1 绪论
1.1概述
无功功率补偿，简称无功补偿，在电子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[3]。
在配电网中电源供给负载的电功率有有功功率和无功功率两种，有功功率是用电设备将电能转换成其他形式能量以保证正常运行所需的电功率，而无功功率也不是无用的功率，在电网中作用也很大。接在电网中的大多数用电设备是利用电磁感应实现能量转换和传递的。如发电机、变压器、电动机等，就是通过磁场来完成机械能与电能之间的转换的。以异步电动机为例，电机从电网吸收的大部分电功率转换成了机械功率从转轴上输出给了机械设备，这部分功率就是有功功率；而电动机还要从电网吸收另外一部分电功率，用来建立交变磁场，这部分功率不是被消耗，而是在电网与电动机之间不断的进行交换（吸收与释放），这就是无功功率。
在电网中没有纯阻性的设备，因而功率因数都在01
之间，而大部分用电设备如电动机、变压器等在运行时因电磁感应原理为建立感应磁场都需要Q＞0的无功功率，此外电网中线路线损、变压器自损（铁损、铜损等）也增加不少无功，无功补偿就是利用电容提供Q＜0的无功来提高功率因数，减少电网输送的无功功率，也就是在电能计量表上减少了电能的消耗，达到节能、降损的目的。
因此，解决无功补偿问题，对提高电能质量，降低电网损耗，节约能源有着极为重要的意义。
1.2课题研究背景
随着科学技术发展和人民生活水平的提高，各种类型用电设备得到了广泛的应用，对电压质量的要求也越来越高。但是，由于配电网结构，运行变化等原因，我国配电网损耗，电压合格率等技术指标与发达国家相比有较大差距。由于电压不合格等原因造成用户电器烧毁的现象仍然存在，而网损过高使得生产的宝贵电能白白浪费，并且影响电力企业的经济效益。
无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，已被广泛应用于各电压等级电网中。合理选择无功补偿，能够有效地维持系统的电压水平，提高电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用，提高设备利用率，无功补偿的合理应用是电力企业提高经济和社会效益的一项重要课题。然而，作为无功补偿的一个重要组成部分，低压网的无功补偿研究，至今仍处在初级阶段[7]。
无功功率是建立交流电、磁场所需的功率，在交流电力系统的设计和运行中，无功功率是一个重要因素。对无功功率的补偿研究是十分必要的，原因如下：1.由于成本的增加，提高电力系统运行效率的要求日益迫切。2.输电网络的扩展已经受到限制。3.远距离输电要求解决稳定性及电压控制问题。4.工业增长的需求和用户电子设备的增多，对供电质量的要求越来越高。5.直流输电系统的应用研究表明，在换流器的交流侧应该进行无功控制。
综合来看，随着电网中用电设备的不断变化，以及非线性负荷、冲击负荷、波动负荷等的存在使得配电网的特性更为复杂，为了适应电网发展的需要，开展无功补偿的研究具有重要意义。
1.3无功补偿的研究现状发展趋势
1.3.1 无功补偿的早期发展
电力系统中的功率应时刻保持平衡，无功功率也不例外。无功补偿装置的主要作用有:
(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)稳定受端及全网电压，提高供电质量。在长距离输电线路中，合理地设置无功补偿装置的位置和补偿容量，能够改善输电系统的稳定性，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有功及无功负载。
同步调相机是早期无功补偿装置的典型代表，它不但能够补偿固定的无功功率，也能够动态地跟踪无功功率变化进行补偿。随着现代控制技术的不断发展，步调相机的控制性能有了较大的改善，设备使用的灵活性也有所提高，但仍属于一种比较陈旧的补偿手段。另一种典型的无功补偿装置是并联电容补偿器。在补偿条件相近
的条件下，并联电容补偿器比同步调相机更为经济，因此，电容器补偿装置得到了非常广泛的使用，但电容器只能补偿固定的无功功率，而且可能因谐波诱发并联谐振。此外并联电抗器也是一种重要的补偿手段，通常是装设在超高压线路和地之间，改善轻载或空载情况下线路的电压水平。
上述三种无功补偿装置的自动化程度偏低，不能对电网运行参数的变化进行判断，需要运行人员在运行过程中进行投切操作，当网络变化频次高时操作较频繁，运行人员会感到吃力，增加了工作量。无功补偿装置的优缺点可以总结为表1.3。
表1.3 早期无功装置比较
1.3.2无功补偿的近期发展
随着电力电子技术的发展，一些新型无功补偿装置开始涌现。1977年，美国CE 公司率先将晶闸管引入到无功补偿装置中，成功研制出静止无功补偿装置 (SVC)，次年又由美国西屋电气公司将静止无功补偿装置投入到电力系统的生产和实践中[16]。静止无功补偿器的特点是采用不同的静止开关投切电容器或电抗器，目前可以作为投切开关的电力电子设备有交流无触点开关SCR、GTR、GTO等，这些器件的响应时间只需10s，比起以断路器做静止开关的传统静止补偿器，反映速度提高约500倍。无论系统处于何种运行方式，静止无功补偿装置都可以在一个周波内完成投切动作，而且可以进行单相调节。基于上述控制速度快、维护简单、成本较低等多方面的优点，使用晶闸管作投切开关的SVC在电力系统中的应用范围越来越广，占据了静止无功补偿装置的主导地位。
静止无功补偿装置可以细化为晶闸管投切电抗器(简称TCR)、晶闸管控制电容器(简称TSC)、机械投切电容器(简称MSC)。在电力工业中，静止无功补偿装置既
可以是以上三种类型单独使用，也可是采用其中两个或多个组成混合装置进行使用，例如晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器混合装置(TCR+TSC)，或者晶闸管投切电抗器与固定电容器混合装置(TCR+FC)以及晶闸管投切电抗器与机械投切电容器混合装置(TCR+MSC)。尽管静止无功补偿装置具有许多优点，但由于晶闸管的关断不能控制，开关器件的工作频率低，使得它对电能质量的补偿能力相对减弱，动态性能难以提高。
静止无功发生器(SVG)属于第三代静止无功补偿技术，也称为静止(STATCOM)，其核心思想是采用电力半导体变流器进行无功补偿[9]。早纪70年代初期便有学者提出这种补偿方案，但直到1976美国学者L.出一套工业界一致认可的实现方案—自换相的桥式变流电路，并于1980年由日本研制出第一台采用强迫换相桥式电路的SVG。此后，世界各国开展了大量的研究和探索，目前有关SVG的研究领域可以分为:SVG的建SVG控制模式研究、SVG结构设计和SVG不对称控制研究等多个方面。
在理论上，根据储能元件的不同，SVG装置可以分为电压型桥式电路和电流型桥式电路两种类型。电压型桥式电路的直流侧采用电容作为储能元件，交流侧通过串联电抗器并入电网；电流型桥式电路的直流侧采用电感作为储能元件，交流侧并联上电容器后接入电网[l7]。但在实际生产中，大多数SVG都是采用电压型桥式电路，通过大功率电力电子器件高频开关特性实现无功能量的变换，摆脱了早期无功补偿装置对大容量电感或电容器件的依赖，更重要的是SVG的调节速度比SVC更快，运行范围更宽，对电压闪变的抑制能力更强，而且在采取多重化、多电平或PWM技术等措施后，SVG补偿电流中的谐波含量大大减小。此外，SVG使用的电抗器和电容元件远比SVC中使用的电抗器和电容元件要小，这将大大缩小装置的体积和成本。
统一潮流控制器(UPFC)是新一代柔性交流输电装置，是可以同时控制节点电压和输电线路有功和无功功率的装置。最早由美国西屋科技中心于1992年提出的，其基本思想是用一种统一的电力电子控制装置，仅通过控制规律的变化，对线路电压、阻抗、相位等电力系统基本参数同时进行控制，从而能分别或同时实现并联补偿、串联补偿、移相等几种不同的功能。与其它无功补偿装置相比，统一潮流控制器(UPFC)控制范围较大，控制方式更为灵活[10,13]。
1.3.3 无功补偿的发展趋势
综合上述这些无功补偿元件，SVC装置的应用和发展较为成熟，学术界对SVC 的研究主要集中在控制策略上，例如模糊控制、人工神经网络和专家系统等智能控制手段被引入SVC控制系统，以提高SVC系统的性能。而对于SVG和UPFC，受到技术和经济的限制，还没有大规模应用，尚处在论证阶段。多数学者认为，随着造价的降低和技术的完善，SVG和UPFC的应用前景非常广阔。电力系统无功补偿技术的发展趋势可以归为以下几方面:
（1）高压系统的要求，在低压系统中该装置的补偿效果比较好,已被广泛应用和接受。但是由于高压系统中的二极管与晶闸管的抗耐电压的能力受到限制，因此大大制约了无功补偿技术在高压系统中的应用。现实生活中，高压线路已成为国家工业化进程和人民生活的重要保障，因此，研究发展适用于高压系统的装置迫在眉睫。
(2)智能发展。随着计算机技术的发展，人们越来越希望可以将计算机技术引入到无功补偿技术中，这样，不但对于装置本身而言可以大大提高其性能参数和工作效率，还可以提高装置的智能性，降低了工作人员的作业难度和危险系数。
(3)一体化进程与多功能化发展。在补偿无功功率的同时，人们寄希望于将滤波和抑制谐波的多项技术综合起来应用于一台装置。这样，可以大大降低城市电网、农村电网和山区电网等安装的成本和操作复杂性，提高工作效率，节省资源，减小电力损失和空间需求。
2 10kV线路无功补偿的方法和必要性
2.1并联电容器补偿无功功率的方法
按无功补偿设备在配电网的安装位置不同，可以将配电网现有的无功补偿方式可分为以下四类:变电站集中补偿、低压分散补偿、杆上无功补偿和无功负荷的就地补偿，如图2.1示。
图2.1 10KV输配电系统各种无功补偿方式示意图
2.1.1 就地补偿
用户终端就地补偿方式就是将0.4kV,6kV,1OkV电压等级的电容器与电动机接，通过断路器、负荷开关、接触器与电动机同时投切的一种补偿方式，主要用于5kW 及以上的电动机无功补偿，特别是年运行小时数比较大(一般大于1000小时)，或电压偏低(如农村电网)，或距离变压器较远的情况，通常用户的补偿投资可在1-2年内全部收回。其优点是：随电动机同时投入，同时退出，不需要频繁调节补偿容量；不需要配套专门操作和保护监控电容器的电气设备；投资少、占地少、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等。使用这种方式是电动机无功补偿的首选方式。运用时必须注意两点:不能过补偿；防止电动机退出运行时产生自激震荡。
它的优点是线损率可减少20%；减小电压损失，改善电压质量，进而改善用电设备启动和运行条件；释放系统能量，提高线路供电能力。缺点是就地补偿通常按配电变压器低压侧最大无功功率需求来确定安装容量，而各配电变压器低压负荷波动的不同时性造成大量电容器在较轻载时闲置，设备利用率不高。
2.1.2杆上无功补偿方式
杆上无功补偿方式又称分散补偿方式或分组补偿方式。杆上补偿方式是将配电
系统所需的无功补偿容量按局部负荷大小进行分配，在10kV配电线路上安装电力电容器进行补偿。由于配电网中大量的无功沿线传输使得配电网网损居高难下。因此采用10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上进行无功补偿，以提高功率因数，达到降损升压的目的。
其优点是:
(1）对于负荷比较分散的用户，有利于实行内部无功分区控制，分区平衡，减少网络中无功电流引起的损耗和电压损失，被补偿网络能较经济运行，体现了无功“分散补偿，就地平衡”的原则；
(2）可增加设备的承载能力，尤其在配电分支线上进行补偿，可以改善输电线路的运行特性，降低损耗，提高电压质量，对于改善我国配电线路过长、负荷率低、有功及无功损耗大、末端电压质量差的状况，是最为经济的可行性措施；
(3）对于分车间考核用电指标的用户，可提高本车间的功率因数，降低产品单耗和生产成本，经济效益好，且其补偿方式灵活，电容器投切时冲击电流较小。
其缺点是:
(1）只能减少10kV配电线路和变压器上的无功负荷，不能减少10KV线路的无功损耗；
(2）由于设备安装地点比较分散，其维护管理的难度比较大，补偿设备的利用率较集中补偿方式低；
(3）如果在车间装设的电容器不能分组投切，则补偿容量无法调整，可能出现过补偿；
(4）分组补偿方式的一次性投资大于集中补偿。
因这种补偿方式具有投资小、回收快、补偿效率较高、便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的长距离配电线路，但是因负荷经常波动，而该补偿方式主要是补偿了无功基荷，在线路重载情况下，补偿度一般是不能达到0.95。由于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置，控制成本高，维护下作量大，受安装环境和空间等客观条件限制等工程问题。
2.1.3低压集中补偿方式
目前国内较普遍采用的另外一种无功补偿方式是在配电变压器380Y侧进行集
中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏不等，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功的就地平衡，对配电网和配电变的降损有一定的作用，也有助于保证该用户的电压水平。这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切的，也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控的。
其优点是:
(1）可以就地补偿专用变或配电变的无功功率损耗，增加变压器所带的有功负荷；
(2）能方便地同电容器组的自动投切装置配套，自动追踪无功功率变化而改变用户总的补偿容量，避免在总的补偿水平上产生过补偿或欠补偿，从而使用户的功率因数始终保持在规定的范围内。在这个意义上讲，可使用户达到最优补偿；
(3）集中补偿有利于控制用户本身的无功潮流，避免受电力网电压变化或负荷变化而产生过大的电压波动。当电压波动超过允许的范围时，可借助于自动投切装置调制母线电压水平，以改善电压质量；
(4）电容器组的基本原理是根据用户正常负荷需要确定的，允许时间长，利用效率高，补偿效益就高，而且低压集中补偿方式在运行维护上较为方便，事故率相对减少，相应地提高了补偿效益。
对配电系统来说，除了专用变压器之外，还有许多公用变压器，而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变压器，其通常安装在户外的杆架上，补偿设备投资大，维护难、控制和管理容易成为生产安全隐患。虽然这种方式能够更好的降低电网损耗提升电压，但是在设备故障、维修不及时的情况下(这样的情况还是比较常见的)，反而大大降低了设备的利用率，使得补偿的效果大打折扣。这样，配电网的补偿度就受到了限制。
2.2 并联电容器补偿容量的计算
电容器的补偿容量与多种因素有关，在不同的条件下，补偿容量的计算方法有很大的差异。一般在补偿容量计算时，需要靠所采用补偿方法、未补偿时的负载情况、电容器接入电网的方式等三大因素。下面介绍集中补偿和分组补偿电容器容量
的计算。
采用集中补偿方法和分组补偿方法时，总的补偿容量可表示为:
av 12(tan -tan )C C Q P β??= (2.4) 若令12tan -tan c q ??=表示电容器补偿率(单位kvar/KW)，则式(2.5)也可以表示
为:
05%-± (2.5) 其中，c p 表示由变配电所供电的月最大有功计算负载(单位kw)； av β表示月平均负载率，取值范围一般在0.7-0.8之间； 1?表示补偿前的功率因数角，对应的1cos ?可取最大负载时的值； 2?为补偿后的功率因数角，可根据电力部门的要求具体确
定，通常其取值范围为0.9-0.95之间； c q 表示每千瓦有功负载需要补偿的无功功
率。
2.3无功补偿对电压损耗的影响
图2.2描述了并联无功补偿的示意图。图中节点1的电压为1u ，节点2的电压为2u ，节点1和节点2之间线路的电阻为R ，电抗为x ，从节点2流出的功率为p+jQ ，无功补偿装置设置在节点2处，其补偿容量为G 。
图2.2并联无功补偿示意图
在线路上的电压降落即是指线路首末两点电压的相量差，由图2.2可知: 1222()u u I R JX U U δ-=+=?+ (2.6)
式中，流经线路的电流相量为I ； 2U ?称为电压降落的纵分量，2U δ称为电压降落
的横分量，它们的计算公式为:
21212cos sin U R X ???=+
21212cos sin U X R δ??=+ (2.7) 式中，2?为节点2流出电流滞后电压的相位角。节点2处的功率j P Q +满足方程:为节点2流出电流滞后电压的相位角。节点2处的功率j P Q +满足方程: 2222j =I cos +j sin P Q U U ??+ (2.8) 将(2.8)中的功率关系代入到式(2.7)中，得到:
2j =jX)S P U R ?=?+?+I （
2U δ=2
PX QR U - (2.10) 通常，把两点间电压绝对值之差称为电压损耗，用U ?表示。
U ?=12U U - (2.11) 当两点之间的相角差不大时，电压降落的横分量非常小，可以近似地认为电压损耗就等于电压降落的纵分量。电压损耗用kV 表示，也可以用线路额定电压的百分数表示。在工程实际中，常需要计算从电源点到负荷点的总的电压损耗，那么电压损耗等于从电源点到该负荷点所经过各串联元件损耗的代数和。
因此，若不计电压降落的横分量，那么未加补偿电容器前线路的电压损耗表示为: 2
U =PR QX U +? (2.12) 增添并联无功补偿装置后，新的电压损耗: 2222
()=C P Q Q X P R U +-? (2.13) 2
a=U U =C Q X U ??-?， (2.14) 由式(2.13)和(2.14)可见，增添并联无功补偿装置后，电压损耗降低了。
2.4无功补偿对有功损耗的影响
仍以图2.2为例，当电流I 流过阻抗为j R X +的线路时，电流在线路的电阻和电抗上产生的功率消耗可表示为:
2j =jX)S P U R ?=?+?+I （ (2.15)
其中，电流I 满足如下约束条件: 22
2
22 =P Q I U + (2.16) 从式(2.16)中可以看出，要降低输电线路的有功损耗，可以增加节点2的电压2U ，或者减小流出节点2的无功功率Q 。
当有容量为C Q 的并联无功补偿装置设置在节点2时，此时有功功率的损耗为: 222
2()=C P Q Q X P R U +-? (2.17) 由式(2.17)可见，通过装设并联无功补偿装置，使得线路上传输的无功功率减小，从而降低了线路有功功率损耗。
2.5 10kV 线路无功补偿的必要性
在额定电压下，实现配电网无功平衡是保证电压质量的基本条件。配电网无功平衡的基本要求是配电网中无功电源可能发出的无功功率应大于或等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。为了保证运行可靠性和适应无功负荷增长，在配电网中应有足够无功功率备用容量。当配电网无功功率得不到合理的配置，可能会使大量无功功率流经长的配电线路，使配电网的某些节点运行电压降低；当输送的功率一定时，由于电压降低，电流就会增大，从而使线路上功率损耗和电压损耗增加；当配电网的无功功率比较充裕，能满足较高的电压水平下无功功率平衡的要求，配电网就能保持较高电压水平下运行；因此应力求实现在额定电压下系统无功功率的平衡，并根据要求进行合理无功功率配置。
对于10kV 配电线路而言，功率因数偏低是普遍存在的问题。据统计，我国等级小于10kV(包括10kV)配电网中的线损占整个系统有功损耗的60%以上，这其中有相当一部分是由于无功功率在配网中的流动引起的。解决这一问题就是要使配电网
无功补偿就在基本完成系统有功功率传输任务的前提下，解决配电网无功功率如何传输和供给的问题，在满足系统安全可靠供电的基础上，改善电能质量并降低网损。提高10kV线路功率因数的目的在于:降低有功损耗和提高电压合格率。
我国配电网的发展相对比较落后，先进电力系统控制技术的使用也十分有限，而且配电网在规划的过程往往不能和地区经济发展完全匹配。特别是最近几年来，居民生活用电高速增长，电网公用变压器容量越来越大，生活用电感性负载越来越多。与此矛盾的是，电网改造期间安装的低压无功补偿装置由于受装置设计、安装、元器件质量问题及操作、维护等影响较大，许多装置安装投运后不能正常运行等一系列的技术、经济、政策原因。因此，配电网功率因数偏低的问题将长期存在。
针对现状，急需研究充分利用现有设备和技术资源，解决以上问题，提高功率因数，保证电压质量，提高电力系统的稳定性和安全性，减少资金和设备浪费，充分发挥电力生产部门的经济效益。
3 10KV 输电线路的最优补偿
我国从变电所到用户负载的供电线路大多是10kV 线路,其负荷沿主干线大致是均匀分布，在配电线路的什么位置进行补偿，补偿的容量多大，是在进行补偿以前需要研究的重要问题。下面就10KV 线路进行无功补偿的补偿容量、最佳安装位置进行探讨。
3.1 无功补偿容量的确定
无功补偿的性能指标主要有:功率因数、线损、电压、补偿经济当量。下面分别以这几个性能指标进行无功补偿容量的计算。
3.1.1 以功率因数为指标计算无功补偿容量
根据《电力系统电压和无功电力技术导则》[21]，对处于正常网内的电力用户功率因数作如下规定:高压供电的工业用户，功率因数为0.9以上，其他100kVA 及以上的电力用户，功率因数为0.85以上.当用户自然功率因数达不到这一标准时，必须装设无功补偿装置使其达到标准。
具体计算方法:
（1）当能给出补偿后的期望功率因数为2cos ?时，计算补偿容量 )1cos 11cos 1(
)(2
21221---=-=????P tg tg P Q C (3.1) 其中 : C Q --所需补偿容量(kvar)
P --最大负荷日平均有功功率(kw) 1cos ?--补偿前功率因数
（2）能给出补偿后的期望功率因数?cos 是一个范围（32cos ,cos ?? )时，计算补偿容量:
)1cos 11cos 1()1cos 11cos )1(3
2122212---≤≤---????P Q P C 3.1.2以降低线损计算无功补偿容量
线损是电力网经济运行的一项重要指标，在电网上进行无功补偿主要目的是降低线路损失.按降低线损确定补偿容量的计算方法在实际补偿计算中用得不多，但
它可以说明补偿容量与线损降低率之间的关系，具有一定的实用价值。
具体计算方法:
如设补偿前流经电力网的电流为1I ，其有功、无功分量为R I 1和X I 1，则
X R I j I I 1.
.11.-=，若补偿后，流经网络的电流为2I ，其有功、无功分量为R I 2和X I 2，则X R I j I I 2..22.-=。补偿后，有功分量不变，故有R R I I 21=。
补偿前的线路损耗为 R I R I P R 21
121)cos (33?==? 补偿后线路损耗为 R I R I P R 22
222)cos (33?==? 补偿后线损降低的百分值为
%100cos cos 1%100%221121????????????? ??-=???-?=???P P P P S
而补偿容量:
()
()
()
2121122113sin sin 33??????tg tg P tg tg UI I I U I U Q R X C -=-=-=?= 因此补偿容量与式(3.1)是一致的。
3.1.3以电压为指标计算无功补偿容量
根据《电力系统电压和无功电力技术导则》对处于正常网内的电力用户电压作如下规定: 1OkV 用户电压允许偏差应在额定电压的17%；以电压为指标计算无功补偿容量，一般适用于配电线路末端，供电电压较低，或者因所带负荷过重、导线细的电网。
具体计算方法:
（1）补偿前，网络电压表达式计算为2
21U Q PR U U X ++=，补偿后，电源电压1U 不变，变电所母线电压2U 升到'2U ，且'2
'21)(U X Q Q PR U U C -++=，所以，
'2
2'2U X Q Q U U U C C
-=-=? ，X U U Q C ?='2
（2）计算补偿容量∑C Q ：X
U U Q Q L
L
C C 13333'2???==∑ 3.1.4以无功补偿经济当量为指标计算无功补偿容量
补偿前线路的有功功率损耗为 322
2110-?+=?R U Q P P C
L 补偿后有功功率损耗为 322
2210)(-?-+=?R U Q Q P P C C L
有功损耗的减少值为 322110)
2(-?-=?-?=?R U Q Q Q P P P C C C L L L 无功经济当量的意义是当线路投入单位补偿容量时，有功功率的减少值，即C
L b Q P C ?= 当采用补偿当量来计算补偿容量时，可将线路分成n 段，算出每段的有功损耗值，
即
3210)2(-?-=?c
i ci i ci U R Q Q Q P 式中：ci Q --第i 段线路的补偿容量
i Q -- 第i 段线路的无功功率
i R -- 第i 段线路的电阻
则n 个线段有功损耗的减少的总值为 31210)2(-=?-=?∑∑n i c i ci i ci i U R Q Q Q P
因此，补偿容量为 b
i C C P Q ∑=
3.2 无功补偿位置的确定
3.2.1 建立配电线路的数学模型
10KV 输配电线路的负荷点较多，可认为是均匀的线负荷，设一配电线路主干线长为L ，
图3.1 补偿前输配电线路模型
图3.2补偿后输配电线路模型
导线单位长度的电阻为k ，补偿前线路始端的无功负荷电流为I ，并设定正方向向右。如图3.1所示。则线路任意一点的无功电流为L X I I i /?-=，X 指该点到线路始端的距离，L X ≤≤0；在线路中某一点A 进行补偿，补偿后线路始端无功负荷电流为1I ，距离线路始端为1L ，距离末端为2L ，如图3.2。
补偿点A 后，2L 段始端的无功电流为22I ，1L 末端的无功电流为22I ，则有以下关系：
21222I I I += 21I I I += L L I I I /1121?-=
各段1L ,2L 上任意一点的无功电流可表示为：
L X I I i /111?-= （110L X ≤≤）
L X I I i /2222?-= （220L X ≤≤）
1X 指该点距线路首端的距离；2X 指该点距A 点的距离。
3.2.2 补偿后电能损耗分析
电流在线路上引起的损耗即电流在整个线路电阻上的积分，因此，无功电流在1L 、2L 上的损耗1P ?、2P ?分别为：
()??-==?1100211211/L L dx L IX I k kdx i P
()??-==?21002222222/L L dx L IX I k kdx i P 分别将以上积分并化简得到： (
)223121112113//L I L L IL I L I k P +-=? （3.1） ()
22322
222222223//L I L L LL I L I k P +-=? （3.2） 又因为：
21I I I -= 12L L L -= 222I I = 221I I = ()L L L I L L I I //111-=?- （3.3）
将(3-3)式分别代入(3-1)、3-2)式，得到：
()2312221221222121212213/33363L L I I I LL I LL L I L L IL I L I L k P ++-+-=? （3.4）
()
23122122123223/33L L I LL I L L I L I k P -+-=? （3.5） 因此线路上的总损耗21P P P ?+?=?，由(4)+(5)得到：
()
2312122323122122212121223/323363L L I L L I L I L I II LL L I L L IL I L I L k P --++++-=? （3.6） 可以看出，上式中P ?是2I 、1L 的函数，为了求得△P 的最小值，我们分别求P ?对2I 和1L 的偏导数并化简，由于在函数取得极值时的偏导数为0，便得到以下等式： P ?对2I 求导得到：
022*******=-+L IL L L L I LL （3.7）
P ?对1L 求导得到：
022*******=-+L II II LL L I （3.8）
将(3-8)式化简后得到：
L L L I I /)(212-= （3.9）
将(3-9)式代入(3-7)式得到：
3/21L L =，所以 3/2L L =，3/22I I = (3.10)
3.2.3 理想状态电压损失校验
根据以上确定的结果，在配电线路中，补偿以前由无功电流引起的线路电压损失为：
()2//00kIL dx L IX I k ikdx U L
L =-==??? （3.11） 补偿以后，21L 为负值，即方向向左，线路中出现了两个电压较低点，第一个为1L 的中点，第二个为线路的末端。
由无功电流引起的线路中点对首端的电压降落为：
18/3
L/01kIL kdx i U ?==? 因为21I 的表达式L L I I I /1121?-=，所以，A 点对L 1中点的无功电压降落为
18/kIL ，因此A 点对线路首端的无功电压降落为0。线路末端对A 点的电压降落：
18/3
L/022kIL kdx i U ?==?末 因此，补偿后线路上由无功电流引起的电压降落最大的点有两个，分别为线路的末端和1/3处，电压降落为18/kIL 。
3.2.4 补偿方案的确定
由以上分析得知，多负荷点的10kV 配电线路的补偿位置一般可考虑在主线路上补偿,应在配电线路距首端2/3处，补偿的容量应为无功负荷的2/3。在确定具体某一条配电线路的补偿时，应充分调查该线路的平均无功负荷和最小无功负荷，这些数据可以从运行日志中获得。当线路的最小无功负荷小于平均无功负荷的2/3时，考虑到无功不应倒送，可固定安装的补偿装置，但应按最小无功负荷确定补偿容量。当线路中有较大无功负荷点时，除应考虑与线路始端的距离外，也应考虑大的无功负荷点。选择电容器时应考虑电容器的过电压能力，耐受短路放电能力、涌流，以及运行环境和电容器的有功损耗等因素。
4 无功补偿和谐波治理的工程实例研究
4.1 1OkV配电网结构及参数
某电力公司上兰村518上兰线10kV线路如图4.1所示，该配电线路长度13.1km，导线型号LGJ一70，主要工业负荷为中频炉、中北大学、纸厂。上兰村没有安装无功补偿装置，平均功率因数0.79。
4.2 1OkV配电网存在的问题
上兰村上兰线的特点是:线路较长，负荷比较重，线路末端电压较低，而且昼夜波动较大。该线路功率因数偏低，造成大量的线路损耗，而且谐波比较严重，对电器设备的安全运行构成危害。该线路已出现部分电能表烧毁现象，电能表内部0.47件/30OVA的电容严重烧毁，谐波会引起该电容及其旁边电阻严重发热，最终导致烧毁。
对线路数据进行测量，测试结果如下:
上兰村10kV侧电压谐波畸变率最大值为12.04%，95%概率值最大为7.392%，大于国标规定的4%限值。电压偏差最大值18.09%，5次、7次谐波较大，5次谐波12.77A，7次谐波5.79lA。
4.3方案设计与效果分析
4.3.1方案设计
518上兰线线属于典型的长线路供电末端电压随负荷变化较大的情况，目前解决这类问题主要有三种方法，一是采用调压器直接对电压进行升高或者降低；二是在线路末端串联电容器改变线路感抗，从而调整线路电压；三是采用滤波补偿装置通过对无功的调整来调整电压。
调压器是解决电压问题的最有力方式，但由于该线路负荷较大，安装调压器需要设备容量较大，造价很高。518上兰线谐波比较严重，在重谐波环境下调压器比较容易损毁。而且调压器只能解决电压问题，对于线路损耗及谐波烧毁电器设备没有作用，其本身也容易被谐波损毁。
串联电容器可以使末端电压提高，减小电源点与负荷点之间的电气距离，减小无功损耗，而在这种严重谐波环境下也不适合采用串联补偿的方式。滤波补偿装置可以有效的改善线路的电压波动情况，减小电压的损失，提高线路电压，而且使昼夜电压变化变小，而且其能有效的滤除电网谐波。安装滤波补偿装置可以改善电压质量，节能降损，而且可以滤除谐波，保护电器设备的安全运行。
上兰村变518上兰线10kV 线路上谐波源众多，总容量比较大，而且容易形成谐波的叠加，对系统危害很大。如果在变电站上一套滤波装置，谐波虽然不流过变电站，但是依然对线路安全造成危害。因此要保证线路上的供电质量，必须在10kV 线路谐波源的附近进行治理，采用滤波补偿不仅可以滤除谐波，使谐波流入电网，而且还可以补偿无功，提高线路功率因数。而且线路供电半径大，造成打压偏差过大，白天电压过低，晚上电压太高，晚上基波电压较高非常容易引起损坏用户及电能表中的储能元件，造成家用电器及电能表的烧毁。因此建议采用滤波补偿装置，提高功率因数，稳定系统电压，达到节能降损的目的并滤除电网谐波，保护电器设备的安全。
4.3.2无功补偿及理论分析
线路上的电压降主要是由有功电流、线路电阻、无功电流、线路感抗共同决定的: P Q L U I R I X ?=+ (4.1) 其中，P I 表示有功电流；R 表示线路电阻；Q I 表示无功电流；L X 从表示线路感抗。
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。
目录 1产品功能简介 (1) 2产品型号及含义 (3) 3使用条件 (3) 4技术参数 (4) 5面板图示 (6) 6投切判定 (8) 7基本操作 (9) 7.1初始运行 (10) 7.2自动运行 (11) 7.3参数设置 (15) 7.4手动投切 (24) 7.5其它 (25) 8超限及警报信息 (26) 9设备通讯 (27) 10注意事项 (28) 11接线图示 (29)
12外形及开孔尺寸 (30) 1产品功能简介 JKW-18J无功补偿与配电监测控制器，是依据JB/T9663—1999标准及城乡电网改造的技术条件而设计开发的一种新型控制器，具有无功补偿、数据采集、通讯、电网参数分析等功能，适用于交流50Hz、0.4kV低压配电系统的监测及无功补偿控制。 本产品具有以下功能： （1）数据采集 ●电压；电流；功率因数 ●有功功率；无功功率 ●有功电度；无功电度 ●频率；电压谐波；电流谐波 ●日电压、电流最大值、最小值； ●有关数据存储多达60天 （2）数据通讯 具有RS232通讯接口，通讯方式可采用现场采集或远程采集，配备无线转接模块可近距离（50米以内）无线抄收数据。
（3） 数据管理 基于WINDOWS2000/XP 操作平台，通讯数据自动生成各种报表、曲线及棒图。 （4） 无功补偿 ● 取样物理量为无功功率，无投切振荡、无补偿呆区； ● 输出多达18路； ● 电容器投切执行元件采用固态继电器。 （5） 运行保护 ● 两相失电时，不影响数据的采集、存储、通讯。 ● 对过压、欠压、缺相及谐波、零序进行报警并做出相应动作。 （6） 显 示 ● 采用128×64背光液晶显示器 ● 全中文人机对话界面 ● 实时显示电网有关参数 ● 直观显示预置参数 2产品型号及含义 3使用条件 板前接线型 JK W —18 J Q
第三章 负荷计算及无功补偿 广东省唯美建筑陶瓷有限公司 刘建川 3．1 负荷曲线与计算负荷 负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位） 日负荷曲线 年负荷曲线 年每日最大负荷曲线 年最大负荷和年最大负荷利用小时数 3．1．2 计算负荷 计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。 3．2 用电设备额定容量的确定 3．2．1 用电设备的一作方式 （1）连续工作方式 在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。 （2）短时运行工作制 （3）断续工作制 用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即 *100%%100%0 t t T t t ε==+ 暂载率亦称为负荷持续率或接电率。根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。 3．2．2 用电设备额定容量的计算 （1）长期工作和短时工作制的设备容量 等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。 （2）重复短时工作制的设备容量 ○ 1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功 率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量 εN 为铭牌暂载率
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
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摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。 关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言 供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。 用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率 有功功率
智能无功补偿器用户手册 青岛盘古电气有限公司 2009年10月20日
智能无功补偿器用户手册 1.产品概述 PGC / PGZ系列低压无功补偿控制器是本公司最新研制成功的高新技术产品，其采用了新型控制技术和高速微处理芯片，具有体积小、外形合理美观、功能完善、抗干扰能力强、运行稳定可靠、补偿精度高等优点，是目前国内同类无功补偿控制器中，性价比较高的产品之一。产品可配套无功补偿装置，用于补偿电网无功功率，提高功率因数，降低线路损耗，提高电网的供电质量和负载能力。 根据用户需求，产品从功能上分为共补型（PGC）和混补型（PGZ）两种型号。从控制投切路数上分为：4路、8路、12路、16路四种规格。 2.执行标准 装置中的所有电器元件均符合以下国家标准或行业标准： JB/T9663－1999 低压无功功率自动补偿控制器 DL/T 842－2003 低压并联电容器装置使用技术条件 DL/T 597－1996 低压无功补偿控制器订货技术条件 3.使用条件及适用范围 1 本产品适用于220V/380V低压配电网络，户内使用。 2 海拔不超过2500米。 3 环境温度-40℃～+60℃。 4 相对湿度 40℃时不超过95%。 5 工作周围环境无明显导电性尘埃及无易燃、易爆介质及腐蚀性气体。 6 安装地点无剧烈振动，不受阳光直接照射，无雨雪侵蚀。 7 工作电源工频为50Hz，电压幅度波动不超过额定值的±20％。 4.技术参数及说明 额定工作电压： 220V±20% 50Hz 额定工作电流：≤ 5A 50Hz 输出继电器容量： AC220V 10A 功率因数测量精度： 0.5级 投切延时： 1秒～9999秒 控制回路：可设定（最大16路） 外壳防护等级： IP40 5.主要功能及特点 功能： □电容组投切状态指示。 □电容预投入、预切除；电网过压、欠流故障指示。 □电力参数可选择显示（功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率）。 □控制器补偿类型：
xyJKFG智能无功补偿控制器使用说明书 您的位置：首页>> 产品展示>> 详细介绍 产品编号：产品名称：规格：产品备注： xyJKFG智能无功补偿控制器 台 xyJKG智能无功补偿控制器 产品类别： 低压产品 产品说明 成都星宇节能技术股份有限公司 非常感您选择了我们的产品! 使用之前请仔细阅读并妥善保管本说明书 目录一简述1 二技术指标1 三型号说明2 四面板功能及显示说明2 五操作说明3 六接线说明7 七调试说明9 八安装说明9 九产品目录10 注意事项10 一简述 xyJK系列智能无功补偿控制器是将人工智能成功运用于低压配电设备控制系统中，于是无功型的控制器，其控制功能的完备，使补偿效果达到了最佳的状态。当控制物理量
为无功功率(Q)时能兼顾功率因数，较完善的解决了功率因数型控制器的缺陷，在运行中既能保证线路系统稳定、无振荡现象出现，又能兼顾补偿效果，将补偿装置的效果发挥得淋漓尽致；当线路在重负荷时，如果cosφ已达到，只要再投一组电容器不发生过补，也还会再投入一组电容器。当线路无电流互感器时，控制物理量转为电压(U)，此时能根据当地的电压高低自动调节电压。 二技术指标 2．1 产品引用标准 GB/T15576-1995 低压无功功率静态补偿装置总技术条件 DL/T597-1996 低压无功补偿控制器订货技术条件JB/T9663－1999 低压无功功率自动补偿控制器 2．2 环境条件 环境温度：工作时-25℃～70℃；极限、运输、储存时-40℃～80℃ 相对湿度：40℃时20%～90%；50℃时90% 大气压力：kPa～ 2．3 电源工作电压：220V±20%；频率50Hz±5%；正弦波形总畸变率≤5% 2．4 电压输入模拟量：380V 2．5 测量精度
没目标数值怎么计算？ 若以有功负载1KW，功率因数从0.7提高到0.95时，无功补偿电容量： 功率因数从0.7提高到0.95时： 总功率为1KW，视在功率： S＝P/cosφ＝1/0.7≈1.4(KVA) cosφ1＝0.7 sinφ1＝0.71(查函数表得) cosφ2＝0.95 sinφ2＝0.32(查函数表得) tanφ＝0.35(查函数表得) Qc＝S(sinφ1－cosφ1×tanφ)＝1.4×(0.71－0.7×0.35)≈0.65(千乏) 电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理. 计算示例 例如：某配电的一台1000KVA/400V的变压器，当前变压器满负荷运行时的功率因数cosφ =0.75， 现在需要安装动补装置，要求将功率因数提高到0.95，那么补偿装置的容量值多大？在负荷不变的前提下安装动补装置后的增容量为多少？若电网传输及负载压降按5%计算，其每小时的节电量为多少？ 补偿前补偿装置容量= [sin〔1/cos0.75〕－sin〔1/cos0.95〕]×1000=350〔KVAR〕安装动补装置前的视在电流= 1000/〔0.4×√3〕=1443〔A〕 安装动补装置前的有功电流= 1443×0.75=1082〔A〕 安装动补装置后视在电流降低=1443-1082/0.92=304 〔A〕 安装动补装置后的增容量= 304×√3×0.4=211〔KVA〕 增容比= 211/1000×100%=21% 每小时的节电量〔304 ×400 ×5% ×√3 ×1 〕 /1000=11 (度) 每小时的节电量(度)
正泰nwk1-G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 - 0 -
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。 - 1 -
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/441459808.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）。 - 2 -
1、无功补偿需求量计算公式： 补偿前：有功功率：P 1= S 1 *COS 1 ? 有功功率：Q 1= S 1 *SIN 1 ? 补偿后：有功功率不变，功率因数提升至COS 2 ?， 则补偿后视在功率为：S 2= P 1 /COS 2 ?= S 1 *COS 1 ?/COS 2 ? 补偿后的无功功率为：Q 2= S 2 *SIN 2 ? = S 1 *COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ? 补偿前后的无功差值即为补偿容量，则需求的补偿容量为： Q=Q 1- Q 2 = S 1*( SIN 1 ?-COS 1 ?*SIN 2 ?/COS 2 ?) = S 1*COS 1 ?*(1 1 1 2 - ? COS —1 1 2 2 - ? COS ) 其中：S 1-----补偿前视在功率；P 1 -----补偿前有功功率 Q 1-----补偿前无功功率；COS 1 ?-----补偿前功率因数 S 2-----补偿后视在功率；P 2 -----补偿后有功功率 Q 2-----补偿后无功功率；COS 2 ?-----补偿后功率因数
2、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在30%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*30%，则： 0.3= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.749 即：当起始功率因数为0.749时，在补偿量为30%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。 3、据此公式计算，如果需要将功率因数提升至0.9，在40%无功补偿情况下，起始功率因数为： Q=S*COS 1?*(1112-?COS —112 2-?COS ) 其中Q=S*40%，则： 0.4= COS 1?* (111 2-?COS —19.012-) COS 1?=0.683 即：当起始功率因数为0.683时，在补偿量为40%的情况下，可以将功率因数正好提升至0.9。
电容补偿柜的电容容量如何计算 电容补偿柜的电容容量如何计算?（此文章讲的很透彻，很好的一篇文章）电网中由于有大功率电机的存在，使得其总体呈感性，所以常常在电网中引入大功率无功补偿器（其实就是大电容），使电网近似于纯阻性，Kvar就常用在这作为无功补偿电容器的容量的单位。 补偿电容器：主要用于低压电网提高功率因数，减少线路损耗，改善电能质量 电容器容量的换算公式为（指三相补偿电容器）： Q=√3×U×I ; I＝×C×U/√3 ; C=Q/×U×U) 上式中Q为补偿容量，单位为(Kvar)，U为额定运行电压，单位为(KV)，I为补偿电流，单位为(A)，C为电容值，单位为(F)。式中＝2πf/1000。 1. 例如：一补偿电容铭牌如下: 型号: , 3: 三相补偿电容器; 额定电压:; 额定容量:10Kvar ; 额定频率:50Hz ; 额定电容:199uF (指总电容器量，即相当于3个电容器的容量)。额定电流: 代入上面的公式，计算，结果相符合。 2. 200KVA变压器无功补偿柜匹配电容多少最合理? 一般来说,对于电动机类型的功率负荷,补偿量约为40%,对于综合配电变压器,补偿量约为20%. 如果知道未补偿前的功率因数,那么根据公式即可以算出具体的补偿量。 3. 例如：有电机12台，的电机4台，11KW的电机2台，500型电焊机15台，由于有用电高峰和低谷，在低谷时动力可下降30%，我现在用无功补偿柜里的电容器有4块14Kvar的，6块40Kvar的。据说匹配不合理，怎么样才能匹配合理。另外补偿器的读数在多少时最合适时没有罚款有奖励。 一般来说,配电变压器的无功补偿容量约为变压器容量的20%～40%，对于200KVA的配电变压器,补偿量约为40Kvar～80Kvar。准确计算无功补偿容量比较复杂，且负荷多经常变化，计算出来也无太大意义。一般设计人员以30%来估算，即选取60Kvar为最大补偿容量，也就是安装容量。电容器补的太少，起不到多大作用，需要从网上吸收无功，功率因数会很低，计费的无功电能表要“走字”，记录正向无功；电容器补的太多，要向网上送无功，网上也是不需要的，计费的无功电能表也要“走字”，记录反向无功；供电企业在月底计算电费时，是将正
JKF系列分相无功补偿控制器使用说明书 1、概述 关于本说明书 本说明书旨在指导用户进行JKF系列分相无功补偿控制器的安装和操作。在使用该产品之前，请认真阅读本说明书，并予以妥善保管。控制器只有在正确地设置了参数后，才能正确可靠地使用。 安全性 1）该控制器的安装、维护和操作需由具有相关专业知识和技能的人员进行。 2）确保该控制器的工作电压在AC220V±20%、50HZ±10%范围内。 3）不要随意打开控制器的外壳，以防触电。 4）在断开与控制器连接的电流互感器之前，要确定该互感器已进行了短路或并联了另一个足够小阻抗值的负载。 使用条件 1）环境温度：-25℃至+65℃ 2）海拨高度：不超过2000M 3）大气条件：空气湿度不超过90% 4）环境条件：介质无导电尘埃 2、技术参数 执行标准：电力工业行业标准《 DL / T 597—1996 》 基本参数 工作电压：AC 220V±20％50Hz ± 10% 取样电压：AC 三相四线220V±20％50Hz ± 10% 取样电流：AC 三相0－5A 输出路数：最多16路 输出电平：直流电压DC12V，共正极（特殊规格可提供继电器输出） 本机功耗：≤12V A 测量灵敏度：100mA 测量精度：电压：0.5级电流：0.5级功率因数：0.5级有功功率：1.0级 无功功率：1.0级频率：0.1级 外形尺寸：144?144?110mm 安装开孔尺寸：138?138mm 技术特点 1）控制物理量：无功功率，无补偿呆区，小负荷不产生投切振荡。 2）编码投切功能：可实现循环投切和多种编码方式。 3）可实现全三相共补，全分相补偿，三相与分相混合补偿。 3、液晶显示屏及按键面板示意图 A. 液晶显示屏 1.输出路数 2.电气参数 3.工作状态 4.数字显示 5.控制模式
无功补偿装置容量怎么计算？ 大家都知道，专变用户在消耗电网有功的时候，如果消耗有功功率较少，消耗无功功率较大，直接导致功率因数过低。功率因数低除了用户的力率调整电费受到影响，对电网也会造成危害。因此无功功率对供电系统和负载的运行都是十分重要的。 大部分用户的负载元件的阻抗基本都是呈感性，感性负载消耗的无功只能从电网中获取，显然就加大电网的损耗。解决的方式就是就地平衡无功，加装无功补偿装置。那么无功补偿装置的容量应该怎样计算呢？ 本文主要介绍两种无功补偿装置容量的计算方法 ① 给功率因数低的用户计算无功补偿 ② 对新增客户配置无功补偿装置 01 计算公式 公式中： P：实际的有功功率； Q1：没有加装无功补偿之前的无功功率； Q2：并联无功补偿运行之后的无功功率； Qj：需要补偿的无功功率； 案例： 假设某专变用户的变压器容量是630KVA，功率因数每个月均为0.6左右，导致该用户的力率调整电费被考核，现需要将功率因数提高到0.9左右，需要配置多大的无功补偿装置？
目前市场上的无功补偿装置容量规格有100、134、150、167、200、234、250、267、300、334、350、367、400、434、450、467、500、534、550、567、600等几种，因此加装334kvar自动投切装置比较合理。 02 对于新增加的负荷，简单来讲是不知道没有无功装置时的功率因数，通常来讲用情况一的方法是没有办法计算的，因为缺少一个已知参数。因此，这就需要我们引入一个经验值。 对于专变用户而言，供电局一般规定功率因数达到0.9才不被考核，而同一台630kW 的变压器，用户的实际负荷不同，配置的无功补偿装置也是不一样的。通常情况下，我们取变压器容量的30-40%。 案例： 假设某新增加专变用户的变压器容量是630kVA，需要配置多大的无功补偿装置？ 如果电机负载比重不大 Q=S×30%=630(kVA)×30%=189kvar 加装200kvar自动投切装置比较合理 如果电机负载比重较大 Q=S×40%=630(kVA)×40%=252kvar 加装250kvar自动投切装置比较合理 以上为个人肤浅的介绍，基本是按照低压侧补偿的方式。实际无功补偿装置的配置与计算较为复杂，负荷性质千千万万，不能一概而论。精确的配置需要详细计算每个单
无功补偿快速配置操作说明 1、可根据不同客户输入“项目名称”； 2、根据已知情况选择配置方案计算方法，具体可选择以下四种： 选择不同的计算方式，右边的对话框会相应的变化，在对应的对话框中输入需要的参数。 2.1根据主变容量及补偿比例计算 2.1.1变压器的额定容量 变压器容量可以选择，也可以自己输入，选择“其他”时将变压器容量输入到下面的文本框里； 2.1.2无功补偿占变压器容量的比例 无功补偿比例可以选择，也可以自己输入，选择“其他”时将比例值输入到下面的文本框里； 2.1.3分相补偿占总补偿容量的比例； 需要分相补偿的场合，输入合理的比例值，不需要时可以选择“无”； 2.2根据主变容量及负载率计算 2.2.1变压器的额定容量 额定容量可以选择，也可以自己输入，选择“其他”时将变压器容量输入到下面的文本框里； 2.2.2负载率 根据现在配置的负载，估算出负载占总变压器的比例值，可以根据下拉框进行选择； 也可以选择“其他”把比例值输入到下面的文本框里； 2.2.3补偿前的功率因数值输入 输入没有投入无功补偿时的原始功率因数值； 2.2.4分相补偿占总补偿容量的比例 需要分相补偿的场合，输入合理的比例值，不需要时选择“无”； 2.3、根据现场电压、电流参数计算 2.3.1根据现场测得的电压、电流、功率因数，填入对应的文本框内； 2.3.2选择目标功率因数，可以补偿到1.0；选择“其他”可输入目标功率因数； 2.4、现场三相电压、电流参数计算 2.4.1根据现场测量到A、B、C三相的电压、电流、功率因数值，填入到对应的对 话框； 2.4.2选择目标功率因数，可以补偿到1.0；选择“其他”可输入目标功率因数； 3、控制器的选择，现在只可以选择一种“TDS-1531”； 4、判断负载为“快速负载”还是“平稳负载”； 4.1平稳变化，可使用一般无功补偿电容即可； 4.2快速变化时，需要在后面的文本框内输入快速变化的无功值。 这个值为三相快速变化的总无功； 只能看到单相无功时，则输入值=最大单相变化无功值*3； 4.3三相平衡时，选用快速共补；三相不平衡是优先使用快速分补进行补偿；
JKWN型配电监测无功补偿控制器 使用说明书
第1章概述...................................................................................... １ 1.1产品概述................................................................................. １ 1.2执行标准................................................................................. １第2章主要技术指标及功能 .............................................................. ４ 2.1使用条件................................................................................. ４ 2.2运输、贮存条件 ..................................................................... ４ 2.3系统平台................................................................................. ４ 2.4功耗......................................................................................... ４ 2.5外观与结构............................................................................. ５ 2.6安全性能................................................................................. ５ 2.7模拟量接入............................................................................. ５ 2.8采集测量功能......................................................................... ５ 2.9数据统计分析功能 ................................................................. ７ 2.10事件记录与报警功能 ........................................................... ９ 2.11通信................................................................................... １１ 2.12远程管理功能 ................................................................... １３ 2.13自诊断功能....................................................................... １４ 2.14安全防护功能 ................................................................... １４第3章运行及操作方法.................................................................. １５ 3.1控制面板............................................................................. １５ 3.2工作状态指示..................................................................... １５ 3.3正常开机后液晶屏显示样式如下：.................................. １５ 3.4参数设置及查看 ................................................................. １６ 3.5查看数据............................................................................. ２７第4章安装及接线.......................................................................... ３１ 4.1 外形及安装接线图 ............................................................. ３１ 4.2 其他接线端子 ..................................................................... ３２
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 2、2、1 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 1U1、U3接B相、C相。（见图1、图2） 2、取样电流端I12A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 七、面板功能键
1)2) 3)八、 调试 首先确认补偿器型号，按接线图要求对应接线，取样电压电流相序是否正确，取样电流应大于150mA,然后整机接通电源，智能控制器即置于自动运行状态，并按出厂预置参数（COS φ，延时，过压）来控制电容器组的投切。当需要改变以上参数时，可利 用面板三个轻触按键完成参数的设定，具体步骤如下： 举例：如要求COS φ设定为0.92，每路投切延时时间为18秒，过压切除电容器的过压保护值为420V 。 操作：1、首先按设定键，使COS φ设定指示灯亮，此时面板数字COS φ表显示原设定值，根据需要按键或键，使设定 值显示为0.92。 2、按键，使延时设定指示灯亮，此时数字COS φ表显示原延时设定值，根据需要按键或键，使设定值显示为18秒为 止。 3、按键，使过压设定指示灯亮，此时数字COS φ表显示原过压设定值，根据需要按键或键，使设定值显示为420V 为 以上三个参数设定后，按键使自动运行指示灯亮，本机进入自动运行，并按以上设定的参数控制电容器组的投切，如若三个 手动运行：通过按键使手动运行指示灯亮，按键能逐级投入电容器组，按 消除投入：按键，使消除投入指示灯亮，这时按下键或秒内仍不按 2电压取AC 33秒切 41、显示“，可能是 2 3的相位。用万用表交流3+电 4宽。 5、不便判断问题出在控制器还是出在外接线路时，可换一台控制器。如出现相同的故障现象，请您务必按以上提示检查外接 线路。 十一、其它 1、整机的保证使用期限自制造厂发货日期起12个月，在此期限内当用户按本说明书规定使用，且在封、印完好的情况下，发 现不符合说明书的技术要求时，制造厂负责免费保修和更换。 2、附件：安装夹件1套，说明书1份，合格证1张。 浙江正泰电器股份有限公司电容器公司 2006年3月10日
1.概述 NWKL1智能型无功补偿控制器（以下简称控制器）是低压配电系统补偿无功功率的专用控制器，依据机械工业标准JB/T9663-1999及电力行业标准DL/T597-1996设计，其取样物理量为无功电流，有二种规格（最大6回路和最大10回路）。可与各型号的低压电容柜、屏配套使用，具有功能完善，抗干扰能力强，运行稳定可靠，补偿精确，无投切振荡及补偿呆区，是低压配电系统平衡无功功率的理想产品。 型号及其含义： 输出回路规格 产品设计序号 控制物理量L—无功电流 智能型低压无功补偿控制器 正泰集团企业代号 2.功能特点 2.1实时显示配电系统状况，包括测量和显示（感性或容性）功率 因数，无功电流。实时显示电容屏工作状态，如过电压保护状 态，电容屏各回路投入或切除状态。
2.2自动识别取样信号极性，无极性接错之虑。 2.3用户的设定参数在系统停电及控制器复位时不会丢失，复电后 控制器采用停电前所设定的参数延时进入自动运行状态。2.4具备过压反时限功能，即自动运行中当电压超过第一门限值 （参数显示代号E）时，将闭锁回路不再投入电容器组，当电压超过第二门限值（E+10V）时，将以5秒/组的速度切除已投入的电容器组，当电压超过第三门限值（E+20V）时，将以2秒/组的速度切除已投入的电容器组。 2.5确保电容器完全放电功能。即切除后再投入同一组电容器需要 延时180秒后再执行，先投先切，后投后切，循环控制，保证了电容器的充分放电和电容器组运行的均匀性。 2.6具备配电系统负荷超低判别和封锁功能，防止投切振荡。2.7延时调节功能，20-60秒的延时时间调节范围（另有供调试或 手动时用的2秒延时）。 2.8取样电流互感器变比设定功能：设定范围100/5~4000/5 2.9投入门限：无功电流，设定范围为3~90A，当配电系统感性无 功电流大于设定值时控制器自动投入一组电容器。 切除门限：功率因数，设定范围为0.98~1.00，当配电系统功率因数超前于设定值则控制器自动切除一组电容器。 2.10过电压门限设定功能：设定范围400V~450V，以10V整 数连续可调。 2.11有自动循环投切，手动运行二种工作模式。
无功补偿容量计算系数表 当前功率因数Cosθ1目标功率因数：Cosθ2 0.800.850.900.910.920.930.940.950.960.970.980.99Unity 0.500.982 1.112 1.248 1.276 1.306 1.337 1.369 1.403 1.440 1.481 1.529 1.590 1.732 0.510.937 1.067 1.202 1.231 1.261 1.291 1.324 1.358 1.395 1.436 1.484 1.544 1.687 0.520.893 1.023 1.158 1.187 1.217 1.247 1.280 1.314 1.351 1.392 1.440 1.500 1.643 0.530.850 0.980 1.116 1.144 1.174 1.205 1.237 1.271 1.308 1.349 1.397 1.458 1.600 0.540.809 0.939 1.074 1.103 1.133 1.163 1.196 1.230 1.267 1.308 1.356 1.416 1.559 0.550.768 0.899 1.034 1.063 1.092 1.123 1.156 1.190 1.227 1.268 1.315 1.376 1.518 0.560.729 0.860 0.995 1.024 1.053 1.084 1.116 1.151 1.188 1.229 1.276 1.337 1.479 0.570.691 0.822 0.957 0.986 1.015 1.046 1.079 1.113 1.150 1.191 1.238 1.299 1.441 0.580.655 0.785 0.920 0.949 0.979 1.009 1.042 1.076 1.113 1.154 1.201 1.262 1.405 0.590.618 0.749 0.884 0.913 0.942 0.973 1.006 1.040 1.077 1.118 1.165 1.226 1.368 0.600.583 0.714 0.849 0.878 0.907 0.938 0.970 1.005 1.042 1.083 1.130 1.191 1.333 0.610.549 0.679 0.815 0.843 0.873 0.904 0.936 0.970 1.007 1.048 1.096 1.157 1.299 0.620.515 0.646 0.781 0.810 0.839 0.870 0.903 0.937 0.974 1.015 1.062 1.123 1.265 0.630.483 0.613 0.748 0.777 0.807 0.837 0.870 0.904 0.941 0.982 1.030 1.090 1.233 0.640.451 0.581 0.716 0.745 0.775 0.805 0.838 0.872 0.909 0.950 0.998 1.058 1.201 0.650.419 0.549 0.685 0.714 0.743 0.774 0.806 0.840 0.877 0.919 0.966 1.027 1.169 0.660.388 0.519 0.654 0.683 0.712 0.743 0.775 0.810 0.847 0.888 0.935 0.996 1.138 0.670.358 0.488 0.624 0.652 0.682 0.713 0.745 0.779 0.816 0.857 0.905 0.966 1.108 0.680.328 0.459 0.594 0.623 0.652 0.683 0.715 0.750 0.787 0.828 0.875 0.936 1.078 0.690.299 0.429 0.565 0.593 0.623 0.654 0.686 0.720 0.757 0.798 0.846 0.907 1.049 0.700.270 0.400 0.536 0.565 0.594 0.625 0.657 1.247 0.729 0.770 0.817 0.878 1.020 0.710.242 0.372 0.508 0.536 0.566 0.597 0.629 0.663 0.700 0.741 0.789 0.849 0.992 0.720.214 0.344 0.480 0.508 0.538 0.569 0.601 0.635 0.672 0.713 0.761 0.821 0.964 0.730.186 0.316 0.452 0.481 0.510 0.541 0.573 0.608 0.645 0.686 0.733 0.794 0.936 0.740.159 0.289 0.425 0.453 0.483 0.514 0.546 0.580 0.617 0.658 0.706 0.766 0.909 0.750.132 0.262 0.398 0.426 0.456 0.487 0.519 0.553 0.590 0.631 0.679 0.739 0.882 0.760.105 0.235 0.371 0.400 0.429 0.460 0.492 0.526 0.563 0.605 0.652 0.713 0.855 0.770.079 0.209 0.344 0.373 0.403 0.433 0.466 0.500 0.537 0.578 0.626 0.686 0.829 0.780.052 0.183 0.318 0.347 0.376 0.407 0.439 0.474 0.511 0.552 0.599 0.660 0.802 0.790.026 0.156 0.292 0.320 0.350 0.381 0.413 0.447 0.484 0.525 0.573 0.634 0.776 0.80- 0.130 0.266 0.294 0.324 0.355 0.387 0.421 0.458 0.499 0.547 0.608 0.750 0.81- 0.104 0.240 0.268 0.298 0.329 0.361 0.395 0.432 0.473 0.521 0.581 0.724 0.82- 0.078 0.214 0.242 0.272 0.303 0.335 0.369 0.406 0.447 0.495 0.556 0.698 0.83- 0.052 0.188 0.216 0.246 0.277 0.309 0.343 0.380 0.421 0.469 0.530 0.672 0.84- 0.026 0.162 0.190 0.220 0.251 0.283 0.317 0.354 0.395 0.443 0.503 0.646 0.85- - 0.135 0.164 0.194 0.225 0.257 0.291 0.328 0.369 0.417 0.477 0.620 0.86- - 0.109 0.138 0.167 0.198 0.230 0.265 0.302 0.343 0.390 0.451 0.593 0.87- - 0.082 0.111 0.141 0.172 0.204 0.238 0.275 0.316 0.364 0.424 0.567 0.88- - 0.055 0.084 0.114 0.145 0.177 0.211 0.248 0.289 0.337 0.397 0.540