无功补偿的优化选择

无功补偿的优化选择

来源:免费论文网李动周康海叶2006-2-26 09:52:00 网友评论条字体:[大中小] 收藏本文※我要

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摘要：近年来,随着电网的进一步完善，工农业生产用电规模不断扩大，用电量的日益增长和用电结构的变化，使得电力供需矛盾越来越突出。电力的供不应求迫使人们在降损节能上多做文章，因此，人们根据电力网的运行特点，从无功传输过程消耗有功的角度，推行了无功补偿。

关键词：无功补偿优化选择

近年来,随着农村电网的进一步完善，工农业生产用电规模不断扩大，用电量的日益增长和用电结构的变化，使得电力供需矛盾越来越突出。电力的供不应求迫使人们在降损节能上多做文章，因此，人们根据电力网的运行特点，从无功传输过程消耗有功的角度，推行了无功补偿。

众所周知，电力网在运行时，电源供给的无功功率是电能转换为其他形式能的前提，它为电能的输送、转换创造了条件。没有它，变压器就不能变压与输送电能，没有它，电动机的旋转磁场就建立不起来，电动机就无法转动。但是，长距离输送无功电力，又会造成有功功率的损耗和电压质量的降低，这不仅电力网的安全运行，而且也影响产品的质量。因此，如何减少无功电力的长距离输送，已成为电力部门和用电必不可少的课题。为此，我们根据用电设备消耗无功的多少，在负荷较集中、无功消耗较多的地点增设了无功电源点，使无功的需求量就地得到解决，这样不但减少了无功传输过程中造成的能量损耗和电压降落，而且提高了供用电双方和的经济效益，可谓一举两得。不过，虽然无功补偿能给企业和社会带来一定的效益，但补偿过程中还需要考虑很多，也就是说怎样进行补偿，才能收到最

佳的效益呢？这就要求我们在补偿过程中必须遵守一定的原则、，做到合理的补偿，才能收到事半功倍的效果。

1 无功补偿的原则

全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡，具体如下。

总体平衡与局部平衡相结合，既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。

集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。

高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。

降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。这是针对线路长，分支多，负荷分散，功率因数低的线路，这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。

供电部门的无功补偿与用户补偿相结合，因为无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，得不到理想的效果。

2 根据补偿原则，确定无功补偿容量

按照上述的基本原则，根据无功在电力系统中的去向，确定几种主要的补偿方式及其容量。

变电站高压集中补偿：这种补偿是在变电站10（6）kV母线上集中装设高压并联电容器组，用以补偿主变的空载无功损耗和线路漏补的无功功率。，在农网上，除了大宗用户外，县局基本上采用这种补偿。比如：涉县各变电站在未进行人工补偿以前cosφ= 0.85，根据功率因数（0.85）调整电费标准，每月罚款为月总电费的2.5%，经过各站装设了电容器补偿后，平均cosφ=0.9，每月电费减少0.5%，一年下来，功率因数奖电费约为60万元，为企业增加了效益。

随线补偿：将电容器分散安装在高压配电线路上，主要补偿线路上的无功消耗，还可以提高线路末端电压，改善电压质量。其补偿容量一般遵循"三分之二"原则，即补偿容量为无功负荷的三分之二，而电压降为DU = （PR + QX）/U e。

例1：一条10kV线路，长为5km，导线型号LGJ-70，其中g = 0.46W/km，X0 = 0.411Ω/km，所带负荷200 + j150，在线路末端补偿Q C= 100kvar，求线路损耗和电压降。

①求线路上的损耗

补偿前：△P1 = 3×I2R = 3×（2002 + 1502）/102×5×0.46 = 4313W。

补偿后：△P2 = 3×I2R = 3×[2002 +（150 - 100）2]/102×5×0.46 = 2933W。

则一年少损失电量：△A = (△P1 - △P2)T×10-3 = （4313 - 2933）×365×24×10-3 = 12089kWh。

②求电压降

补偿前：△U = （PR + QX）/U = （200×0.46×5 + 150×0.411×5）/10 = 77V。

补偿后：△U = （PR + QX）/U = [200×0.46×5 + （150 - 100）×0.411×5] /10 = 56V。

所以补偿后电压由9.92kV提高到9.94kV，改善了电压质量。

3 随器补偿

将电容器安装在配电变压器低压侧，主要补偿配电变压器的空载无功功率和漏磁无功功率。一般情况下，农网配变负载率较低，轻载或空载时，无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，因此配变无功补偿容量不易超过其空载无功，否则，在配变接近空载时可能造成过补偿，所以应按式Q b≤ I0%S e/100(其中：I0%是空载电流百分数，从手册中可查出，S e是变压器的额定容量)，但对于用户的变压器补偿，因其负荷率高，补偿时应从提高变压器出力的角度考虑。

例2：涉县良种场有一台变压器S e = 80kVA，cosφ= 0.8，带一抽水用电动机P e = 75kW，P = S e×cosφ = 80×0.8 = 64kW < 75kW，可见变压器处于超载运行，若提高cosφ的方法提高变压器出力，设拟增cosφ = 0.95，则P = 0.95×80 = 76kW > 75kW，由公式Q b= P×tgφ可知，应补偿无功Q b = 25kvar。

4 随电动机补偿

将电容器直接并联在电动机上，用以补偿电动机的无功消耗。据运行统计，县级农网中约有60%的无功功率消耗在电动机上，因此，搞好电动机的无功补偿，使其无功就地平衡，既能减少配电线路的损耗，同时还可以提高电动机的出力。一般对7.5kW以上电动机进行补偿时，确定容量应按Q C≤ 3U e I0。另外，对于排灌所带机械负荷较大的电动机，补偿容量可适当加大，大于电动机的空载无功，但要小于额定无功负荷，即Q0≤ Q C≤ Q e。

例3：涉县自来水公司，一条线路长1km，导线型号LGJ-70，其中g = 0.46W/km，X0=0.411Ω/km，带一抽水用电动机P e = 95kW，实用负荷为100 + j60，由于长期超载，在电动机上补偿无功Q C = 30kvar，求补偿前后线路的损耗和电动机的出力。

视在功率S=（1002+602）1/2= 116.26kVA

①求线路上的损耗

补偿前：△P1 = 3×I2R = （1002 + 602）/0.382×1×0.46 = 43.32kW。

补偿后：△P1 = 3×I2R = [1002 + （60 - 30）2]/0.382×1×0.46 = 34.72kW。

△P1 - △P2 = 43.32 - 34.72 = 8.6 kW，则一年少损失电量8.6×24×365 = 75.33MWh。

②求电动机出力

补偿前：P N = 95kW < 100kW，电动机处于超载运行。

补偿后：P N = 112kW > 95kW，电动机运行正常，提高了电动机的出力。

5 低压集中补偿

在低压母线上装设自动投切的并联电容器成套装置主要补偿变压器本身及以上输电线路的无功功率损耗，而在配电线路上产生的损耗并未减少，因此，补偿不宜过大，否则变压器轻载或空载运行时，将造成过补偿，补偿容量应以变压器额定容量的30%~40%确

定，即：Q b = （0.3 - 0.4）S N，或从提高功率因数的角度考虑Q b = P（tgφ1 - tgφ2），其中tgφ1、tgφ2是补偿前后功率因数角的正切值。

6 补偿位置的确定

上述介绍了不同目的的补偿各不相同，但补偿位置在哪最合理呢？一般我们考虑把并联电容器安置在负荷较集中的地方或无功消耗严重的设备周围。

7 补偿后带来的效益

从提高功率因数上，还是以涉县电力局为例，功率因数由0.8提高到0.9左右，月电费罚3.7万元，到奖2.5万元，赢利7.2万元，给带来经济效益。

从电压质量上来说，如例1，末端电压由9.92kV提高到9.94kV，保证了产品质量，给用户带来了直接经济效益。

从降损节能上来说，降低了电能损耗，减少了电费的支出，同样给用户带来经济效益。如例3，年节能7.533万kWh，按电价0.5857元/kWh，年节约电费7.533×0.5857=4.4万元。

从提高变压器的处理上来说，由于减少了无功电流，所以提高了变压器的出力。如例2，良种场若不是进行无功补偿，变压器长期处于超载运行，会因长期过热而烧坏变压器，而新安装一台变压器（100kVA），需投资1.3万元，但经过补偿，只需要投资近1000元就解决了变压器超载运行的，给良种场增创了1.2万元的经济效益。

总之，无功补偿不仅能改善农网功率因数和电压质量，而且可以使无功负荷就地平衡，提高农网的经济运行水平，同时降低电费支出，减轻工农业生产的负担，所以进行无功补偿是利国利民的好事，我们应下决心去抓，真正让用户得到实惠。

1、前言

无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。

无功补偿的合理配置原则

从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。

(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。

在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。

(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。

集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。

(4)降损与调压相结合，以降损为主。

2、影响功率因数的主要因素

功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。

2.1、异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。

2.2、供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响

当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

2.3、电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响

2.4、以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。

3、低压配电网无功补偿的方法

提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

3.1、随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。

随机补偿的优点是：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，而且不需频繁

调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等。

3.2、随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。

随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。

3.3、跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kV A以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

4、无功功率补偿容量的选择方法

无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。

4.1、单负荷就地补偿容量的选择的几种方法

（1）、美国资料推荐：Qc=(1/3)Pe [额定容量的1/3]

（2）、日本方法：从电气计算日文杂志中查到：1/4~1/2容量计算

考虑负载率及极对数等因素，按式（5）选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，对一般情况都可行，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。（3）、经验系数法：由于电机极数不同，按极数大小确定经验系数选择容量比较接近实际需要的电容器，采用这种方法一般在70%负荷时，补后功率因数可在0.95~0.97 之间

经验系数表

电机类型一般电机起重电机冶金电机

极数 2 4 6 8 10 8 10

补偿容量（kvar/kw）0.2 0.2~0.25 0.25~0.3 0.35~0.4 0.5 0.6 0.75

电机容量大时选下限，小时选上限；电压高时选下限，小时选上限4、Qc=P[√1/COS2φ1-1-√1/COS2φ2-1] 实际测试比较准确方法此法适用于任何一般感性负荷需要精确补偿的就地补偿容量的计算。

（4）、如果测试比较麻烦，可以按下式

Qc≤ √3UeIo×10-3 (kvar)

Io-空载电流=2Ie(1-COSφe ) 瑞典电气公司推荐公式

Qo

若电动机带额定负载运行，即负载率β=1,则：Qo

根据电机学知识可知，对于Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。

（5）、按电动机额定数据计算：

Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)

K为与电动机极数有关的一个系数

极数： 2 4 6 8 10

K值：0.7 0.8 0.85 0.9

4.2、多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

（1）对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：

Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2意义同前，tgφ1由有功和无功电能表读数求得。

（2）对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：

Qc=KnPn(tgφ1-t gφ2)

式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。

多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。但电气设备不连续运转或轻负荷运行时，会造成过补偿，使运行电压抬高，电压质量变坏。因此这种方法选择的容量，对于低压来说最好采用电容器组自动控制补偿，即根据负荷大小自动投入无功补偿容量的多少，对高压来说应考虑采取防过补偿措施。

5、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

5.1、节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。

5.2、提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

5.3、降低系统的能耗

补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损P减少的百分数为：

ΔP%= (1-I22/I12)×100%=（1- COS2φ1/ COS2φ2）× 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%～45%。

5.4、改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：

△U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q 产生的；

配电线路：X=（2~4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的

变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的

可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。

5.5、三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

△S=P/ COSφ1×[（COSφ 2/ COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：

（155÷0.857）×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KV A

6、应用实例：

烟台市能源监测中心于2003年4月24、29、30日对烟台氨纶股份有限公司B区制冷机、空压机电机进行了电机补偿装置的安装调试，从安装后测试结果看，平均降低电流22-51（A），电机功率因数提高到0.98，（见测试结果对比表），减少了公司内部低压电网的消耗，从而达到了节电的目的。

测试结果对比表

设备名称设备容量（kW）补前功率因数COSφ1 补后功率因数COSφ2 电流下降△（A）

制冷压缩机LM1-110M、B4 110 0.84 0.98 22

制冷压缩机LM1-200M、B2 220 0.89 0.98 41

制冷压缩机LM1-250MA1、C1 250 0.86 0.98 51

制冷压缩机2DLGS-K2、D2 250 0.89 0.986 49

制冷压缩机2DLGS-K2、D5 250 0.89 0.98 48

空气压缩机20S-200A、D1 150 0.87 0.98 38

空气压缩机20S-200A、D2 150 0.86 0.978 36

空气压缩机20S-200A、D3 150 0.87 0.982 40

空气压缩机60A-160、B1 160 0.88 0.98 46

空气压缩机60A-160、B2 160 0.89 0.973 48

1、由于电流减少，变压器的铜损及公司内部的低压损耗都降低。

配电系统电流下降率△Ｉ％＝（1－0.87/0.98）×100％＝11％；

配电系统损耗下降率△Ｐ％＝(1-0.872/0.982)×100％＝21％

2.该公司B区制冷机、空压机电动机补偿的总容量为780千乏，电流平均总下降518（A）,依据GB/T12497-1997中计算公式，安装电动机补偿装置后，年可节电量＝补偿容量×无功经济当量×年运行时间＝780×0.04×24×300＝224640kWh，节约价值11.2万元，补偿投资费用(包括设备的购置、安装及现场调试)为：6.24万元。(80元/千乏)

七、结论

文中集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。

浅谈配网低压无功补偿

来源:免费论文网邱振敏2006-3-2 14:39:00 网友评论条字体:[大中小] 收藏本文※我要投稿!

摘要：浅谈配网低压无功补偿:1无功补偿的基本原理;2无功的补偿;3无功补偿方式;4无功补偿装置的安装.

关键词：配网低压无功补偿

1无功补偿的基本原理

无论是负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。而由补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。

图1 无功功率补偿原理图

S1为功率因数改善前的视在功率

S2为功率因数改善后的视在功率

2无功的经济补偿

对于电力系统而言，在高压侧或低压侧均可进行补偿。但是，如果在低压侧进行补偿，既可减少变压器、输电线路等的损耗，又可提高变压器、输电线路的利用率及提高负载端的端电压，所以补偿电容器的安装越靠近负载端，对用户而言越可获取较大的经济效益。

由图1可见，装设补偿电容器后，改善了负荷侧的功率因数，用电负荷所需的无功功率，由电容器直接提供，可以降低电网的总电流

式中I--视在电流

I p--有功电流

I c--电容电流

因为在低压侧装设了电容器补偿无功电流，即无功电流由电容器提供，所以在进行电网设计时，只考虑有功电流即可，大大节省变压器及输电线路的投资。对于已有的电网，也能够提高电网的出力。

2.1减少输电线路及变压器的损耗

P n=3I2·R

=3I2p·R+3I2q·R

式中P n--有功功率损失

R--每项输电线路的电阻(含输电线路及变压器)

输电线路电阻R=KL/A

式中K--电阻系数

A--导线截面积

L--导线长度，m

变压器电阻R=Y k U2/S n

式中Y k--变压器短路阻抗，Ω

U--系统电压，V

S n--变压器额定容量，kVA

2.2增加变压器及输电线路的利用率

所增加的利用率为：

(P2-P1)/P1=[(cos1-cos2)-1]×100%

式中cosφ1--改善前的功率因数

cosφ2--改善后的功率因数

2.3提高系统的端电压减少系统的电压降du(%)=Q c/S n×X k(%)

式中du(%)--电压提高百分比

Q c--补偿电容器的容量，kvar

S n--变压器容量，kVA

X k(%)--变压器阻抗百分比

3无功补偿方式

上而言，无功补偿最好的方式是在哪里需要的无功，就在哪里补偿，整个系统将没有无功电流的流动。但在实际电网当中这是不可能做到的。因为无论是变压器、输电线路还是各种负载，均会需要无功。所以实际电网当中就补偿装置的安装位置而言有如下几种补偿方式：①变电所集中补偿；②配电线路分散补偿；③负荷侧集中补偿；④用户负荷的就地补偿。

对于低压配网无功补偿，通常采用负荷侧集中补偿方式，即在低压系统(如变压器的低压侧)利用自动功率因数调整装置，随着负荷的变化，自动地投入或切除电容器的部分或全部容量。

3.1补偿容量的确定

考虑到动力类负荷，估计配变的功率因数在0.75左右，设计在满负荷状态下功率因数提高到0.90。

假设配变容量为S，补偿前有功功率、无功功率和功率因数角分别为P1、Q1、和φ1，补偿后有功功率、无功功率和功率因数角分别为P2、Q2和φ2，Q b为需补偿的容量。

由此可得出应补偿的容量为：

Q b=Q1-Q2

=S×sinφ1-S×sinφ2

=S×(0.661-0.436)

=0.225S

补偿百分比为：η%=Q b/S×100%=22.5%

根据电网的运行经验可以得出，补偿容量一般为变压器额定容量的20%～30%。

3.2补偿方式的选择

补偿方式分为三相共补、分相补偿和混合补偿(即共补加分补)，一般而言当需要补偿的容量超过60kvar时，采用混合补偿是比较合适的，即可照顾到三相之间的不平衡，与分相补偿的效果完全相同，又可以降低成本。

3.3补偿级数的选择

补偿级数(即补偿电容器的分组数量)越多，补偿的精度越高，但随着补偿级数的增加，装置的成本会大幅度提高，而且箱壳的体积也会增大。综合考虑补偿精度、成本、箱体体积等因素，我们建议采用11级非常容量补偿，前9级为等容量以满足基本补偿，后2级为小容量以提高补偿精度。以1台180kvar的补偿装置为例：①前9级为每级18kvar，

9×18=162kvar；②后2级为每级9kvar；9×2=18kvar，合计180kvar。

3.4投切控制方式的选择

为了尽可能地减小装置的体积，简化结构，提高装置的可靠性，即将电容器按一定容量比进行分组，通过控制器的软件对这些电容器组进行排列组合投切。

3.5控制目标的选择

通常的控制目标为：功率因数、无功功率、无功电流、电压。根据具体情况，以挖掘配变的容量为主要目的，所以电压不应该成为控制目标。以功率因数为检测量，缺点是轻载时容易产生投切振荡，重载时补偿不充分；以无功功率为检测量，则检测量和控制目标量相同，检测精度低。所以应采用无功电流为检测量，无功功率为控制目标。

4无功补偿装置的安装

对于箱式变在设计时应考虑无功装置及其安装位置，而对于公共杆变，可选用柜(箱)式低压无功补偿装置地面式安装，装置的底部加升高座，以便于进线。

无功补偿容量计算

无功补偿容量计算 Prepared on 22 November 2020

一、无功补偿装置介绍 现在市场上的无功补偿装置主要分为固定电容器组、分组投切电容器组、有载调压式电容器组、SVC和SVG。下面介绍下各种补偿装置的特点。 1)固定电容器组。其特点是价格便宜，运行方式简单，投切间隔时间长。但它对于补偿变化的无功功率效果不好，因为它只能选择全部无功补偿投入或全部无功补偿切出，从而可能造成从补偿不足直接补偿到过补偿，且投切间隔时间长无法满足对电压稳定的要求。而由于光照强度是不停变化的，利用光伏发电的光伏场发出的电能也跟着光伏能力的变化而不断变化，因此固定电容器组不适应光伏场的要求，不建议光伏项目中的无功补偿选用固定电容器组。 2)分组投切电容器组。分组投切电容器组和固定电容器组的区别主要是将电容器组分为几组，在需要时逐组投入或切出电容器。但它仍然存在投切间隔时间长的问题，且分的组数较少，一般为2～3组（分的组数多了，投资和占地太大），仍有过补偿的可能。因此分组投切电容器组适用于电力系统较坚强、对相应速度要求较低的场所。 3)有载调压式电容器组。有载调压式电容器组和固定电容器组的区别主要是在电容器组前加上了一台有载调压主变。根据公式Q=2πfCU2可知，电容器组产生的无功功率和端电压的平方成正比，故调节电容器组端电压可以调节电容器组产生的无功功率。有载调压式电容器组的投切间隔时间大大缩短，由原来的几分钟缩短为几秒钟。且有载调压主变档位较多，一般为8～10档，每档的补偿无功功率不大，过补偿的可能性较小。因此分组投切电容器组适用于电力系统对光伏场要求一般的场所。

无功补偿控制器

无功补偿控制器 产品概述 JKWZ-200无功补偿与配电监测控制器(以下简称控制器) ,具有无功补偿、数据采集、通讯等功能，适用于交流50Hz、0.4kV低压配电系统的监测及无功补偿控制，以达到最大限度的节能降耗、提高电网质量的目的，该产品经过十多年的持续改进应用，有近万只的连续运行，产品稳定可靠。 1. 数以电压、功率因数、无功功率等综合判定条件投切电容，无投切振荡，无投切呆区，具有控制精度高，装置补偿效果好。 ＪＫＷＺ无功补偿控制器 2. 多种投切模式，共补、分补、混合补偿多达12路6种组合。 3. 支持短信模式，短信息和手机兼容，可以使用手机直接查看或设置参数。

4. 中文液晶显示，界面友好。可分相分级对三相不平衡的配电系统无功进行精确补偿。 5. 具有过压、欠压，并能故障闭锁，保护补偿装置；控制器数据可通过485通讯上传至主控室，便于管理。 6. 控制器对外联系的部分均采用多种信号隔离措施---如电磁隔离、光电隔离等，以提高控制器的抗干扰能力。 7. 自适应频率算法，输入信号在45-55Hz之间变化，均可实现正常数据采集功能。相位自动识别，接线简单。 8. 器具有功耗低、安装方便、匹配方式灵活多样、适应多种运行环境等特点。 9. 路板采用多层表面贴装技术，减少了电路体积，减少发热，提高了控制器的可靠性。 10. 控制器采用整体面板、封闭机箱，强弱电严格分开，同时在软件设计上也采取相应的抗干扰措施，控制器的抗干扰能力大大提高，对外的电磁辐射也满足相关标准。 11. 在采样回路中，选用高精度、高稳定的16位AD模数转换器件,保证正常运行的高精度,避免因环境改变或长期运行而造成采样误差增大。

无功补偿常用计算方法

按照不同的补偿对象，无功补偿容量有不同的计算方法。 （1）按照功率因数的提高计算 对需要补偿的负载，补偿前后的电压、负载从电网取用的电流矢量关系图如图3.7所示： I 2r I 1 补偿前功率因数1cos ?,补偿后功率因数2cos ?，补偿前后的平均有功功率为 P ，则需要补偿的无功功率容量 )t a n (t a n 21? ?-=P Q 补偿 （3.1） 由于负载功率因数的增加，会使电网给负载供电的线路上的损耗下降， 线损的下降率 %100)cos (3)cos (3)cos ( 3%21 122 2211?-= ?R I R I R I P a a a ???线损 %100)c o s c o s (1221??? ? ???-=?? （3.2） 式中R 为负载侧等值系统阻抗的电阻值。 （2）按母线运行电压的提高计算 ①高压侧无功补偿 无功补偿装置直接在高压侧母线补偿，系统等值示意图如图3.8所示： 图3.7 电流矢量图

P+jQ 补偿 图中， S U、U分别是系统电压和负载侧电压；jX R+是系统等值阻抗（不 含主变压器高低压绕组阻抗）；jQ P+是负载功率， 补偿 jQ是高压侧无功补偿容 量； 1 U、 2 U分别是补偿装置投入前后的母线电压。 无功补偿装置投入前后，系统电压、母线电压的量值存在如下关系： 无功补偿装置投入前 1 1U QX PR U U S + + ≈ 无功补偿装置投入后 2 2 ) ( U X Q Q PR U U S 补偿 - + + ≈ 所以 2 1 2U X Q U U补偿 ≈ -（3.3） 所以母线高压侧无功补偿容量 ) ( 1 2 2U U X U Q- = 补偿 （3.4） ②主变压器低压侧无功补偿 无功补偿装置在主变压器的低压侧进行无功补偿，系统等值示意图如图3.9所示： P+jQ 补偿 图3.8 系统等值示意图

电气设备无功补偿装置的选用和无功补偿装置容量的确定

电气设备无功补偿装置的选用 无功补偿应本着全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡的原则确定最优的补偿容量和分布方式，具体内容如下： (1)总体的无功平衡与局部的无功平衡相结合。既要满足供电网的总无功需求，又要满足分线、分站的变电站及各用户无功平衡。 (2)集中补偿与分散补偿相结合。以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的点进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，使无功就地平衡，减少变压器和线路的损耗。 (3)高压补偿与低压补偿相结合。以低压补偿为主，电气设备高压无功补偿装置应装设在变压器的主要负荷侧，当不具备条件时，可装设在变压器的第三绕组侧，高压侧无负荷时，不得在高压侧装设补偿装置。 (4)降损与调压相结合。以降损为主，兼顾调压。这是针对供电半径较长，分支较多，负荷比较分散，自然功率因数低的线路。这种线路负荷率低，线路的供电变压器多工作在空载或轻载的工况下，线路损失大，若对此线路进行补偿，可明显提高线路的供电能力。 电气设备无功补偿装置容量的确定 2.1低压集中补偿 配电网的无功补偿以配电变压器低压的集中补偿为主，以高压补偿为辅，电气设备配电变压器无功补偿装置的容量如果无法了解负荷的工作情况及系统参数，可按变压器最大负荷率为75%，负荷功率

因数为0.70考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧的功率因数不低于0.95，或按变压器容量的20%～40%进行配置。 用户对功率因数有特殊要求时，可选择合适的补偿容量使功率因数达到用户的要求值。 2.2电动机定补 按照电动机的空载电流确定电动机的定补容量，电气设备电动机的空载电流约占额定电流的25%～40%。为了防止电机退出运行时产生自激过电压，电动机的补偿容量一般不应大于电动机的空载无功，通常取QC=(0.95～0.98)UeI0 对于排灌电动机等所带机械负荷轴惯性较大的电机，补偿容量可适当加大，大于电机空载无功负荷，但要小于额定无功负荷。对于排灌用普通电机，可按下式确定补偿容量：QC=(0.5～0.6)Pe(kvar) 2.3随器补偿 电气设备变压器在轻载及空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功。 Q0=I0%Se×10-2(kvar) 随器补偿只能补偿配变的空载无功Q0。如果在补偿容量大于变压器的空载无功时，则在配变接近空载时会造成过补偿，易产生铁磁谐振。因此推荐选用的补偿容量为QC=(0.95～0.98)Q0

浅析配电网无功补偿配置优化措施

浅析配电网无功补偿配置优化措施 发表时间：2016-10-08T10:25:30.527Z 来源：《基层建设》2015年30期作者：陈卓云 [导读] 摘要：为了提高电压质量，降低无功损耗，需结合配电网系统的特点，选择合理的补偿方式，优化无功补偿配置，提高补偿效益，解决补偿过程中的问题。文章主要探讨了配电网无功补偿配置优化措施，以供参考。 惠州龙门供电局广东惠州 516800 摘要：为了提高电压质量，降低无功损耗，需结合配电网系统的特点，选择合理的补偿方式，优化无功补偿配置，提高补偿效益，解决补偿过程中的问题。文章主要探讨了配电网无功补偿配置优化措施，以供参考。 关键词：配电网；无功补偿；配置； 引言 配网系统中因为一些特殊电器元件的配置，例如：电容元件等等，导致系统内部出现了有功与无功功率，后者自身不会耗费能量，然而，会造成电能损耗问题，从而对配网系统带来不良影响。假设配网系统的电流量上升，电压下降，此时的电能损耗会更高。因此，科学分配无功补偿容量，使无功潮流得到合理布置，提高功率因数，从而能够有效控制配网内部的各种损耗，同时也能够对应确保电器设备功能与作用的高效发挥。 1配电网无功补偿的应用 1.1确定补偿容量 在配电网中，应用无功补偿技术，不管采用集中补偿方式，还是分散补偿方式，都需要将补偿容量确定。无论是哪种补偿方式，无功补偿技术在配电网中的应用，与配电网的功率因数、配电网的线损等有关，为了有效的发挥无功补偿技术的作用，需要将补偿容量确定。补偿容量的确定有多种方法：一是，按照补偿容量计算公式计算；二是，从参考资料、电工手册中查找；三是，按空载电流计算；四是，根据有/无功电量计算在配电网中，单个电网回来中所需要的补偿容量，可以在正常的工作、生产下，供应各部门的收费单上的有功电量和无功电量，以及配电网的每个月的运行时间，以及使用无功补偿技术之后达到的功率因数得出。 1.2选择无功补偿技术 在配电网中无功补偿技术的应用，补偿方式可以分为低压补偿和高压补偿，补偿方式的选择要根据配电网设备的实际运行现状确定。补偿技术的选择和确定需要进行综合考虑，配电网需要无功补偿的电容器的分组数量越大，需要的补偿精度也就越高，在无功补偿中，补偿级数的增加，就会将配电网装置的成本提升。配电网低压补偿设备的安装位置，需要根据配电网的实际使用情况而定，当配电网的负荷分布均匀，线路相对较短或者是负荷不均匀，线路较长的情况下，配电网的负荷需要集中在配电网变压器的附近，便于针对各个配变容量、功率因数的情况，确定补偿容量。在配电网中有低压，也有高压，所以也需要进行高压补偿。高压补偿需要在低压补偿的基础上，根据配电网配电使用者的无功补偿实际情况进行补偿。 2配电网无功补偿配置优化措施 2.1全网平衡与地区平衡相结合 为了实现配电网络中电力的平衡，需结合城乡的供用电现状，先满足县级电网的无功电力平衡，再考虑分级变电站和分级输电线路带来的无功影响，保证无功电力平衡。针对无功电源的布局（一般指补偿设备的位置和容量）配置，无法实现地区无功电力的就地平衡，导致电网分配给分级变电站和分级线路中的无功电力较多，相应的电压也会偏高，过剩的无功电力必须通过输电线路向其他地区输送；也可能导致电网分配给分级变电站和分级线路中的无功电力较少，相应的电压也会下降，须向上级变电站索取无功电力，这就导致不同地区之间的无功电力过多级变化和输送，加大了电网的电能损耗和无功损耗，在无功补偿设备的规划设计中，必须以总体平衡为基础，针对不同地区的设备研究出合理的补偿方案，以配备最优化的补偿设备，达到最佳补偿效益。 2.2供电部门及用户补偿互相结合 据相关资料显示，用户消耗的无功功率在城镇电网中约占到五成，而在工业性网络中约占将近六成。所以，在网络中为了减少无功功率的输送，就要尽量实行无功就地补偿与就地平衡，并且一定要由供电部门与用电用户协同进行补偿。以往有些地区，通常只有用户单一进行补偿。而对供电网络本身的补偿有所忽视，有些尽管补偿设备已经装设好，但因为怕增加麻烦或惧怕出现事故，而迟迟未能投入运行，导致补偿设备的利用率相当低下，没有得到想要的效果。还有部分地区则有另外一种倾向的出现，只对供电部门的无功电力建设有所注重，却忽视发挥用电客户的效用。这样将会导致电网的无功电力平衡产生严重失调。因此需要按照总的无功电力需求，并且发挥供电部门与用电客户两者的积极性，一起协同建设与管理好无功电力。 2.3分散及集中补偿相互结合 无功补偿需要做到总体及局部均平衡，不但需要对供电部门进行补偿，而且也要进行用电用户的补偿，这势必需要采取分散及集中两种不同的补偿方式。在国内目前农村电力配网中，分散补偿主要是指在配电网络中分散的负荷区分散进行的无功补偿，而集中补偿指的是装置较大容量的电容于变电站里集中进行补偿。根据有关理论分析显示，变电站中的集中补偿主要是对主变压器的无功损耗进行补偿，另外可使输电线路传输的无功电力得到减少，从而能够有效降低供电网络的无功损耗。由于用电客户所使用的无功损耗还需要经由变电站以下的配电线路向负荷端进行输送，因此为了让线损得到有效降低，就一定要进行分散补偿。在城镇电力网中，因为配电网的线损占到全网总损失的七成左右，所以应采用分散补偿为宜。唯有如此方可让配电网的无功线损有效地得到降低，进而有助于降低城镇电力网的总线损。 2.4降损和调压相互结合 采取电容器并联进行无功补偿，其宗旨主要是为了实现无功电力就地平衡，让网络中的无功损耗得以养活，从而有利于降低线损。同时也能够选取电容器组的分组投切，对电压进行适当调整，但是仅为电容器并联补偿的辅助效果而已。在通常的情况下，应该以降损作为主导，调压作为辅助。对于部分关键性或电压水平时常低下的变电站而言，有时候需要装置较大容量的电容器组，以便于对网络的无功潮

配电变压器低压侧无功补偿容量选择

配电变压器低压侧无功补偿容量选择 为了提高功率因数，减少电能损耗，增强供电能力，在农网改造中，应对100kVA及以上配电变压器在低压侧安装 容量为配变额定容量8%左右的补偿电容器进行无功补偿。但许多人认为按配电变压器容量的8%配置补偿容量太 小，不足以补偿低压侧所有的无功负荷，配变高压侧功率因数提高不大。其实，这是一种误解，因为配变低压侧无 功补偿，作用仅限于减少变压器本身及以上配电网的功率损耗，凡是向负荷输送的无功功率，由于仍然要经过低压 线路的电阻和电抗，配电线路上产生的功率损耗并未减少。所以，配变低压侧无功补偿容量选择过大是无益的。而 只有采取配变低压侧补偿和用户端就地补偿相结合的补偿方式才可以在提高功率因数的同时，减少低压线路损耗， 取得最佳的经济效益。 配变低压侧补偿容量过大不但不经济，而且在变压器空载运行时，或者负荷较轻时，还会造成过补偿，使功率 因数角超前、无功功率向电力系统倒送和电源电压升高。 功率因数角超前的坏处是： (1)电容器与电源仍有无功功率交换，同样减少电源的有功出力。 (2)网络因传输容性无功功率，仍会造成有功损耗。 (3)白白耗费了电容器的设备投资。 另外，如补偿电容过大，当电源缺相时有可能发生铁磁谐振过电压，烧毁电容器和变压器。 所以，配变低压侧补偿容量过大不但不经济，而且还会影响设备的安全运行。 根据以上分析，配变低压侧集中无功补偿根据功率因数的需求选择不科学，补偿容量不应过大。为了防止发生 过补偿现象，配变低压侧无功补偿原则为：其补偿容量不应超过配变的无功功率。 变压器总的无功功率：Qb=Qb0+QbH·(S/Se)2 Qb=[I0%/100+Ud%/100·(S/Se)2]·Se(1) 式中Qb0-变压器空载无功功率，kvar QbH-变压器满载无功功率，kvar I0%-变压器空载电流百分数

正泰nwkG无功补偿控制器说明书

NWK-G系列 智能型无功补偿控制器 使用说明书 一、简介 NWK-G系列智能型无功功率自动补偿控制器是低压配电系统补偿无功功率专用仪器，可与各型号低压静电电容屏配套使用。NWK1-G型（开孔尺寸为本113×113mm）,NWK2-G型（开孔尺寸为162×102），输出路数各有4、6、8、10路四种规格。本机博采国内外先进技术，采用进口单片机控制，具有体积小、重量轻、功能完善、操作简单、抗干扰能力强、运行稳定可靠、补偿精确等突出优点。依据JB/T9663-1999国家最新专业标准设计，一次性通过机械工业部天津电气传动研究所发配电及电控设备检测所的型式试验，主要性能指标达到国内先进水平，是低压电容屏厂家首选产品。 二、功能特点 1、采用国外先进芯片，增加了断电记忆功能。即在系统断电及控制器复位时，参数及程序自动记忆，不丢失；供电恢复后控制器仍按断电前所设定的参数进入自动运行状态，实现无人操作化。 2、LED数字显示电网功率因素，显示范围：滞后（0.00~0.99），超前（0.00~0.99）。 3、通过面板三个功能键能完成数字显示COSφ设定值，延时设定值，过压设定值的设定。简明的人机对话，使操作极为方便。 4、当电网电压超过本机过压设定值时，COSφ表自动转换显示为电网当前的电压值，同时自动快速逐级切除已投入的电容组。 5、判别取样电流极性（自动识别极性），并自动转换。给安装调试使用带来极大方便。 6、当取样讯号线开路或无输入取样电流信号时，本机数字COSφ自动显示https://www.doczj.com/doc/386433790.html,。 7、输出动作程序为先接通先分断，先分断先接通的循环工作方式及适应于就地补偿装置动作程序要求的1、2、2、2、2、1编码工作方式。 8、具有手动/自动转换，置自动时，本机自动跟踪电网功率因素及无功电流，控制电容器自动投入或切除，置手动时在本机上能实现手投或手切。 9、有超前、滞后、过压、欠流LED指示灯指示。LED提示编程输入。 10、抗干扰能力强，能抵御从电网直接输入的幅值2000V的干扰脉冲，高于国家专业标准。 三、使用条件 1、海拔高度不超过1000米。 2、环境温度不高于+40℃，24小时内平均温度不超过+35℃，最低环境温度不低于－10℃。 3、空气相对湿度不大于85%（在25℃时）。 4、周围环境，无易燃易爆的介质存在，无导电尘埃及腐蚀性气体存在。 5、电网电压波动范围不大于本机额定电压±10%。 五、安装方式 NWK1-G外型采用42L6系列仪表结构，外形尺寸120×120×80mm，安装开孔113×113mm，嵌入深度为80mm,侧面设安装孔，紧固附件的挂钩插入孔内，旋附件上的螺丝即把控制器固定在屏上。 六、接线方法 1、控制器电压U1、U3接B相、C1、图2） 2、取样电流端I1、I2必须取自总负荷（总柜）A相电流互感器次级，不得取自电容屏。 开孔 3、COM为控制器输出端1~10组内部继电器的公共源，交流接触器J线圈电压220V。 NWK1-G型接线图（图1）略 （如果接触器线圈电压为380V，公共端接火线） 控制固态继电器接线图（图2）略

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

无功补偿容量配置方法

1无功补偿作用： 提高变压器利用率，降低损耗、提高功率因数，避免罚款争取奖励。2型号示意 设计时：估算根据变压器容量估算补偿容量：变压器30%左右；计算负载有功功率，估算补偿前功率因数，确定补偿后达到的功率因数，根据无功补偿系数表查询数据，计算出所需补偿（比较准确）。 改造时：断掉现有补偿，记录、监测：有功功率、功率因数（补偿前），取得数据后，确定补偿后功率因数，查询无功补偿系数表，计算达到补偿后功率因数需要的补偿容量。 以上的到的补偿容量均为计算容量，即所需补偿的实际输出容量，而实际电容器输出容量和额定容量不是一致的。额定容量即安装电容器在电容器标注的额定电压下的容量，如450V电容器额定容量30kVar，指电容器在450V下输出30kVar，而实际在400V系统下，此电容器输出容量为30*（400*400/450*450）=23.7,如果实际电容端电压只有380V，输出只有21kVar。 （公式： Qc＝2×π×f×C×U×U；当电源频率f＝50HZ、π＝3.14时，则简化为： Qc＝0.314×C×U×U (Qc＝千乏，C＝μF)）

带电抗时考虑电抗影响，实际输出容量（Qc）与安装容量（Qe），计算系数为，带7%电抗（额定电压480V）时，Qc=0.746Qe，带14%电抗（额定电压525V）时，Qc=0.675Qe，为确保容量配置足够，根据此公式计算所需安装电容补偿容量Qe。 附-无功补偿容量补偿表

根据上述计算容量，计算容量为补偿所需输出容量，根据输出容量计算出安装容量，为最后所需配置的补偿容量。一般配置补偿容量要求加一定裕量，1.2倍左右配置最佳。

电力系统的无功优化与无功补偿

电力系统的无功优化和无功补偿 摘要：电力系统的无功优化和无功补偿是提高系统运行电压,减小网损,提高系统稳定水平的有效手段。本文对当前国内外的无功优化和无功补偿进行了总结，对目前无功补偿和优化存在的问题进行了一定的探讨和研究。 关键词:无功优化无功补偿非线性网损电压质量 1前言 随着国民经济的迅速发展,用电量的增加,电网的经济运行日益受到重视。降低网损,提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题,也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司(电网公司)通过有效的手段,降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。 无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下,通过调节控制变量（发电机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节)使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。通过无功优化不仅使全网电压在额定值附近运行,而且能取得可观的经济效益,使电能质量、系统运行的安全性和经济性完美的

结合在一起，因而无功优化的前景十分广阔。无功补偿可看作是无功优化的一个子部分,即它通过调节电容器的安装位置和电容器的容量,使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。 2无功优化和补偿的原则和类型 2.1无功优化和补偿的原则 在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定: 1)根据网络结构的特点,选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则,选择无功负荷较大的节点。 ３)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动,以提高系统运行的经济性。 4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准０.7的规定。 2．2无功优化和补偿的类型 电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kＶ及以上),由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV每公里的容性充电功率达1．２Mvar／km。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上，电网在５00kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗,使无功在500kV电网平衡。 3 输配电网络的无功优化(闭式网)

静止无功补偿器的控制方式

SVC 输出容量控制主要有电压控制和恒导纳控制两种方式,可以在运行人员的指令下互相切换。 3.1.1电压控制模式 这种控制模式下控制系统将测量所得到的母线电压Vmeas与一个设定的参考电压Vref 进行比较,然后将差值进行计算, 得到一个标么值电纳信号Bref ,该电纳值除以单组机械可投切电容(电抗) 器的电纳值可以确定需要的电容(电抗)器数目,而差值由TCR来补充。随后将该标么值电纳送往脉冲触发发生电路,控制TCR 的触发角。SVC稳态特性曲线的斜率采用电流反馈来实现,这种方法能够保证在SVC 控制范围内使端电压和端电流之间保持线性关系。实测的SVC电流ISVC与代表调差率的系数KSL相乘,构成信号VSL再输入到加法节点。当ISVC为感性时, VSL取正;当ISVC为容性时,VSL取负。其传递函数为:G( s) =K1（1+s T Q）/s(1+s Tp),其中T Q=Tp+Kp/K1 由于Tp通常设为零,因而控制器转化为简单的比例积分器,比例系数Kp 反映响应速度。电压调节器输出的电纳参考信号被送到触发计算单元,该单元计算出6 组触发角,送至脉冲发生电路,从而在SVC 母线上得到期望的电纳值,达到设定的控制目标。 3.1.2恒导纳控制模式 在该模式下,SVC 的等效导纳Bord 由运行人员设定,且该导纳可以在规定范围内连续可调。Bref来自电压调节器的输出,在恒导纳模式下被偏置。首先根据监控单元提供的开入量需要确定已投运的电容(电抗) 器组的等效电纳,然后经过电纳计算,得出仍需投切的电容(电抗) 器组以及需要的TCR 触发角连续调节的等效感性电纳。最后换算成触发角发送到触发脉冲发生电路。 3.1.3 PWM电流控制 对PWM电路的电流控制可分为间接电流控制和直接电流控制。前者通过控制整流器产生的交流电压基波分量的相位和幅值来实现PWM 交流侧的电流控制；后者采用跟踪型PWM控制技术对交流侧的电流进行直接控制。在目前的STATCOM 系统中，考虑到PWM开关频率较低以及功耗问题，因此多采用间接电流控制。但间接电流控制其网侧电流的动态响应慢，且对系统参数变化灵敏。相比之下，直接电流控制更能精确地控制PWM输出的电流，因此在DSTATCOM设计中，采用直接电流控制方法，从而可以设置较高的PWM 开关频率，减少输出电流谐波，获得较好的输出电流波形，进而降低系统设计成本，提高运行可靠性。该实验控制方法采用基于矢量变换的直接电流控制，其控制方案如下图所示。

浅谈无功补偿和电压优化的控制

浅谈无功补偿和电压优化的控制 摘要：在电力系统正常运转过程中，为了有效降低电网运行能耗，可以加强对 无功优化与补偿的控制与管理，能够使电网运行更加稳定可靠，但是就目前的情 况看，电力系统运行过程中无工优化与补偿存在较多严重问题，亟需采取有效地 控制策略予以解决。本文将分别两个方面，对电力系统的无功优化和无功补偿进 行深入分析，在介绍现状的基础上，指出其存在的问题，并提出相应地优化与补 偿措施。 关键词：电力系统；无功优化；无功补偿；控制 1电力系统无功优化 1.1无功优化现状 我国电力事业与电力系统的发展使电网电压水平得到较大的提升，但是其中 依然存在较多的问题需要解决。部分电网进行轻载运行时常出现电压过高的情况，一些用电量较大的地区电压设置已经超过相关部门的规定，对电网的安全运行造 成巨大的隐患；在进行重载运行时，电网电压偏低，导致大部分工业生产以及居 民的正常用电受到影响。此外，电力系统无功功率的流动存在不合理性，这不仅 会增加配电线路的损耗，还会降低电网运行的稳定性与经济性。 1.2无功优化存在的问题 当前我国配电网无功优化存在以下几项问题有待解决： （1）电力系统无功优化属于一种非线性问题，非线性问题的规划一般在进行局部收敛时可获得最佳解决方案与效果，但是如何能够跳脱出局部限制进行全局 最优化有待研究； （2）电力系统配电网线路损耗是无功优化的最低目标函数，这可能导致最后的母线电压优化求解值会更加接近电网电压设置的上限，但是在电网的实际运行 中有关部门并不希望出现该情况。但若缩小电网电压的约束范围，则会增大无功 优化收敛效果较差或不进行收敛或反复修正的风险，因此如何统一电压质量与最 佳经济指标是需要自行解决的问题； （3）电力系统的发展以及自动化水平的日渐提升均对无功优化的实时性提出了较为严格的要求，怎样在最短的时间内，在不出现未收敛的基础上求出优化最 佳值是当前有关部门急需解决的问题之一。 1.3无功优化措施 传统静态无功优化过程中的优化方法是采用过去某一时刻产生的最佳优化结 果给予电力系统设备下一步优化指导，这种做法存在显而易见的不合理性和不科 学性。而采用动态无功优化则能够在最大程度上避免静态无功优化的缺点，一般 情况下动态无功优化包括无功补偿设备的优化以及电网电压无功优化控制两部分。 1.3.1无功补偿设备优化 无功功率的产生与配电变压器、电机、加热器等多种电力设备的运行有关， 因此补偿装置选择的合理性能够有效减少电网线路的损耗，进而提升电网的配电 质量。一般而言，可对负荷所致的无功电流使用电容器进行补偿，至此出现无功 补偿。将其进行简化叙述则为，电网运行过程中会产生有功和无功功率，无功功 率过大会增加电网线路的损耗，但是电机类设备产生的负载属于感性负载，其需 要消耗无功功率保证运行，这就需要对电网进行无功补偿以保证感性负载的水平。 1.3.2电网电压无功优化控制 无功优化闭环控制首先需要使用调度自动化设备和系统对各个节点的遥测数

无功补偿和变压器的容量选择

无功补偿和变压器的容量选择 摘要合理的无功就地补偿和选择变压器容量可以降低损耗，提高系统运行的经济性，是电力需求侧管理的重要内容。本文将二者有效结合，推导了最经济运行的公式，通过简单迭代来确定无功就地补偿容量和变压器容量的选择。算例证明了其效果。 关键词无功补偿变压器容量最佳负载率无功补偿和变压器的容量选择 Planning of Reactive Compensation and Transformer Capacity Abstract: Rational planning of local reactive compensation and transformer capacity is very important for demand side management to reduce power losses and improve the economical power system operation. The best economical formulas are deduced through connection of the both. The capacity determination of local reactive compensation and the rational transformer capacity can be got through simple iteration. Examples are presented to show the effectiveness. Keywords: reactive compensation transformer capacity optimal load coefficient 1 前言 电力市场的开放使电力需求侧管理越来越受到关注。电力需求侧管理指的是电力公司采取有效的激励和诱导措施以及适宜的运作方式，与用户共同协力提高终端用电效率，改变用电方式，为减少电量消耗和电力需求所进行的管理活动。其主要目标是节约电力，减少装机，提高环境质量；节约电量、减少消耗，提高电力公司的经济效益和市场竞争力。鼓励用户进行无功补偿和合理选择变压器的容量是需求侧管理的重要内容。大用户的无功补偿可有效的降低有功网损同时也可降低对变压器的容量要求：合理选择变压器容量可提高用电效率。本文对用户侧变压器最佳容量选择和最佳无功补偿进行了研究。 2 最佳变压器容量的选择 变压器损耗在系统损耗中占有重要一部分，特别是在配电网中，变压器损耗约占整个线损的50%以上，如何降低变压器损耗是电力公司必须面临的问题，也

静止无功补偿器新型自适应动态规划电压控制

第46卷第12期电力系统保护与控制 Vol.46 No.12 2018年6月16日 Power System Protection and Control Jun. 16, 2018 DOI: 10.7667/PSPC170929 静止无功补偿器新型自适应动态规划电压控制 周晓华，张 银，刘胜永，罗文广，李振强 (广西科技大学电气与信息工程学院，广西 柳州 545006) 摘要：以静止无功补偿器电压控制非线性系统为研究对象，提出了一种采用新型自适应动态规划GrHDP实现静止无功补偿器电压控制的方法。选取当前及历史时刻电压误差作为系统状态反馈向量，根据外部增强信号及内部强化信号，GrHDP利用误差反向传播算法对3个神经网络权值进行反馈调节并获取最优权值，实现了静止无功补偿器的电压优化控制。在Matlab/Simulink仿真平台对执行依赖启发式动态规划ADHDP、PI控制和GrHDP进行了仿真对比。结果表明，采用GrHDP的静止无功补偿器能快速补偿系统无功功率，具有更好的电压控制效果，控制系统响应速度快、自适应能力强。 关键词：静止无功补偿器；电压控制；新型自适应动态规划；执行依赖启发式动态规划；电压调节器Voltage control of static Var compensator based on novel adaptive dynamic programming ZHOU Xiaohua, ZHANG Yin, LIU Shengyong, LUO Wenguang, LI Zhenqiang (School of Electrical and Information Engineering, Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou 545006, China) Abstract: To remedy the defect of traditional PI controller in static V ar compensator nonlinear voltage control system, a method based on novel adaptive dynamic programming, goal representation heuristic dynamic programming (GrHDP), is proposed to optimize control of SVC voltage control system adaptively. According to the external enhancement signal and the internal strengthening signal, the GrHDP algorithm uses error backward propagation to adjust the weights of the three neural networks and obtain the optimal weights in order to realize the optimal control of the system by selecting the current and historical voltage errors as the system state feedback vector. The Action Dependent Heuristic Dynamic Programming (ADHDP) and the GrHDP algorithm are used to design the voltage regulator of the SVC voltage control system respectively, and simulation comparison is carried out in Matlab/Simulink platform. The results show that the SVC voltage control system based on GrHDP algorithm can compensate reactive power quickly, and has better voltage stability and control effect.The control system has faster response speed and stronger adaptive ability. This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 61563006), Science and Technology Project of Guangxi (No. 1598008-2), and Natural Science Foundation of Guangxi (No. 2013GXNSFCA019020). Key words: static Var compensator; voltage control; novel adaptive dynamic programming; action dependent heuristic dynamic programming; voltage regulator 0 引言 静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC) 是一种常用的并联型柔性交流输电系统(Flexible AC Transmission System, FACTS)装置[1]。它通过从电网吸收或向电网注入可连续调节的无功功率，以 基金项目：国家自然科学基金项目资助(61563006)；广西科技攻关项目资助(1598008-2)；广西自然科学基金项目资助(2013GXNSFCA019020) 维持SVC装设点的电压恒定，同时有利于电网无功功率的平衡。目前，SVC以其性价比高、响应速度快和可靠性高等特点，在电力系统中得到了广泛的应用[2-3]。传统PID控制需确定的参数少，且易于在工程中实现，目前工程中SVC的电压控制一般采用传统的PI控制[4]，以维持SVC所在线路的电压稳定。然而，将传统PID控制应用于SVC这个非线性复杂系统，将无法同时满足快速性和稳定性的要求，也不能实现对SVC的精确控制[5]。为此，针对SVC的电压控制问题，学者们提出了不同的控制策 万方数据

无功补偿柜电容器的容量换算问题

在无功补偿领域，我们经常会问的一句话是：电容器容量是多少？ 这里的“容量”又指电容器的额定容量，其实是指电容器的功率，单位用kvar（千乏）来表示。 专业知识普及 从下面这个公式可以看出电容器的功率与电压的关系： Q=2πfCU2 Q表示电容器的功率，单位var f表示系统频率，50Hz/60Hz C为电容器容量，单位uF(微法） U表示系统电压，单位kV(千伏） 由上面表达式可以看出，电容器的功率与施加到电容器两端 的电压平方成正比。 每一只电容器都有一个参数叫做额定电压，对应额定电压则有一个额定功率。 例如：选择电压为450V，额定功率为30kvar的电容器。 问1：当额定电压为450V，额定功率为30kvar的电容器，用在400V 系统中，其输出功率为多少呢？ 这就是我们经常碰到的问题，电容器的额定电压都是高于系统的额定电压的。

通过上面的公式，我们可以很快算出来： Q400=Q450×（4002/4502） =30×（4002/4502） ≈23.7 kvar 问2：为什么要选择额定电压高于系统电压的电容器呢？ 电容器经受过电压危害时将快速损坏。为了保障电容器的运行安全，需要选择额定电压大于系统电压的电容器。 到这个阶段我们知道了，如果无功补偿支路设计为纯电容器的话，无功补偿支路的输出功率要根据电容器的额定电压和系统电压进行折算。这也就是我们常说的安装功率（安装容量）和输出功率（输出容量）。 安装功率常指电容器的额定功率； 输出功率常指电容器在系统电压下的实际输出功率。 参照上面举例，我们可以知道：将额定电压为450V，30kvar的电容器应用于400V无功补偿系统，则此系统安装容量为30kvar，其输出容量为23.7kvar。 问3：当电容器串联电抗后，电容器与电抗器组成的补偿支路功率是多少呢？

110KV变电站设计中无功补偿容量计算及选型思路构建

【摘要】由于110kv变电站中巨大部分的负荷都产生于异步电动机，所以异步电动机在运行的时候，需要耗费很多无功功率，根据就地补偿原则分析，必须在变电位置中装置无功功率装置。此种变电设计中一般使用断路的顺利运行。在经济发展的带动下，电力行业得到了快速发展，本文主要对变电站设计中无功补偿容量计算和选型思考的构建进行分析，介绍了在不同情况下无功效补偿容量的方法，并针对性的提出一些无功补偿容量方案，希望可以给变电行业的研究提供参考。 【关键词】变电站无功补偿容量配置方案 1 110kv变电站加装无功补偿装置后的重要性 为了保证电力系统在负荷集中区域电压的稳定，除了让电力系统中无功电源产生的无功功率和无功负荷及无功损耗平衡，还应该备用无功功率电源。无功补偿的合理设置，既可以稳定电网功率因素，减少供电变电和输送线路产生的损耗，还可以稳定电网和电源端使用的电压，对供电质量的提升具有很大作用，同时还减少了施工成本。反之，将会出现供电系统电压不稳定、谐波增大等多种伤害。进行无功补偿装置电网设计的时候，必须按照全面规划、分层分区补偿等原则，合理确定补偿容量和分布配置方式。 2 无功补偿容量的计算和检验 无功补偿装置的种类非常多，根据《电力系统电压和无功电力技术原则》，现阶段，变电站无功补偿装置通常使用并联电容组。下面根据不同要求和作用针对性的提出两种对无功补偿容量计算的方法： 2.1 将110kv母线功率因素作为原则计算补偿容量 根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》和电网配置中的相关要求发现，110kv变电站使用的无功补偿容量必须按照主变容量的20%左右进行配置，而且将变电器高压部分的因数控制在0.95以上了，低谷负荷功率因数不能高于0.95，系统轻负荷发生时，110kv 以下变电站的电缆线路如果非常复杂，可以切除电容组，切除后依然出现系统侧送无功功率，可以在变电站中、低压母线等位置安装并联电容器。 通常情况下，直接供电的公用变电所，最大容性无功量就是母线负荷所补偿的最大容性无功量和主变压器补偿的最大容性之和，表示方式如下所示： q=q1+q2（q表示变电站安装的最大容性无功量；q1表示负荷需要补偿的最大容性无功量；q2表示主变压器需要补偿的最大容性无功量。负荷需要的最大容性无功量如下式所示：（其中p表示母线最大有功负荷；表示补偿前最大功率因素角；表示补偿后最小功率因素角。 主变压器产生的最大容性无功量如下式所示： 其中ud代表进行补偿的变压器一侧电压百分数值；im表示母线完成装设补偿后，使用变压器得到的一侧最大负电流数值；id代表变压器需要进行补偿时，一侧额定电流数值（a）；io表示变压器空载电流百分数值；se表示变压器需要补偿时，额定电量（kva）。 2.2 按照变电器输出的恒定电压对无功补偿容量进行选择 使用110kv的用户都必须使用专用的变电站而且都是两绕变压器，如果负荷电压不能满足要求，就必须进行横调压。无功补偿电容中最小容量按小负荷退出，进行最大负荷选择时，可以根据电压比决定，简而言之，在最小负荷时，将变压器电压比k数值确定出来，然后分别得出高侧分接头电压：其中，表示最小负荷对高压侧母线电压的计算；是最小低压绕组额定电压；表示用户需要的母线电压。根据相关分析得出，分接头电压数值选取与分接头比较类似。k=（1+接头值）×u1n/u2n，其中u1n表示高压接头绕组产生的额定电压。补充容量可以表示为： 其中表示最大负荷算到高压侧低压母线电压；x表示电源侧等值电抗；表示需要最大负