電網(wǎng)中的許多用電設(shè)備是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。它們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫無(wú)功功率。電力系統(tǒng)中，不但有功功率平衡，無(wú)功功率也要平衡。
有功功率、無(wú)功功率、視在功率之間的關(guān)系 如圖1所示
式中
s——視在功率，kva
p——有功功率，kw
q——無(wú)功功率，kvar
φ角為功率因數(shù)角，它的余弦(cosφ)是有功功率與視在功率之比即cosφ＝p/s稱(chēng)作功率因數(shù)。
由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用電企業(yè)功率因數(shù)cosφ越小，則所需的無(wú)功功率越大。如果無(wú)功功率不是由電容器提供，則必須由輸電系統(tǒng)供給，為滿(mǎn)足用電的要求，供電線(xiàn)路和變壓器的容量需增大。這樣，不僅增加供電投資、降低設(shè)備利用率，也將增加線(xiàn)路損耗。為此，國(guó)家供用電規(guī)則規(guī)定：無(wú)功電力應(yīng)就地平衡，用戶(hù)應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和裝置無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動(dòng)及時(shí)投入或切除，防止無(wú)功倒送。還規(guī)定用戶(hù)的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，否則供電部門(mén)可以拒絕供電。因此，無(wú)論對(duì)供電部門(mén)還是用電部門(mén)，對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，防止無(wú)功倒送，從而節(jié)約電能，提高運(yùn)行質(zhì)量都具有非常重要的意義。
無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償。
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用并聯(lián)電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置。這種方法安裝方便、建設(shè)周期短、造價(jià)低、運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便、自身?yè)p耗小。
采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕饔茫?br>
1、提高功率因數(shù)
如圖2所示 圖中
p——有功功率
s1——補(bǔ)償前的視在功率
s2——補(bǔ)償后的視在功率
q1——補(bǔ)償前的無(wú)功功率
q2——補(bǔ)償后的無(wú)功功率
φ1——補(bǔ)償前的功率因數(shù)角
φ2——補(bǔ)償后的功率因數(shù)角
由圖示可以看出，在有功功率p一定的前提下，無(wú)功功率補(bǔ)償以后(補(bǔ)償量qc＝q1-q2)，功率因數(shù)角由φ1減小到φ2，則cosφ2＞cosφ1提高了功率因數(shù)。
2、降低輸電線(xiàn)路及變壓器的損耗
三相電路中，功率損耗δp的計(jì)算公式為
式中
p——有功功率，kw；
u——額定電壓，kv；
r——線(xiàn)路總電阻，ω。
由此可見(jiàn)，當(dāng)功率因數(shù)cosφ提高以后，線(xiàn)路中功率損耗大大下降。
由于進(jìn)行了無(wú)功補(bǔ)償，可使補(bǔ)償點(diǎn)以前的線(xiàn)路中通過(guò)的無(wú)功電流減小，從而使線(xiàn)路的供電能力增加，減小損耗。
例：某縣電力公司某配電所，2005年1月～2月份按實(shí)際供售電量情況進(jìn)行分析。該站1～2月份，有功供電量152.6萬(wàn)kw·h，無(wú)功供電量168.42萬(wàn)kvar·h，售電量133.29萬(wàn)kw·h，功率因數(shù)0.67，損耗電量19.31萬(wàn)kw·h，線(xiàn)損率12.654%。裝設(shè)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償后，如功率因數(shù)由原來(lái)的0.67提高到0.95 時(shí)，
(1)可降低的線(xiàn)路損耗
2)減少線(xiàn)損率12.654%×0.5=6.333%
(3)減少損耗電量152.6×6.333%=9.6642萬(wàn)kw·h
(4)按購(gòu)電價(jià)0.237元計(jì)算，可減少購(gòu)電費(fèi)
0.237×96642=22904.15元
總之，增加無(wú)功補(bǔ)償后會(huì)減少無(wú)功在電網(wǎng)中流動(dòng)，其主要目的是降低線(xiàn)損，其次，能很好地改善電壓質(zhì)量，從而提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
3、改善電壓質(zhì)量
線(xiàn)路中電壓損失δu的計(jì)算公式
式中
p——有功功率，kw；
q——無(wú)功功率，kvar；
u——額定電壓，kv；
r——線(xiàn)路總電阻，ω
xl——線(xiàn)路感抗，ω。
由上式可見(jiàn)，當(dāng)線(xiàn)路中，無(wú)功功率q減小以后，電壓損失δu也就減小了。
4、提高設(shè)備出力
如圖3所示，由于有功功率p＝s·cosφ，當(dāng)供電設(shè)備的視在功率s一定時(shí)，如果功率因數(shù)cosφ提高，即功率因數(shù)角由φ1到φ2，則設(shè)備可以提供的有功功率p也隨之增大到p+δp，可見(jiàn)，當(dāng)增加了無(wú)功補(bǔ)償裝置以后在一定的范圍內(nèi)增加有功設(shè)備的出力而不需要增加供電設(shè)備的視在功率，從而提高了供電設(shè)備的帶負(fù)載能力。
電容器容量的選擇：
電容器安裝容量的選擇，可根據(jù)使用目的的不同，按改善功率因數(shù)，提高運(yùn)行電壓和降低線(xiàn)路損失等因素來(lái)確定。
按改善功率因數(shù)確定補(bǔ)償容量的方法簡(jiǎn)便、明確，為國(guó)內(nèi)外所通用。根據(jù)功率補(bǔ)償圖(如圖2)中功率之間的向量關(guān)系，可以求出無(wú)功補(bǔ)償容量qc，
或
式中
p——最大負(fù)荷月的平均有功功率，kw；
tgφ1、tgφ2——補(bǔ)償前后功率因數(shù)角的正切值；
cosφ1、cosφ2——補(bǔ)償前后功率因數(shù)值。
可利用查表法，查出每1kw有功功率、功率因數(shù)，改善前后所需補(bǔ)償?shù)娜萘?。再乘以最大?fù)荷的月平均有功功率，即可計(jì)算出所需要的無(wú)功補(bǔ)償容量。