确定一个合理的无功补偿方案，通常可以分为以下4个步骤：
估算无功功率安装容量、选择补偿方法、选择电容器组的控制方法、选择合适的电容器补偿方案。
1.估算无功功率安装容量：
无功功率安装容量可根据下述数据之一估算：
（1）功率计算（新建工程）
（2）电气帐单
（3）检测数据
举一个简单的事例，假定某顾客需求如下：
系统电流400V/50HZ，变压器容量为，平均功率质数为感性0.8，有功功率
P=462KW，目标功率质数为0.95以上。怎么估算无功补偿容量？
方式1：用补偿前后的功率质数值查表得到一个系数K，用K减去有功功率P值确定最小电容器安装容量，即，
如案例中，顾客负载为462KW，cosφ1=0.8，为了得到cosφ2=0.95，须要安装一个无功功率等于K除以P的电容器组，通常大品牌的电容器样本上都有补偿容量估算表，以正泰电气BSMJs电容器样本为例，查表可得到如下信息：
所以，无功功率最小安装容量
依据经验，我们通常比最小值选大一些，可以选择补偿的电容量。
方式一不太便捷的地方是，补偿容量是基于理论估算下来的精确值，须要随时查表才行，离开样本就有点束手无策。
方式2：
其中,cosφ1是补偿前的功率质数，cosφ2是你想要达到的功率质数，QC是所需补偿的容量(kvar),P是线路总功率（KW），tanφ1是补偿前的功率质数角,tanφ2是补偿后的功率质数角。
还是我们昨天的事例，cosφ1=0.8，cosφ2=0.95，P=462KW，
则须要补偿的容量
方式二同样是基于理论估算出的精准补偿值，它相对于方式一的用处是，单纯的物理估算，不须要查表。
方式3：经验值计算法
以上两种精准估算补偿容量的办法，都是基于负荷的大小和功率质数来估算的，但大多数时侯这种值并不能确切的检测，所以有经验的工程师通常按照变压器容量和电动机功率，计算一个大约的补偿值。通常假如负载是变压器的话，大约取变压器容量的30%进行补偿，例如案例中，变压器容量为，则须要补偿的容量QC=800*30%=。通常来说，30%是比较稳当的经验值，倘若是工业用户，还可以比30%稍为初一点儿；若果是民用，则30%的值稍为有些过高了（其实，土豪请忽视），这个时侯可以对电容器进行分组，有些电容器作为备用暂不投入使用就可以啦。
以补偿的容量为例，可以分为：×6组=，×3组=，合计。
假如负载是电动机，则可以参照QC=0.9×额定电流×空载电压×
进行补偿容量的选择。
2.确定电容器的安装位置，确定补偿方法
电容补偿的常用方法分为以下几种，每种补偿方法都有各自的优劣势：
（1）集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组；
（2）分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；
（3）单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。
改装无功补偿设备，除了可使功率消耗小，功率质数增强，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
确定无功补偿容量时，应注意以下两点：
（1）在轻负荷时要防止过补偿，倒送无功导致功率耗损降低，也是不经济的；
（2）功率质数越高，每千伏补偿容量降低耗损的作用将变小，一般情况下，将功率质数提升到0.95就是合理补偿。
就三种补偿方法而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为健全的补偿方法：
（1）因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率质数一直处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。
（2）有利于减少电动机起动电压，降低接触器的火花，提升控制家电工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
但无功就地补偿也有其缺点：
尽管无功就地补偿区域最大，疗效也好，但它总的电容器安装容量比其它两种方法要大，电容器借助率也低，所以不能全面替代高压集中补偿和低压分组补偿。相反，高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，借助率也高，且能补偿变压器自身的无功耗损。综上，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。
回到刚刚的案例中，假定顾客要求“电容柜安装于低压配电室”，则我们可以选择集中补偿的方法。
3.选择电容器组的控制方法
（1）电容补偿容量≤15%Sn（变压器容量），可以采用定值补偿：无需调节，联接一个定值电容器组即可；
（2）电容补偿容量>15%Sn（变压器容量），可采用手动调节补偿：电容器分多步投切，达到所须要求。
回到刚刚的案例中，变压器容量为，我们估算的最小补偿容量QC=，200/800=25%，则我们应当选择手动调节补偿。
4.选择合适电容器（按照工作环境和纹波影响）
（1）工作环境：环境湿度/温度、平均寿命/年投切次数、过电压/电流扰动……
（2）纹波影响:纹波轻微污染场所、谐波重度污染场所、谐波严重污染场所……
（3）考虑工作环境:工作环境对电容器的寿命有很大影响，选择电容器时要遵守一些参数，例如环境湿度(ºC)、需要考虑过电压、相关的电流扰动，包括最大的持续过电流值、每年最多的切换运行次数、平均寿命的需求等。
（4）考虑纹波：依照不同的硬度推荐不同的方案，例如标准型电容器：纯电容方案，适用于轻、中度纹波污染环境；调谐型电容器：与调谐检波器配合使用，适用于轻度纹波污染环境(大量非线性负载)。检波器是必要的，以限制纹波电压循环，同时防止共振；调谐混频器：当网路中主要都是非线性负载时，要求抑制纹波。基于现场网路检测和计算机仿真，须要特殊设计。
05
无功补偿电容器未来的发展趋势
随着时代的发展和电力电容技术的进步，传统的无功补偿装置落后的控制器技术和落后的机械式接触器或机电一体化开关作为投切电容器的投切技术，早已不能满足广大用电顾客的须要，这个时侯，新一代的智能电容器应运而生。智能电容器集成了现代测控，电力电子，网路通信，手动化控制，电力电容器等先进技术。改变了传统无功补偿装置容积庞大和笨重的结构模式，集各类控制功能于一体，进而使新一代低压无功补偿设备具有补偿疗效更好，容积更小，帧率更低，节省成本更多，使用愈发灵活，维护愈发便捷，使用寿命更长，可靠性更高，适应了现代电网对无功补偿的更高要求。
