无功补偿的作用及意义
无功补偿的作用与意义
无功补偿的作用与必要性
①无功电流的产生与损耗
工厂低压配电是通过厂用变将10KV变成400V，然后通过低压配电系统，给用电设备提供电源，驱动动力设备工作的，动力设备多为感性负载。如电动机、电焊机、空调机等。当它投入运行以后，将产生很大的感性电流，这种电流它不做工，是无功电流。由于它的存在，使得在配电网络中及变压器中，流过的电流就是电感电流与电阻电流之和，即I=IR+IL。而变压器的容量是电流乘电压，即S= 3 UI(KVA)。当电压一定时，要使变压器的容量得到充分利用，就必须减小电流，而减小电流的唯一办法，就只能使IL电感电流尽量减少。同时由于IL电感电流的存在使得损耗大量增加，它的损耗大小与IL电感电流的平方成正比，这些损耗在变压器及线路中转变成热量散发，使得变压器及配电设备温度升高。不仅影响设备的利用率，还由于温度过高，破坏设备的绝缘，缩短设备的使用寿命，甚至损坏设备。所以怎样减少电感电流，就成了企业减少能源损耗，设备挖潜增加经济效益与社会效益的必经之路。
安装630KVA变压器两台，根据监测结果。补偿前平均功率因数COS=0.71（还不算太低）总输出电流385.5A，总无功功率186KVAR，补偿后平均功率因数COS=0.985，总输出电流只有284A，总无功功率只有34KVAR，从而使：
a) 无功功率下降率为 Q=（1-Q2/Q1）×100%=(1-34/186)×100%=81.72%
b) 减少线损率为▲P=［1-( I2/I1) 2］×100%=［1-( 284/385.5) 2］×100%=45.73%
由此可见，投入补偿后明显减少了无功功率提高了功率因数，减少了电流和线损率。
②优化电能质量
a) 抑制波动负荷和冲击负荷造成的电压波动和电压闪变，滤除高次谐波。
大家知道，投入、切除感性负载时，根据电磁原理，一定会产生操作过电压，这种过电压是由于感性负载电流突变产生的高次谐波形成的，而高次谐波对于电容来说相当于短路状态，所以电容是高次谐波的吸收器。
b) 稳定电网电压
仍以上面提到的企业为例，在投入电容前低压侧系统电压与投入电容后低压侧系统电压对比，投入电容后电压有明显提高：▲NU=( I1-I2)/ I1×100%= (385.5 -284)/ 385.5×100%=26.33% 由此可见投入电容补偿以后不仅明显提高了功率因数，减少了电流和线损率，电压也相对稳定提高了供电可靠性，并能充分利用配电设备的容量，达到节能降损的预期目标。
电力系统无功补偿的意义及补偿方案
电力系统无功补偿的意义及补偿方案 电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中,整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源,因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制,不仅可保证电压质量,而且将提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。 ·8.1 提高功率因数的意义 在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果： 1）使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。 2）由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。 3）功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。 为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。改善功率因素是充分发挥设备潜力，提高设备利用率的有效方法。 ·8.2 补偿装置的确定： 无功补偿装置包括系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置等。 1）同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。 装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。 2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和
无功补偿装置几种常见类型比较
无功补偿装置几种常见类型比较 常见的动态无功补偿装置有四种：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置 调压式动态补偿装置原理是：在普通的电容器组前面增加一台电压调节器，利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，从而改变无功输出容量来调节系统功率因数，目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式，容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程，响应时间慢（约3~4s），虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变，但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多；在调压过程中，电容器频繁充、放电，极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗，使得滤波效果差。虽然价格便宜， 占地面积小，维护方便，一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置 磁控式动态无功补偿装置原理是：在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，从而调节电抗器的输出容量，利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消，可实现无功功率的柔性补偿。 能够实现快速平滑调节，响应时间为100-300ms，补偿效果满足风场工况要求。
磁控电抗器采用低压晶闸管控制，其端电压仅为系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，安全可靠。设备自身谐波含量少，不会对系统产生二次污染。占地面积小，安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上，可消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。免维护，损耗较小，年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置（TCR） 相控式动态无功补偿装置（TCR）原理是：在普通的电容器组上并联一套相控电抗器（相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成）。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图 所示。 通过对可控硅导通时间进行控制，控制角（相位角）为α，电流基波分量随控制角α的增大而减小，控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化，会导致流过相控电抗器的电流发生变化，从而改变电抗器输出的感性无功的容量。 普通的电容器组提供固定的容性无功，感性无功和容性无功相抵消，从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图 优点： 响应速度快，≤40ms。适合于冶金行业。 一般年损耗在0.5%以下。缺点：晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义 电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数 如图2所示图中
无功补偿的意义
第1章绪论 1.1 无功补偿的意义 国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。尤其是近两、三年来，由于电力负荷增长迅猛，而发电装机容量和输配电能力不足，造成全国近20个省市电力供应紧张，部分省市出现限电拉闸[1]。与此同时，随着电力市场的开放，电力用户对电能质量的要求也在提高；电力生产与供应企业也比以往任何时候都重视电力系统运行的经济性。 电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。同时，无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。 无功功率从何而来？显然，发电机提供的无功功率相对负荷和网络对无功功率的需求来说只是“杯水车薪”，仅仅依靠发电机提供无功功率也是极不经济的。无功功率最主要的来源是利用各种无功功率补偿（以下简称无功补偿）设备在电力系统的各个环节进行无功补偿。因此，无功补偿是电力系统的重要组成部分，它是保证电能质量和实现电力系统经济运行的基本手段。 低压电力用户量大面广，其负荷的功率因数又大都比较低，因此在低压电网中进行无功功率的就地补偿是整个电力系统无功补偿的重要环节。 低压电网的无功补偿主要采用并联电容器进行，它包括固定电容器（FC）补偿和自动投切电容器的动态补偿以及两者混合补偿等方式。 电力负荷是随时变化的，所需要的无功功率也是随时变化的，为了维持无功平衡，要求无功补偿设备实行动态补偿，即要根据无功负荷的变化及时投切电容器。以往的低压动态无功补偿设备以机械开关（接触器）作为电容器的投切开关，机械开关不仅动作速度慢，而且会产生诸如涌流冲击、过电压、电弧重燃等现象，开关本身和电容器都容易损坏。据调查，我国过去使用的自动投切电容器无功补偿装置在使用3年后损坏率达75％[2]。 随着电力电子技术和微机控制技术的迅速发展和广泛应用，出现了智能型的动态无功补偿装置。这种以电力电子器件作为无功器件（电容器、电抗器）的控制或开关器件的动态无功补偿装置被称为静止无功补偿装置（SVC：Static V ar Compensator）。 SVC是动态无功补偿技术的发展方向，它正成为传统无功补偿装置的更新换代产
无功补偿控制器及动态补偿装置工作原理
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类： 1．延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ超前且》0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ不满足要求时，如COSΦ滞后且《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投
无功补偿的作用与必要性
无功补偿的作用与必要性 ①无功电流的产生与损耗 大家知道，我们的工厂低压配电是通过厂用变将10KV变成400V，然后通过低压配电系统，给用电设备提供电源，驱动动力设备工作的，动力设备多为感性负载。如电动机、电焊机、空调机等。当它投入运行以后，将产生很大的感性电流，这种电流它不做工，是无功电流。由于它的存在，使得在配电网络中及变压器中，流过的电流就是电感电流与电阻电流之和，即I=I R+I L。而变压器的容量是电流乘电压，即S= 3 UI(KVA)。当电压一定时，要使变压器的容量得到充分利用，就必须减小电流，而减小电流的唯一办法，就只能使I L电感电流尽量减少。同时由于I L电感电流的存在使得损耗大量增加，它的损耗大小与I L电感电流的平方成正比，这些损耗在变压器及线路中转变成热量散发，使得变压器及配电设备温度升高。不仅影响设备的利用率，还由于温度过高，破坏设备的绝缘，缩短设备的使用寿命，甚至损坏设备。所以怎样减少电感电流，就成了企业减少能源损耗，设备挖潜增加经济效益与社会效益的必经之路。下面我们以调查东莞某外资企业的情况加以说明： 该企业安装630KVA变压器两台，根据监测结果。补偿前平均功率因数COS=0.71（还不算太低）总输出电流385.5A，总无功功率186KVAR，补偿后平均功率因数COS=0.985，总输出电流只有284A，总无功功率只有34KVAR，从而使：
a) 无功功率下降率为Q=（1-Q2/Q1） ×100%=(1-34/186)×100%=81.72% b) 减少线损率为▲P=［1-( I2/I1) 2］×100%=［1-( 284/385.5) 2］×100%=45.73% 由此可见，投入补偿后明显减少了无功功率提高了功率因数，减少了电流和线损率。 ②优化电能质量 a) 抑制波动负荷和冲击负荷造成的电压波动和电压闪变，滤除高次谐波。 大家知道，投入、切除感性负载时，根据电磁原理，一定会产生操作过电压，这种过电压是由于感性负载电流突变产生的高次谐波形成的，而高次谐波对于电容来说相当于短路状态，所以电容是高次谐波的吸收器。 b) 稳定电网电压 仍以上面提到的企业为例，在投入电容前低压侧系统电压与投入电容后低压侧系统电压对比，投入电容后电压有明显提高： ▲NU=( I1-I2)/ I1×100%= (385.5 -284)/ 385.5×100%=26.33% 由此可见投入电容补偿以后不仅明显提高了功率因数，减少了电流和线损率，电压也相对稳定提高了供电可靠性，并能充分利用配电设备的容量，达到节能降损的预期目标。 ③电容补偿的目的和积极意义
无功补偿的意义及原理
四、无功补偿的意义及原理 人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点： （1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗； （2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，提高输电能力； （3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。 （一）．无功补偿的物理意义 无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
浅析无功补偿在电力电网中的应用
浅析无功补偿在电力电网中的应用 发表时间：2017-11-01T11:42:22.800Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：马静 [导读] 摘要：在现代供电行业内部,功率因数是考核电网运行的重要指标之一,为了确保功率因数达到考核指标,保证电网供电的政策运行,无功补偿就显得尤为重要。本文就无功补偿的原因和策略进行了探讨，以期给电网企业一些借鉴价值。 （国网吴忠供电公司宁夏回族自治区吴忠市 751100） 摘要：在现代供电行业内部,功率因数是考核电网运行的重要指标之一,为了确保功率因数达到考核指标,保证电网供电的政策运行,无功补偿就显得尤为重要。本文就无功补偿的原因和策略进行了探讨，以期给电网企业一些借鉴价值。 关键词：无功补偿；电力电网；应用 电力系统中先天性地存在着大量的无功负荷，这些无功负荷来自电力线路、电力变压器以及客户的用电设备。系统运行中大量的无功功率将降低系统的功率因数，增大线路电压损失和电能损失，严重地影响着电力企业的经济效益，解决这些问题的一个行之有效的方法就是进行无功补偿。为了起到节能降损的作用，改善电能的质量，提高输变电设备的有功出力，使电气设备处在最佳经济状态下运行，使有限的电力能更好地为社会主义建设服务，做好无功补偿工作势在必行。 1 电力电网中无功补偿的原因 随着国民经济的快速发展,国内的工业用电和生活用电不断增加,需求的增加对供电系统提出了更高的要求,无功补偿的运用,可以有效的降低电力电网的有功损耗,提高电力电网运行的科学性、经济性。无功补偿设备可以有效的降低电网中的功率耗损,根据公式I=P/Ucos可知,其中电流与cos成反比,因此,按装无功补偿设备之后可以有效的提高功率因数,线路中的负荷电流降低,进而使有功功率的损耗有所降低,同时还可以减少电网中电压的损失,提高电压的质量,减少客户的电费费用,减少设备投资。由于无功补偿可以减少无功功率在电网中的流动,降低线路和变压器因为输送无功功率而造成电能损失,安装无功补偿设备可以有效的降低电力网的损耗。而且无功补偿可以提高功率因数,相对其他节能措施而言,是一项收效快、投资少的降损节能措施,它可以使电力系统少送无功功率,多送有功功率,而且可以在电力系统无功功率不足时,迅速提供无功功率。 2 电力电网中无功补偿的使用 一般无功补偿设备是在用户的负载点或者配电室进行补偿,供电部门会与用户进行协商,鼓励用户在在用电处安装无功补偿设备,减少电费支出,进而提高功率因数,使功率因数符合考核标准。相关资料表明,无功功率约有40%在消耗在变压器和电线线路,剩余的则消耗在客户的用电设备中。为此,供电部门要与用户加强沟通,共同做好无功补偿设备的配置,保证电力资源的高效合理使用,减少能源浪费。 2.1无功补偿设备的选定 无功补偿设备的选定要按照合理布局、就地平衡、全面规划的原则,保证电力电网的无功补偿取得最佳的经济效益和社会效益。合理的无功补偿设备容量设定是决定其是否能够实现节能降耗的重要因素,在实际工作中,电力企业首先要根据不同的负荷情况,以及供电部门的要求确定无功补偿后应该达到的功率因数,然后计算无功补偿设备应具有的实际容量大小。 2.2并联电容器的无功补偿 提高功率因数最常用的办法就是与电感性负载并联静电电容器,并联补偿的电力电容器,根据电压高低的不同内部接线也不同,高压电容器组一般宜接成中性点不接地星形;低压变压器组一般接成三角形。目前我国使用的补偿方式有单独就地补偿、低压集中补偿、高压集中补偿三种。 2.2.1单独就地补偿 相比其他两种补偿方式,单独就地补偿的补偿范围最大,补偿效果也最好,电力企业一般优先采用这种方式进行补偿。单独就地补偿的电容器组是使用电设备自身的绕组电阻来放电,它是将并联补偿电容器组装在需要进行补偿的用电设备附近,它可以直接补偿安装部位的变压器和所有高低压电线线路的无功功率。单独就地补偿需要的投资费用较大,利用率较低,一般而言,当被补偿的用电设备停止作业时,单独就地补偿的电容器组也会被切除,导致资源浪费。为此,它适用于一些经常运转,负荷较平稳而且容量又大的设备,如,高频电炉、感应电动机等等,以及一些虽然容量较小,但是数量多,长期稳定运行的机械设备,如荧光灯等。 2.2.2低压集中补偿 低压集中补偿主要用于补偿高压配电线路、电力系统以及车间变电所低压母线前车间变电所的无功功率,可以使用专门的放电电阻或者白炽灯的灯丝进行放电,使用成本较低,运行和维修也比较方便安全,同时,它可以依据用户的用电负荷水平的波动,投入相应的电容器,进行跟踪补偿。低压集中补偿的目的在于提高专用变压器用户的功率因数,投资费用和后期维护都是由专用变压器用户自己承担。 2.2.3高压集中补偿 高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变电所的6～10kV母线上,因此,这种补偿方式只能补偿6～10kV母线前的所有线路的无功功率,而母线后的电线线路的无功功率得不到有效补偿。但是相对而言,这种补偿方式的投资较小,而且便于工厂进行集中管理和控制,同时对于工厂高压的无功功率进行有效的补偿,比较适用于大中型的工厂。 3 无功补偿设备的使用管理 在进行无功补偿设备配置和管理的过程中,坚持集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主。对分散补偿的配置要从实际出发,确保无功补偿之后可以达到功率因数的审核标准,对于供电公司而言,无功补偿设备过于分散,导致企业的设备维护量大,工作难度较大,为此,大多采用变电站集中补偿和配变就地分散补偿相结合的方式。另外,在无功补偿过程中要坚持调压与降损相结合,同时以降损为主,因为无功补偿产生的最大的经济效益和社会价值是降损,在一定程度上调整电压只是为了保证电压质量。特别是对于很多轻载运行的电线线路,由于电压偏高,会导致配电变压器的铁损占线损的70%以上,这种情况下,就不宜再安装电容,否则在线路电压升高过快时,配电变压器的损坏程度会进一步增加,使线损程度增大,为此,投切无功补偿设备,使电网中的电力功率因数提高,减低电网的损耗。能源建设是我国国民经济建设的战略重点之一,在进行能源建设的过程中,我国坚持贯彻实施科学发展观,要求相关部门在加强能源开发的过程中,不断提高资源的使用效率,使有限的能源发挥尽可能多的经济效益,同时减少在使用过程中的能源浪费。为此,在电力电网内出现大负荷欠补偿时,供电企业、发电企业和用电企业要协同合作,共同把无功补偿工作搞好。电力电网通过无功补偿节约电能,不仅可以降低工厂的生产成本,而且可以为国家积累更多的财富,促进国
无功功率补偿投切原理
无功功率（reactive power ）：无功功率是按电磁感应原理工作的某个交流供用电设备和交流电源之间的能量交换，这种能量互换的最大值称为无功功率。这部分能量是用电器工作所必须的，但不能转换为我们所需要的能量，如机械能和热能。为了形象的描述电源利用的程度，我们提出了功率因数的概念，功率因数就是电路中有用功率和视在功率（电源总功率）的比值。由此可见，提高电网的功率因数对国民经济发展的重要意义。功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利用，减少线路电流和功率损失。 无功补偿原理：通常我们用来提高功率因数的方法就是补偿法。即采用能够提供无功功率的装置来补偿用电设备所需的无功功率，降低电源的功率损失，提高功率因数，采用电力电容器来补偿用电设备所需无功功率的方法，称为电容无功补偿法。 这是由于理想的电容器在电路里是不消耗电能的，它只是从电源吸收电能转换成电场能，再把电场能转换成电能还给电源，完成它与电源之间的能量互换，因此电容上的功率也是无功功率，它的无功功率是由于电容上的电流I超前电压90°引起的，而我们的用电设备大多数都是感性负载，其工作时由于电流滞后引起的无功功率刚好与电容引起的无功功率相反。所以我们可以利用电容工作时产生的无功功率来补偿用电设备在工作时消耗的无功功率。 电容投切无功补偿简介：通过以上分析我们知道在电路中接入电容可以为设备提供无功功率，提高功率因数。由于我们的设备不可能是纯容性或纯感性的，且设备运行的状态也是不可预知的，如开、关机，或开机时不同工作状态所需要的无功功率都不相同。当补偿器提供的无功功率大于设备所需时，也会对电网造成极大影响。所以我们需要适时的调整无功功率的补偿来匹配设备所需的无功功率，即电容组投切方式。电容组投切的时机和数量则由专用控制器决定，而电容组容量一般选择系统额定容量的15%~40%。 电容投切无功补偿装置组成及其技术要点： 电容器：选用优质自愈式并联电容器，可按不同容量灵活编码组合，投切级数多，大容量补偿可一次到位。 控制器：选用快速DSP芯片，能够准确快速的检测出电路当前的功率因数，并根据当前功率因数选择合适的电容组数量投入到电路中，或在过补偿时及时投入感性电抗消除影响。 投切开关：触点式：功耗较小，但不适合频繁开启的场合。 晶闸管式：开关频率高，但功耗较高，容易损坏。 复合式：开关时采用晶闸管，导通后切换到触点式，开关频率高，功耗小，但是结构复杂 电抗器（装置中多为感性）：多用在高压系统中，用来消除过补偿功率，滤除谐波。
无功补偿几种补偿方式的优缺点
无功补偿几种补偿方式的优缺点 无功功率补偿，简称无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。 合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。今天就带大家了解13种无功补偿方式，各自有什么优点和缺点。 （1）同步调相机 基本原理：同步电动机无负荷运行，在过励时发出感性无功；在欠励时吸收感性无功； 主要优点：既能发出感性无功，又能吸收感性无功； 主要缺点：损耗大，噪音大响应速度慢，结构维护复杂； 适用场合：在发电厂尚有少量应用。 （3）就地补偿 基本原理：一般将电容器直接与电动机变压器并联，二者共用1台开关柜；
主要优点：末端补偿，能最大限度的降低线损； 主要缺点：台数较多，投资量大； 适用场合：水厂、水泥厂应用较多； （3）集中补偿 基本原理：集中装设在系统母线上，一般设置单独的开关柜；主要优点：可对整个变电所进行补偿，投资相对较小； 主要缺点：一般为固定补偿，在负载低时可能出现过补偿； 适用场合：适用于负载波动小的系统 （4）自动补偿（机械开关投切电容器） 基本原理：采用机械开关（接触器、断路器）等根据功率因数控制器的指令投切电容器； 主要优点：能自动调节无功出力，使系统无功保持平衡，技术成熟，占地小、造价低； 主要缺点：响应时间较慢，受电容器放电时间限制； 适用场合：目前主流补偿方式，满足大多数行业用户需求；（5）晶闸管投切电容器
电力电容器的补偿原理
1电力电容器的补偿原理 电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。 2电力电容器补偿的特点 2.1优点 电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便;有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右);建设周期短;投资小;无旋转部件,运行维护简便;个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。 2.2缺点 电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸;电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷;无功补偿精度低,易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 3无功补偿方式 3.1高压分散补偿 高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中。 3.2高压集中补偿
高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。 3.3低压分散补偿 低压分散补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其优点是用电设备运行时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,可减少配电网和变压器中的无功流动从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。 3.4低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 4电容器补偿容量的计算 无功补偿容量宜按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定,其计算公式如下: QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1) 式中:Qc:补偿电容器容量; P:负荷有功功率; COSφ1:补偿前负荷功率因数; COSφ2:补偿后负荷功率因数; qc:无功功率补偿率,kvar/kw。 5电力电容器的安全运行
电气系统无功补偿
在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。 输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。 电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。 2配电网的无功补偿与电压调整 以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。 2.1相位补偿亦称功率因数补偿 用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7左右。励磁功率——滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户电压降低。相位补偿是以进相的无功补偿设备（如并联电容器）就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流动的无功功率，降低网损，改善电压质量。中国对大电力用户要求安装无功补偿装置，补偿后的功率因数不得低于0.9。 2.2电压调整
浅谈无功补偿原理及无功补偿率
浅谈无功补偿原理及无功补偿率 无功补偿原理 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这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以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。 简介编辑 无功补偿原理 当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。 电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的矢量和： 无功功率为: 有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosf=P/S 无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。 如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为： cosφ= P/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2 在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量： Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕 式中:
补偿电容的作用和工作原理
电容补尝柜的作用和工作原理 一.电容补偿柜之作用: 用于补偿发电机无功电流、减轻发电机工作负荷，增加发电机可使用容量，可减少工厂一定的用电量、节省工业电力，提高发供电设备的供电质量和供电能力。 二.电容柜工作原理 用电设备除电阻性负载外，大部分用电设备均属感性用电负载（如日光灯、变压器、马达等用电设备）这些感应负载，使供电电源电压相位发生改变（即电流滞后于电压），因此电压波动大，无功功率增大，浪费大量电能。当功率因数过低时，以致供电电源输出电流过大而出现超负载现象。电容补偿柜内的电脑电容控制系统可解决以上弊端，它可根据用电负荷的变化，而自动设置。电容组数的投入，进行电流补偿，从而减低大量无功电流，使线路电能损耗降到最低程度，提供一个高素质的电力源。 三.电容补偿技术:
在工业生产中广泛使用的交流异步电动机，电焊机、电磁铁工频加热器导用点设备都是感性负载。这些感性负载在进行能量转换过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度。这个角度的余弦，叫做功率因数，这个电流（既有电阻又有电感的线圈中流过的电流）可分解为与电压相同相位的有功分量和落后于电压90度的无功分量。这个无功分量叫做电感无功电流。与电感无功电流相应的功率叫做电感无功功率。当功率因数很低时，也就是无功功率很大时会有以下危害： ?增长线路电流使线路损耗增大，浪费电能。 ?因线路电流增大，可使电压降低影响设备使用。 ?对变压器而言，无功功率越大，则供电局所收的每度电电费越贵，当功率因数低于0.7时，供电局可拒绝供电。 ?对发电机而言，以310KW 发电机为例。 310KW 发电机的额定功率为280KW ，额定电流为530A ，当负载功率因数0.6 时 功率= 380 x 530 x 1.732 x0.6 = 210KW
电网无功补偿的作用
1、无功补偿的主要作用 无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。 安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功补偿在电网中传输，相应减小了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。 集中补偿与分散补偿相结合，以分撒补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降压相结合；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。无功补偿的主要作用具体体现在：①提高电压质量；②降低电能损耗；③提高发供电设备运行效率；④较少用户电费支出。 2、无功补偿电容器的特点 ①无功补偿电容器是在工频交流电压下长时间运行的容性无功功率供应源。 ②无功补偿电容器本身的有功功率损耗较小，一般约占无功容量的 0.3%~0.5%。 ③电力电容器安装简单、使用方便，维护工作量小，一次投资较少。 ④由于结构上的特点，过高的环境温度和运行电压都会影响它的实用性能和寿命，甚至造成事故。 ⑤电容器的无功出力与电压平方成正比。当系统电压降低而需要更多的无功补偿时，电力电容器的无功出力恰恰在此时降低，显示出其性能不足的一面。 电力电容器是电力系统无功补偿的手段，运行中并联电容器的容性电流抵消感性电流，使传输元件如变压器、线路中的无功功率响应减少，因而，不仅降低了由于无功的流向而引起的有功损耗，还减少了电压损耗，提高了功率因数。所以采用并联电容器进行各级电网的无功补偿是电力系统最广泛的应用方法。 3、合理选择和应用无功补偿电容器
①电容器额定容量的选择应注意与变压器容量相匹配。电容器额定容量过大或过小都难以取得合理的补充效果。 ②防止电容器开关频繁投切。电容器开关频繁投切会产生极高的尖峰电流，尖峰电流对开关电气的正常操作危害很大，常造成开关电气的使用寿命缩短或损坏故障的突然发生。 ③防止电容器受到谐波谐振的影响。在电容器接通回路中串联一个感性电抗器，既可以防止产生谐振，亦可吸收高次谐波电流。 ④选择新型号产品。目前国内开发生产的新型电容器，无论是技术指标还是结果性能都有了很大提高。 4、确定无功补偿容量 无功补偿计算的目的是为了合理选择并联电容器的容量。电容器安装容量的选择可根据使用目的的不同、按改善功率因数提高运行电压和降低线路损失等因数来确定。 ①从提高功率因数角度决定补偿容量，这是最常用的方法。除公式计算外，实践中亦可以利用查表发获得每1kW的有功功率、功率因数，改善前后所需补偿的容量。再乘以最大负荷的月平均有功功率，即可计算出所需要的无功补偿容量。 ②从提高线路端电压角度决定补偿容量。按无功电压规定，以送端潮流功率因数在0.95~0.98为宜，一般可达到末端电压降不大的目的。 ③从提高变电站供电能力角度决定补偿容量。 5、用电企业无功补偿方法 用电企业普遍利用并联电容器进行无功补偿，以提高功率因数，降低供电线路得电流和降低线损，但在实际应用中，不同的补偿方式补偿效果有所差异。 ①高压电容无功补偿。对提高总回路功率因数的效果最为显著，但对企业的节电效果而言，不如低压电网和用电设备的直接补偿理想。 ②低压电容集中无功补偿。集中补偿分为固定容量补偿和自动补偿，可最大幅度挖掘变压器额定容量的潜力，增大负载能力。低压集中补偿的缺点是不能解决低压网络内部无功电流的流动；补偿容量大时投入资金较高，
超高压电网中无功补偿装置的作用分析
超高压电网中无功补偿装置的作用分析 发表时间：2018-11-15T14:20:47.487Z 来源：《科技新时代》2018年9期作者：武刚[导读] 在超高压、远距离输电线路上，具有较大的充电功率，流过较大的充电电流，特别是线路处于空载或轻载状态下，会产生工频过电压 国网黑龙江省电力有限公司检修公司黑龙江（154002）摘要：在超高压、远距离输电线路上，具有较大的充电功率，流过较大的充电电流，特别是线路处于空载或轻载状态下，会产生工频过电压，在超高压电网中必须加以限制。通过用并联补偿装置的电感电流来削弱线路上的电容电流，并能减少电网电晕损耗，从而提高了系统稳定性和送电的可靠性。 关键词：无功补偿装置:超高压电网:并联电容器:并联电抗器 1、无功补偿装置在系统中的作用 电压是衡量电能质量的一个重要的指标，保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。 首先，各种用电设备都是按额定电压来设计制造的，这些设备在额定电压下不能运行将能取得最佳的效果。电压过大地偏离额定值将对用户产生不良的影响。 其次，电压偏移过大对电力系统本身也有不利的影响。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗加大，电压过低还会影响和危及电力系统的稳定性；电压过高，各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压电网中还将增加电晕损耗等。 电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。而在电力系统的实际运行中，由于事故的发生或运行方式的改变，常常会出现系统中无功功率的过剩或无功不足的现象，导致系统电压的偏移，这就需要进行无功补偿，使电压恢复到额定电压的水平。 在500千伏超高压电网中，由于电压等级高输电线路长，其分布电容对无功功率的平衡有较大的影响。当传输功率较大时，线路电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，线路为无功负载；当传输功率较小(小于自然功率)时，电纳中产生的无功功率将大于电抗中产生的无功损耗，线路为无功电源。但在实际运行中，按线路最小运行方式配置的补偿度，约为70%的并联电抗器长期是投运的，这对线路传输功率较大的无功功率平衡是不利的；另一方面，无功功率的产生基本上是没有损耗的，而无功功率沿电力网的传输却要引起较大的有功功率损耗和电压损耗，故无功功率不宜长距离输送。 2、主要的无功补偿装置 无功补偿装置主要有并联电容器、并联电抗器、静止补偿器和同步调相机四种，在500千伏变电所中广泛采用的有前三种装置。 2.1并联电容器 2.1.1、并联电容器能产生无功功率。当系统电压偏低时，可投入电容器组来抬高电压。一般在电容器组前面要串联一个电抗较小的电抗器，串联电抗器的作用多功能的，主要有： 2.1.1.1、限制电容器组投入时的涌流。 2.1.1.2、与电容器组容抗全调谐后，组成某次谐波的交流滤波器， 降低母线上该次谐波的电压值；若处于过调谐的状态下，则部分地降低该次谐波的电压值，提高了供电质量。 2.1.1.3、减小系统向并联电容器组或并联电容器向系统提供的短路电流值。 2.1.1.4、减小健全电容器组向故障电容器组的放电电流值，保护了电容器组设备安全。 2.1.1.5、减小电容器组断路器分闸电弧重击穿时的涌流倍数和频率，从而有利于断口灭弧，降低了操作过电压的幅值。 2.1.1.6、减小由于操作并联电容器装置引起的电网过电压幅值，有利于对电网过电压保护。 2.2、并联电抗器 2.2.1、高压电抗器的功能 超高压电网的主要特征之一是输电线路有较大的容性充电功率，给电网的操作带来很大的麻烦，并联电抗器是接在高压输电线路上的大容量的电感线圈，它的作用是补偿高压输电线路的电容和吸收其无功功率，防止电网轻负荷时因容性功率过多而引起电压升高。并联电抗器是超高压电网中普遍采用的重要电气设备之一，它在电网中的作用主要有以下五点： 2.2.1.1、避免发电机带长线出现的自励磁 当发电机以额定转速合闸于空载线路时，由于发电机残压加于线路容抗上，电容电流的助磁作用使发电机电压不断升高。当发电机和线路参数满足一定的条件时，会出现发电机电压超出额定电压很高的情况，这就是所谓的发电机自励磁现象。当遇到线路终端甩负荷、计划性合闸和并网等情况，都将形成较长时间的发电机带空载长线路的运行方式，计划性合闸是容性阻抗，因而也可能导致发电机的自励磁。 自励磁引起的工频电压升高可能达到额定电压的1.5～2.0倍，甚至更高，它不仅使得并网时合闸操作（包括零起升压）成为不可能，而且其持续发展也将严重威胁网络中电气设备的安全运行。并联电抗器能大量补偿线路的容性无功功率，从而破坏了发电机的自励磁条件。 2.2.1.2、限制工频电压升高，便于系统同期并列 超高压输电线路一般距离较长，从二三百公里至数百公里。现时由于采用了分裂导线，所以线路的电容很大，每条线路的充电容性功率可达二三十万千乏。当容性功率通过系统感属于元件（发电机、变压器和输电线路电感等）时，会在电容两端引起电压升高。反映在空载线路上，会使线路上的电压呈现逐渐上升的趋势，即所谓的“容升”现象。严重时，线路末端电压能达到首端电压的1.5倍以上，如此高的电压是电网无法承受的。在长线路首末端装设并联电抗器，可以补偿线路上的电容电流，削弱这种容升效应，从而限制工频电压的升高。 2.2.1.3、降低操作过电压 当开断带有并联电抗器的空载线路时，被开断导线上的剩余电荷即沿着电抗器以近50Hz的频率作振荡放电，最终泄入大地，使断路器触头间的电压由零缓慢上升，从而大大降低了开断后发生重燃的可能性。当电抗器的铁芯饱和时上述效应更为显著。 2.2.1.4、限制潜供电流，有利单相自动重合闸