第六章 电力系统无功功率与电压调整
1.电力系统无功补偿方式包括哪些？
2.电力系统电压中枢点的调压方式有哪些？并说明各调压方式的调压范围。
3.电力系统中电压调节方式有哪些？
4.升压变压器的容量为31.5MV A ，变比为121±2?2.5%/6.3kV ，归算到高压侧的阻抗为3+j48Ω。在最大负荷和最小负荷时通过变压器的功率分别为S max =25+j18MV A 和S min =14+j10MV A,高压侧的要求电压
分别为U max 1=120kV 和U min 1=114kV 。发电机电压的可能调整范围是
6.0~6.6kV ，试选择分接头。
5.降压变电站低压母线j 要求常调压，其电压保持10.5kV ，试配合降压变压器分接头的选择确定j 母线上装设的电容器的容量。系统接线图如下图所示，忽略系统的功率损耗。
变压器 变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。 变电站起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电站的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电站还有无功补偿设备。变电站的主要设备和连接方式，按其功能不同而有差异。 变压器是变电站的主要设备，分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变 压器即高、低压每相共用一个绕组，从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。电压高低与绕组匝数成正比电流则与绕组匝数成反比。 变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器前者用于电力系统 送端变电站，后者用于受端变电站。变压器的电庄需与电力系统的电压相适应。为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。 按分接头切换方式变压器有带负荷有载)调压变压器和无负荷无载)调压变 压器。有载调压变压器主要用于受端变电站。 电压互感器和电流互感器。它们的工作原理和变压器相似它们把高 电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流)按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流。在额定运行情况下电压互感器二次电压为l00V/，电流互感器二次电流为5A或1A。电流互感器的二次绕组经常与负荷相连近于短路,请注意:绝不能让其开路，否则将因高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。 开关设备。它包括断路器、隔离开关、负荷开关、高压熔断器等都是断 开和合上电路的设备。断路器在电力系统正常运行情况下用来合上和断开电路故障时在继电保护装置控制下自动把故障设备和线路断开，还可以有自动重合闸功能。在我国，220kV以上变电站使用较多的是空气断路器和六氟化硫断路器。 隔离开关（刀闸)的主要作用是在设备或线路检修时隔离电压，以保证安全。它不能断开负荷电流和短路电流，应与断路器配合使用。在停电时应先拉断路器后拉隔离开关送电时应先合隔离开关后合断路器。如果误操作将引起设备损坏和人身伤亡。 负荷开关能在正常运行时断开负荷电流没有断开故障电流的能力，一般与高压熔断丝配合用于10kV及以上电压且不经常操作的变压器或出线上。
SVG无功补偿装置讲解说明 一、SVG无功补偿装置的应用场合 凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置（这是国家电力部门的规定），特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。居民区除白炽灯照明外，空调、冷冻机等也都是无功功率不可忽视的耗用对象。农村用电状况比较恶劣，多数地区供电不足，电压波动很大，功率因数尤其低，加装补偿设备是改善供电状况、提高电能利用率的有效措施。 二、SVG无功补偿装置与目前国内其他产品相比的优势 1、补偿方式：国内的无功补偿装置基本上是采用电容器进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.8-0.9左右。SVG采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因素一般在0.98以上，这是目前国际上最先进的电力技术，国内掌握这项技术的目前就我们一家； 2、补偿时间：国内的无功补偿装置完成一次补偿最快也要200毫秒的时间，SVG在5-20毫秒的时间就可以完成一次补偿。无功补偿需要在瞬时完成，如果补偿的时间过长会造成该要无功的时候没有，不该要无功的时候反而来了的不良状况； 3、有级无极：国内的无功补偿装置基本上采用的是3—10级的有级补偿，每增减一级就是几十千法，不能实现精确的补偿。SVG可以从0.1千法开始进行无极补偿，完全实现了精确补偿； 4、谐波滤除：国内的无功补偿装置因为采用的是电容式，电容本身会放大谐波，所以根本不能滤除谐波，SVG不产生谐波更不会放大谐波，并且可以滤除50%以上的谐波； 5、使用寿命：国内的无功补偿装置一般采用接触器或可控硅控制，造成使用寿命较短，一般在三年左右，自身损耗大而且要经常进行维护。SVG使用寿命在十年以上，自身损耗极小且基本上不要维护。 三、为什么要使用无功补偿装置 无功补偿技术是一种很传统的电力技术，它代表了一个国家电力水平的高
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
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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
华恩机械有限责任公司35kV变电所SVG无功补偿装置 技术规格书 山西金鹤电力设计有限公司 2011年12月18日
1总则 1.1 本设备技术规格书适用于华恩机械35kV变电所的2套10kV无功补偿装置(SVG)。规格书提出设备的功能、设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。供方提供的设备应是符合本技术要求、完整的设备。 1.2本设备技术规范书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供方应提供符合工业标准和本规格书要求的优质产品。 1.3若供方没有以书面形式对本技术条件提出异议，则意味着卖方提供的设备完全符合本技术条件和国家标准要求；如有异议，不管多小，都应在投标书中以“对技术条件的意见和同技术条件的差异”为标题的专门章节中说明 1.4本技术规范书经双方确认后，作为商务合同的附件，与商务合同具有同等的法律效力，随合同一起生效。 1.5本技术规格书未尽事宜，由供需双方协商确定。 1.6供方须执行现行国家标准和行业标准。应遵循的主要现行标准如下。下列标准所包含的条文，通过在本技术规范中引用而构成为本技术规范的条文。本技术规范出版时，所示本均为有效。所有标准都会被修订，供需双方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。有矛盾时，按现行的技术要求较高的标准执行。 (1) DL/T672 《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》 (2) DL/T597 《低压无功补偿控制器订货技术条件》 (3) GB11920 《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》 (4) GB1207 《电压互感器》 (5) SD325 《电力系统电压和无功电力技术导则》 (6) SD205 《高压并联电容器技术条件》。 (7) DL442 《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》。 (8) GB50227 《高压并联电容器装置设计规范》。 (9) GB311.2～311.6 《高电压试验技术》。 (10)GB11 024 《高电压并联电容器耐久性试验》。
无功补偿设备主要分类简介 无功补偿是电力系统及电力设备稳定运行的重要保障，无功补偿设备也是输配电网必备的重要设备。无功补偿设备大致可分为三类：调相机、静止无功补偿装置（Static Var Compensator，SVC）、静止无功发生装置（Static Var Generator，SVG）。 调相机或称同步调相机、同步补偿机是较早出现的一类无功补偿设备。调相机实际是一台空载运行的同步电动机，利用同步电动机在不同励磁电流下的发出或吸收无功电流的能力起到无功补偿作用。当正常励磁时，调相机的电枢电流接近于零；过励磁时，调相机向电网发出无功电流；欠励磁时，调相机从电网中吸收无功电流。因此，调相机经常运行在过励状态，励磁电流较大，损耗也比较大，发热比较严重。为方便运行起见，调相机一般与发电厂中的同步发电机组或负荷端的异步电动机组安装在一起，容量较大的调相机还需要采用氢气冷却。以上缺点均大大限制了调相机的应用范围，目前除在高压直流输电线路的终端作动态无功支持外，已很少使用。 SVC是目前应用最为广泛的一类无功补偿设备。单就字面而言，SVC中的“Static”即静止，是相对于调相机的旋转而言，因此除调相机和SVG之外，凡是用电感或电容进行无功补偿的装置均可称作SVC。按国际大电网会议的定义，SVC可分为以下7类：机械投切电容器（MSC）、机械投切电抗器（MSR）、自饱和电抗器（SR）、晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TSR）、自换向或电网换向转换器（SCC/LCC）。实际上以上7类仍未能涵盖全部SVC设备，例如MCR(Magnetic Control Reactor)——磁阀式可控电抗器设备以及由以上两类或几类技术混合构成的设备。一般认为应慎重使用SVC这一名词，因为其所能指代的范围过于宽泛。 在种类繁多的SVC设备中，一般可按控制/投切设备的种类分为机械投切型及电力电子型两大类，通常所称的SVC设备也是指这两类。前者一般包括机械投切电容器（MSC）、机械投切电抗器（MSR）等，共同特点是采用机械投切开关如接触器、遥控断路器等作为投切设备，其优点是鲁棒性较好、不易受谐波干扰等，缺点则是响应时间长、一般只能分级投入不易实现动态无级补偿等。后者一般包括晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电
330~500kV变电所无功补偿装置设计技术规定 Technical regulation ror designing or reactive for330~500kV substations DL5014-92 主编部门：能源部东北电力设计院 批准部门：中华人民共和国能源部 施行日期：1993年10月1日 第一章总则 第1.0.1条本规定适用于330、500kV变电所内的330、500kV并联电抗器置，10～63kV 并联电抗器和并联电容器装置，0.8～20kV静止补偿装置的新建程，扩建、改建工程可参照执行。 本规定不包括调相机。 第1.0.2条无功补偿装置的设计必须执行国家的技术经济政策，并应根据安装点的电网条件、谐波水平、自然环境、运行和检修要求等，合理地选择装置型式，容量，电压等级，接线方式，布置型式及控制、保护方式，做到安全可靠、技术经济理和运行检修方便。 第1.0.3条遵照本规定设计的无功补偿装置，尚应符合现行的国家和部的有关准、规范、规程和规定。 第二章系统要求 第2.0.1条系统的无功补偿原则上应按就地分区分电压基本平衡，以保证系统枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求。 第2.0.2条变电所内装设的高低压感性和容性无功设备的容量和型式，应根据力系统近远期调相、调压、电力系统稳定、电压质量标准、工频过电压和潜供电流方面的需要选择。 无功补偿装置应首先考虑采用投资省、损耗小、分组投切的并联电容器组和低压并联电抗器组。由于系统稳定和满足电压质量标准而需装设静止补偿装置或调相机时，应通过技术经济综合比较确定。 第 2.0.3条并联电容器组和低压并联电抗器组的补偿容量，宜分别为主变压器容量的30%以下。 无功补偿装置，应根据无功负荷增长和电网结构变化分期装设。 第2.0.4条并联电容器组和低压并联电抗器组的分组容量，应满足下列要求： 一、分组装置在不同组合方式下投切时，不得引起高次谐波谐振和有危害的谐波放大； 二、投切一组补偿设备所引起的变压器中压侧的母线电压变动值，不宜超过其额定电压的2.5%； 三、应与断路器投切电容器组的能力相适应； 四、不超过单台电容器的爆破容量和熔断器的耐爆能量。 为简化接线和节省投资，宜加大分组容量和减少分组数。500kV变电所电容补偿装置的分组容量可选为30～60Mvar，330kV变电所可选为10～25Mvar。并联电抗器组的分组容量参照上述二、三两项要求，可适当增大。
变电站设计中无功补偿配置分析 发表时间：2018-12-26T11:55:53.320Z 来源：《河南电力》2018年13期作者：邓明 [导读] 电力系统的不断发展为社会和经济发展提供了有效保障。为了减小输配电工程中的电能损耗，在变电设计中应根据工程实际情况，进行合理的无功补偿。 （中工武大设计研究有限公司湖北武汉 430000） 摘要：电力系统的不断发展为社会和经济发展提供了有效保障。为了减小输配电工程中的电能损耗，在变电设计中应根据工程实际情况，进行合理的无功补偿。 关键词：变电设计；无功补偿 一、变电设计中无功补偿的必要性 变电站是电力系统中汇集和分配电能的重要节点。电源通过输电线路将电能传送至变电站，变电站通过降压和分配后，将电能输送给用户。 用电设备需要从电源取得有功功率，由于输配电线路、变压器及用电设备的电抗的存在，在电能的生产和传输过程中，无功损耗不可避免，形成无功负荷。电力系统中主要的无功负荷包含异步电动机、变压器和线路的无功损耗等。 电力用户消耗的有功功率主要取决于线路电压、电流和功率因数。供电电压确定后，通过合理设置无功补偿，在满足负荷功率的前提下，提高功率因数，减小工作电流，降低网络有功及无功损耗，实现能源节约，提高经济效益。 二、变电设计中无功补偿的原则 电力系统变电站分布广泛，输电线路长短不一，对于不同电压等级的变电站，无功补偿设置的侧重点也不尽相同。 （1）电力系统的无功电源和无功负荷，在用电高峰和低谷时均应按“分层分区”基本平衡的原则进行配置和运行。在变电站设计阶段，应根据变电站电压等级和各个变电站的供电范围划分，计算选择合适的无功补偿容量和形式。 （2）330kV及以上输电线路，电压高，单位长度线路充电功率较大；同时输送容量高，供电半径大，线路长度长，线路充电功率会超过线路消耗的无功，导致网络运行电压高，对设备绝缘及运行造成隐患。对于超高压线路需要根据规划设计情况配备适当容量的线路并联电抗器。 （3）220kV及以下电网变电站中，无功补偿在满足系统规划无功要求的前提下，以保证电网要求的功率因数和电压在合理范围内。设计阶段，应结合具体工程规模、各个电压等级进出线方式结合具体运行方式对无功功率进行计算。必要时应在变电站内设置电抗器，以保证电压在合理范围内。 三、电力系统中无功电源及特点 3.1同步发电机 发电机是电力系统唯一的有功电源，同时是电力系统中最基本的无功电源。为了满足调相调压、无功备用和经济运行的需要，发电机无功出力一般不满载。 3.2调相机 调相机过励磁运行时为无功电源，向系统提供无功（容性运行）；欠励磁时运行为无功负荷，吸收感性无功功率。由于实际运行的需要和对稳定性的要求，欠励磁的最大容量一般只有过励磁容量的50%-65%。同步调相机是旋转设备，运行维护比较复杂，有功损耗比较大，同时同步调相机的响应速度较慢，无法满足动态控制要求。现阶段调相机已经被静止无功补偿设备取代。 3.3并联电容器 并联电容器是主要的无功电源。电容器并联在系统中向电力系统和用户提供无功电源，满足感性负荷、线路及变压器对于感性无功功率的需求。电容器供给的无功功率与端子的运行电压平方成正比。当并联电容器所并联的母线电压降低时，电容器的无功输出减少，电容器的无功功率调节性能较差。 实际运行中，为调节电容器的无功补偿功率，可根据变电站运行方式，将电容器连接成若干组，通过分组投切，实现补偿功率的不连续调节。 电容器的容量根据实际需求进行组合，既可集中补偿，也可分散补偿在各用电设备处，安装使用灵活，维护方便，一次性投资较低。 3.4静止无功补偿器 静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）由电容器和电抗器并联组合而成。电容器可以发出无功功率，电抗器可以吸收无功功率，二者组合使用并配置适当的调节和控制装置，就可以平滑调节无功补偿功率。 静止无功补偿器中电容一般分为数组，根据投切方式可分为断路器投切电容器组（MSC）或晶闸管投切电容器组（TSC）。成套装置中的电抗器型式可分为晶闸管控制电抗器（TCR），直流励磁饱和电抗器及自饱和电抗器（SR）和断路器投切电抗器（MSR）。晶闸管控制设备和电抗器装置在运行中会产生高次谐波，需将部分电容器组成高次谐波滤波器（FC），谐波次数可根据实际运行情况确定。 常用的静止无功补偿器的组合有以下几种：（1）TCR+MSC+FC或TCR+MSC+FC+MSC；（2）TCR+TSC+FC。静止无功补偿器补偿的无功电流随系统电压的降低而降低，使用有一定局限。 3.5静止无功发生器 静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）是基于大功率逆变器的动态无功补偿装置。以大功率三相电压源型逆变器为核心，输出电压通过连接电抗或变压器接入系统。控制逆变器的输出电压，就可以灵活的改变SVG的运行状态。逆变器输出电压高于系统侧电压幅值时，SVG提供容性无功，为无功电源；输出电压小于系统侧幅值时，SVG提供感性无功功率，为无功负荷。 静止无功发生器响应速度快，运行范围宽，可实现容性无功到感性无功的连续平滑调节；与此同时，静止无功发生器谐波电流含量少，电压较低时仍可向系统输出额定无功电流 3.6 线路充电功率 输电线路既是无功负荷也是无功电源，运行中的输电线路产生的无功功率与运行电压的平方成正比，消耗的无功与其工作电流的平方
济宁聚能光伏石墨材料有限公司35kV动态无功补偿装置(MCR+FC) 技 术 标 书
武汉国瑞电力设备有限公司 二○一二年九月 动态无功补偿装置设备技术规范书 1 设备总机要求 ◆本设备技术协议书适用于济宁聚能光伏石墨材料有限公司35kV动态无 功补偿装置，它提出了该设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。 ◆本设备技术协议书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节 作出规定，也未充分引述有关标准和规范的条文，供方应提供符合工业标准和本规范书的优质产品。 ◆本设备技术协议书所使用的标准如遇与供方所执行的标准不一致时，按 较高标准执行。 ◆本设备技术协议书经供、需双方确认后作为订货合同的技术附件，与合 同正文具有同等的法律效力。 ◆本设备技术协议书未尽事宜，由供、需双方协商确定。 2 应用技术条件及技术指标 2.1标准和规范 应遵循的主要现行标准，但不仅限于下列标准的要求，所有设备都符合相应的标准、规范或法规的最新版本或其修正本的要求，除非另有特别外，合同期内有效的任何修正和补充都应包括在内。 DL/T672-1999《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》
DL/T597-1996 《低压无功补偿控制器订货技术条件》 GB11920-89 《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》 GB 1207-1997《电压互感器》 SD 325-89《电力系统电压和无功电力技术导则》 SD205-1987 《高压并联电容器技术条件》。 DL442-91 《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》。GB50227-95 《高压并联电容器装置设计规范》。 GB311.2～311.6-83 《高电压试验技术》。 GB11 024 《高电压并联电容器耐久性试验》。 GB11025 《并联电容器用内部熔丝和内部过压力隔离器》。 ZBK48003《并联电容器电气试验规范》。 GB50227《并联电容器装置设计规范》 GB3983.2-89《高电压并联电容器》 JB7111-97《高压并联电容器装置》 DL/T604-1996《高压并联电容器装置定货技术条件》 GB3983.2《高压并联电容器》 GB5316《串联电抗器》 GB1985-89《交流高压隔离开关和接地开关》 JB 5346-1998《串联电抗器》 DL/T 462－1992《高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件》DL/T653-1998《高压并联电容器用放电线圈订货技术条件》 JB/T 3840-1985《并联电容器单台保护用高压熔断器》 DL/T620 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 GB/T 11032-2000《交流无间隙金属氧化物避雷器》 GB/T 11024.1-2001《放电器》 GB2900 《电工名词术语》
什么叫无功补偿装置 总的来说“无功补偿装置”就是个无功电源。 一般电业规定功率因数为低压以上，高压以上。为了克服无功损耗，就要采用无功补偿装置来解决。 电力系统中现有的无功补偿设备有无功静止式补偿装置和无功动态补偿装置两类，前者包括并联电容器和并联电抗器，后者包括同步补偿机(调相机)和静止型无功动态补偿装置(SVS)。 并联电抗器的功能是： 1)吸收容性电流，补偿容性无功，使系统达到无功平衡； 2)可削弱电容效应，限制系统的工频电压升高及操作过电压。其不足之处是容量固定的并联电抗器，当线路传输功率接近自然功率时，会使线路电压过分降低，且造成附加有功损耗，但若将其切除，则线路在某些情况下又可能因失去补偿而产生不能允许的过电压。 改进方法是采用可控电抗器，它借助控制回路直流的励磁改变铁心的饱和度(即工作点)，从而达到平滑调节无功输出的目的。
工业上采用 1.同步电机和同步调相机； 2.采用移相电容器； 目前大多数采用移相电容器为主。 无功补偿对于降低线损有哪些作用？ 电网的损耗分为管理线损和技术线损。管理线损通过管理和组织上的措施来降低；技术线损通过各种技术措施来降低。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一，在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算制定合理的运行方式；合理调整和利用补偿设备提高功率因数。 1、提高负荷的功率因数 提高负荷的功率因数，可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率，使线损大为降低，而且还可以改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力。
2、装设无功补偿设备 应当根据电网中无功负荷及无功分布情况合理选择无功补偿容量和确定补偿容量的分布，以进一步降低电网损耗。 农村低压客户的用电现状以及无功补偿在低压降损中的作用有哪些？ 90年代以前，农村低压用电以居民生活用电为主，其负荷主要是照明用白炽灯，不仅用电量少而且负荷性质基本是纯电阻性(COSφ≈1)，而低压动力用户的负荷功率因数虽然较低，但其用电量占总售电量的比例较小，故影响不大。近些年来，由于各种现代家用电器的迅速普及和大量使用，居民生活用电不仅用电量有了较大的增长，更重要的是其负荷性质有了很大的改变。与此同时，低压动力客户电量增长迅速，近几年已经占到了农村总用电量比重的60％～70％，主要以纺织行业、机械加工为主，而且动力客户的用电量明显呈现出继续增长趋势。这些动力客户，其设备自然功率因数较低（COSφ＝～），且经常处于低功率因数运行状况。 目前，纯居民生活用电的农村综合变已经不存在了，绝大多数农村综合变的非普工业用电占到60％以上（小集镇公用变和排灌变除外）。由于低压动力客户都没有进行无功就地补偿，网改时由于资金不足等原
浅论变电站无功补偿设备及运行维护策略 发表时间：2018-08-15T11:51:36.287Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：徐跃丹 [导读] 摘要：变电站内无功补偿装置正常运行及正确投切是保证电网系统及设备安全稳定运行的关键。 广东电网有限责任公司揭阳供电局广东揭阳 522000 摘要：变电站内无功补偿装置正常运行及正确投切是保证电网系统及设备安全稳定运行的关键。文章主要分析了变电站无功补偿设备及运行维护措施，以供参考。 关键词：变电站；无功补偿；运行维护 引言 变电站无功补偿的主要作用是补偿主变压器无功损耗以及输电线路输送容量较大时电网的无功缺额，适当补偿部分线路及间隔负荷侧的无功损耗。合理配置无功补偿设备，调整系统电压在合格范围内，科学合理配置无功补偿设备，确保电网潮流分布合理，对于系统安全、经济运行，向用户提高可靠、优质的电能有着重要的意义。 1无功补偿概述 无功补偿的基本原理是能量的交换，感性负载吸收无功功率，容性负载发出无功功率，无功功率相互抵消。一般都是在具有感性负载的电路中加入无功补偿装置，来提高功率因数。假设补偿前功率因数为，补偿后功率因数为，电路有功功率为P不变，根据有功功率、无功功率和视在功率三角形原理，则补偿容量。对于无功补偿的分类，有多种不同的分类方法。例如：根据调节速度和性质，可以分为静态补偿和动态补偿；根据投切方式的差异，分为延时投切、瞬时投切和混合投切；根据不同的安装位置，分为集中补偿、分散补偿和就地补偿[1]。目前来看，经典的静止无功补偿器（SVC）已经发展较成熟。而静止无功发生器（SVG），因为其需要更加复杂的控制方式但具有更加良好的性能，也在逐渐发展中。静止同步补偿器（STATCOM）是当今新型的无功补偿装置，并联在电路中可以吸收或发出无功功率以改善电网性能，但其控制策略尤其复杂，更重要的是价格较贵，所以其实际应用还较少。 2变电站无功补偿设备 2.1调相机 调相机能够将无功补偿应用于电力设备中，应用原理与空载运行状态的同步发动机类似，通过应用励磁运转，能够保证系统接收到无功功率，充分体现无功电源应用优势。当系统处于欠励磁运行状态时，能够将理性功率传输至调相机，进而实现无功负荷。当励磁运转时，设备可以自动调理，此时，同步调相机能够根据设备电压，对无功功率进行改变，通过调理电压，保证系统运行质量。同步调相机属于旋转机械设备，因此，有功损耗比较大，另外，如果同步调相机的采纳容量比较小，就会造成单位容量运行成本增加。现如今，无功抵偿设备仅仅被应用于生产运行中，随着科学水平的提升，其操作技能也会不断提高，能够有效促进操作功能的改善。 2.2并联电容器 在无功补偿中应用电容器，能够获得较高的经济效益，不仅应用成本比较低，而且设备调试运行方式简单，损耗较低，可以实现集中应用或者分散应用。现如今，在我国电力系统中，90%的无功补偿容量均采用电容器来实现。但是，需要注意的是，电容器所提供的无功功率与其所对应的节点电压数值平方成正比关系，因此，如果节点电压比较低，则很难提升无功功率。目前，500kV变电站并联电容器型式类别有组架式和集合式两种，每组电容器分相布置并采用双星型接线，双星型同相并接后再串联电抗器，通过35kV断路器并接在主变压器变低侧 35kV单母线。主要用于：在无功功率需求较大导致站内母线电压下降时，根据电压控制要求投入并联电容器，向220kV电网和主变压器集中补偿无功功率，维持电压水平；而电压水平较高时则退出运行[2]。 2.3并联电抗器 在无功补偿设备中，并联电抗器是十分重要的内容，其应用优势在于通过增加理性无功功率，能够促进电力系统中冗余容性无功功率的平衡，当电力系统负荷较轻，运送功率比较小时，其能够发挥十分重要的作用。导线中的电容性的作用在于保障输电线路容性充电功率逾越理性无功功率，为了确保电力系统电压平衡，必须保证系统的无功平衡，避免造成电压升高，影响系统运行稳定性。 2.4无功补偿器 无功抵偿器又被称为停止无功抵偿器，其作用在于应用输电系统的波阻抵偿以及负载无功抵偿。无功补偿器（SVC）的类型有很多种，包括晶闸管操控电抗器（FC+TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TCR）等等，比如在TCR结构的应用中，其能够通过操控晶闸管触发角，改变接入系统的等效电纳，进而调理系统中的无功功率[3]。但是，需要注意的是，在这一结构形式的实际应用中，由于晶闸管具有班控的特性，如果被触发导通，则只有当流经的电流低于保持电流时，才能够受控导通一次，容易出现操作滞后的问题，这样就会对无功补偿效果造成不良影响。 2.5静止无功发生器 停止无功发作器（SVG）属于第三代无功抵偿设备，通过应用全操作器材，能够对交流上的电压相位进行调控，如果交流电压的幅值会由于直流上电压幅值影响，依然能够保证一定限制范围内的操作稳定性，进而完成输出和吸收无功功率的作用。 3变电站无功补偿设备及运行维护 3.1合理明确无功补偿容量 通过以上的分析了解到，无功补偿技术虽然在应用的过程中具有较强的应用优势，但也会受到实际因素的影响而出现应用不合理的现象。因此，在无功补偿技术应用的过程中，应根据电气自动化系统的实际情况来明确无功补偿的容量。例如，根据安装片区的实际情况来明确变电站无功补偿容量，在无功调节方面，变电站具有较强的能力，保证功率因数在用电高峰的负荷达到0.98，根据实际运行参数设计无功补偿容量。每一个片区的无功补偿容量有所不同，而且受到电气自动化系统片区的实际运行情况不同，也会使得每个地区的无功补偿容量存在很大的差异，这也是无功补偿技术应用过程中重点需要思考的问题。另外，在变低侧符合以及变压器负荷无功补偿的过程中，可以由变电站无功补偿，并结合实际情况合理设计无功补偿的容量，从而有效避免无功倒送的现象。 3.2加强对电能损耗和功率的重视 无功补偿负荷电流通过变压器和线路时会产生电能损耗和功率，因此在配电网中应该对此加强重视，电网需要的功率和功率因数两者呈现此升彼降的趋势，也就是说功率因数较低的话，那么电网所需的功率就会较多，而这时就会造成较大的电能损耗。因此，安装无功补
无功补偿装置几种常见类型 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％～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。 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，容易被击穿，维护困难；晶闸管发热量大，一般情况采用纯水冷却，除了有一套水处理装置可靠的水源外，还需配监护维修人员。另外，其晶闸管产生的大量谐波电压污染电网，需配套滤波装置。
什么叫无功补偿装臵 总的来说“无功补偿装臵”就是个无功电源。 一般电业规定功率因数为低压0.85以上，高压0.9以上。为了克服无功损耗，就要采用无功补偿装臵来解决。 电力系统中现有的无功补偿设备有无功静止式补偿装臵和无功动态补偿装臵两类，前者包括并联电容器和并联电抗器，后者包括同步补偿机(调相机)和静止型无功动态补偿装臵(SVS)。 并联电抗器的功能是： 1)吸收容性电流，补偿容性无功，使系统达到无功平衡； 2)可削弱电容效应，限制系统的工频电压升高及操作过电压。其不足之处是容量固定的并联电抗器，当线路传输功率接近自然功率时，会使线路电压过分降低，且造成附加有功损耗，但若将其切除，则线路在某些情况下又可能因失去补偿而产生不能允许的过电压。
改进方法是采用可控电抗器，它借助控制回路直流的励磁改变铁心的饱和度(即工作点)，从而达到平滑调节无功输出的目的。 工业上采用 1.同步电机和同步调相机； 2.采用移相电容器； 目前大多数采用移相电容器为主。 无功补偿对于降低线损有哪些作用？ 电网的损耗分为管理线损和技术线损。管理线损通过管理和组织上的措施来降低；技术线损通过各种技术措施来降低。无功补偿是利用技术措施降低线损的重要措施之一，在有功功率合理分配的同时，做到无功功率的合理分布。按照就近的原则安排减少无功远距离输送。对各种方式进行线损计算制定合理的运行方式；合理调整和利用补偿设备提高功率因数。 1、提高负荷的功率因数
提高负荷的功率因数，可以减少发电机送出的无功功率和通过线路、变压器传输的无功功率，使线损大为降低，而且还可以改善电压质量、提高线路和变压器的输送能力。 2、装设无功补偿设备 应当根据电网中无功负荷及无功分布情况合理选择无功补偿容量和确定补偿容量的分布，以进一步降低电网损耗。 农村低压客户的用电现状以及无功补偿在低压降损中的作用有哪些？ 90年代以前，农村低压用电以居民生活用电为主，其负荷主要是照明用白炽灯，不仅用电量少而且负荷性质基本是纯电阻性(COSφ≈1)，而低压动力用户的负荷功率因数虽然较低，但其用电量占总售电量的比例较小，故影响不大。近些年来，由于各种现代家用电器的迅速普及和大量使用，居民生活用电不仅用电量有了较大的增长，更重要的是其负荷性质有了很大的改变。与此同时，低压动力客户电量增长迅速，近几年已经占到了农村总用电量比重的60％～70％，主要以纺织行业、机械加工为主，而且动力客户的用电量明显呈现出继续增长趋势。这些动力客户，其设备自然功率因数较低（COSφ＝0.6～0.7），且经常处于低功率因数运行状况。
国内无功补偿装置产品性能一览表（转贴） 序号公司名称产品型号技术指标额定电压响应时间补偿容量装置特点 1 广州安能特电气设备有限公司EWB-D型低压无功动态补偿装置220V 380V <20ms 90kvar~ 900kvar 由控制器、晶闸管、并联电容器、电抗器、过零触发模块、放电保护器件等组成, 自动选择能达到最佳补偿效果 2 广州高天电力科技有限公司GWB-2000系列10kV 不明100kvar 400kvar 具有保护，遥控，遥测，遥信功能，通过真空开关控制高压并联电容器组的自动投切。 3 广州南网电子科技有限公司TQB800智能全自动无功补偿控制柜380V 不明60kvar ~ 460kvar 静态、动态补偿，可根据负载的平衡状况，采用共补、分补、综合等投切方式以及采用加装限流电抗器、具有滤波补偿效果。 4 广州熠星电气有限公司动态无功补偿装置（SVC）不明不明不明具有保护功能，采用高压大功率晶闸管控制和投切方式。 5 保定三伊电力电子有限公司TSC-SYII无功补偿装置400V 不明30kvar~ 5000kvar 6 北海市深蓝科技发展有限责任公司JKWB型低压配电监测无功补偿装置不明不明不明 7 杭州德力西电气销售有限公司TBBW低压无功就地补偿装置400V 690V 30~90秒可选择具有保护功能，反应速度比较慢， 8 合肥奥泰电缆桥架成套设备有限公司HWGBJ-II户外无功补偿装置220V 不明点阵液晶中文显示，可显示电网的三相功率因数，电压，电流，有功功率，带有谐波分析功能，有485和232通讯接口，具有手动和自动补偿两种工作方式。 9 稳利达电力电气无功补偿装置(三相四线) 380V 〈20ms 22.5～300kVAR 采用晶闸管作为电容投切的固态开关随机数码无功功率直接取样的技术，具有无触点、无噪音、无涌流、无过电压、抗干扰强、响应快。 10 华研国电公司电能质量柔性控制装置400V 〈5ms 不明集无功功率的连续、快速、同步补偿、有源滤波、平衡三相负载、消除电压闪变和电压波动等多种功能于一体。 11 北京恒星有限责任公司HXWB高压自动无功补偿装置380V ≤20ms 不明用全数字电子开关控制器进行控制，内设过零触发模块，可实现零电压投入，零电流切除，具有投切无冲击，无暂态过电压，开关频率高，寿命长，响应迅速等优点 12 江苏方程电力科技有限公司QFX-I系列智能型无功补偿箱380V 3秒以上不明补偿方式根据实际要求采用共补、分补相结合的方式。具有"自动/手动"两种运行方式，同时该装置还覆盖了电能综合监测功能。 13 荣信电气股份有限公司无高压部分不明不明不明 14 北京鼎英科技有限公司KDCF30低压自动无功补偿及滤波装置400V 不明不明分相补偿／三相共补／综合补偿 15 无锡市电力滤波有限公司TAL型低压电力滤波装置380V 不明不明装置根据系统的无功潮流和谐波发生量的大小，自动投切滤波支路，可靠性及稳定性高 16 山东泰开电力电子有限公司HDWBX系列低压无功自动补偿箱380V 660V; 不明不明投切机构可选接触器投切、可控硅投切、负荷开关投切方式中的任一种。
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％～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。优点：响应速度快，≤40m s。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，容易被击穿，维护困难；晶闸管发热量大，一般情况采用纯水冷却，除了有一套水处理装置可靠的水源外，还需配监护维修人员。另外，其晶闸管产生的大量谐波电压污染电网，需配套滤波装置。整套装置占地面积很大，价格较贵。在风电工况下不予推荐使用。而且本工程位于海边滩涂，盐雾腐蚀较严重，相控式动态无功补偿装置有部分装置为户外敞开布置，不利于设备在重雾潮湿地区的安全运行。 ④智能新型动态无功发生器(SVG ) SVG是当今无功补偿装置领域最新技术的代表。SVG并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源，其无功电流可以快速地跟随负荷无功电流的变化而变化，自动补偿系统所需的无功功率。可直接发感性或容性无功，补偿效果最好的。由于SVG响应速度极快，所以又称静止同步补偿器，其响应时间为5ms 。该产品是动态无功补偿的装置的换代产品，其占地面积极小，免维护，一般年损耗在0.3%以下，可布