浅谈电力系统电容器无功补偿及其电压调整
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引言 (1)
1 电力电容器无功补偿及其安全应用 (3)
1．1 电力电容器的补偿原理 (3)
1．2 电力电容器补偿的特点 (3)
1．3 无功补偿方式 (3)
1．4 电容器补偿容量的计算 (4)
1．5 电力电容器的安全运行 (5)
2 电力系统电压与无功补偿问题 (7)
2．1 无功功率就地补偿的概念 (7)
2．2 无功功率的平衡 (7)
2．3 各种无功补偿设备及补偿方式 (8)
３电网的无功补偿与电压调整 (10)
3．1 输配电网的无功补偿 (10)
3．2 电网电压调整 (11)
4 增加无功补偿提高经济效益 (13)
4．1 电力现状 (13)
4．2 电力负荷预测及功率因数分析 (13)
4．3 变电所无功补偿工程 (14)
4．4 10KV线路无功补偿工程设计 (14)
4．5 工程建设的效益 (15)
参考文献 (17)
关于电力系统电容器无功补偿及其电压调整问题探讨
1、电力电容器无功补偿及其安全应用
无功,简单的说就是用于电路电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持,输电线中的电感也消耗无功,电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗,提高电力输送的容量和质量,必须进行无功功率的补偿。
目前,在110 kV及以下的电网中,常安装电力电容器组来进行无功功率补偿,这是一种实用、经济的方法。而采用无功补偿,具有减少设计容量;减少投资;增加电网中有功功率的输送比例,降低线损,改善电压质量,稳定设备运行;可提高低压电网和用电设备的功率因素,降低电能损耗和节能;减少用户电费支出;可满足电力系统对无功补偿的检测要求,消除因为功率因素过低而产生的罚款等优点。
1．1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。
1．2电力电容器补偿的特点
1．2．1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。
1．2．2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。
1．3无功补偿方式
1．3．1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。
1．3．2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。
1．3．3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。
1．3．4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。
1．4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。
1．5电力电容器的安全运行
1．5．1允许运行电流
正常运行时,电容器应在额定电流下运行,最大运行电流不得超过额定电流的1．3倍,三相电流差不超过5 %。
1．5．2允许运行电压
电容器对电压十分敏感,因电容器的损耗与电压平方成正比,过电压会使电容器发热严重,电容器绝缘会加速老化,寿命缩短,甚至电击穿。因此,电容器装置应在额定电压下运行,一般不宜超过额定电压的1．05倍,最高运行电压不宜超过额定电压的1．1倍。当母线超过1．1倍额定电压时,须采取降温措施。
1．5．3谐波问题
由于电容器回路是一个LC电路,对于某些谐波容易产生谐振,易造成高次谐波,使电流增加和电压升高。且谐波的这种电流对电容器非常有害,极容易使电容器击穿引起相间短路。因此,当电容器在正常工作时,在必要时可在电容器上串联适当的感抗值的电抗器,以限制谐波电流。
1．5．4继电保护问题
继电保护主要由继电保护成套装置实现,目前国几个知名电气厂家生产的继
电保护装置技术都已经非常成熟,安全稳定、功能强大。继电保护装置可以有效的切除故障电容器,是保证电力系统安全稳定运行的重要手段。主要的电容器继电保护措施有:①三段式过流保护;②为防止系统稳态过压造成电容器损坏而设置的过电压保护;③为避免系统电源短暂停投引起电容器瞬时重合造成的过电压损坏而
设置的低电压保护;④反映电容器组中电容器的部击穿故障而配置的不平衡电压
保护、不平衡电流保护或三相差电压保护。
1．5．5合闸问题
电容器组禁止带电重合闸。主要是因电容器放电需要一定时间,当电容器组的开关跳闸后,如果马上重合闸,电容器是来不及放电的,在电容器中就可能残存着
与重合闸电压极性相反的电荷,这将使合闸瞬间产生很大的冲击电流,从而造成电容器外壳膨胀、喷油甚至爆炸。所以,电容器组再次合闸时,必须在断路器断开3 min 之后才可进行。因此,电容器不允许装设自动重合闸装置,相反应装设无压释放自动跳闸装置。
一些终端变电站往往配置有备用电源自动投切装置,装置动作将故障电源切
除,然后经过短暂延时投入备用电源,在这个过程中,如果电容器组有低压自投切
功能,那么电容器组将在短时间再次合上,这就会发生以上所说的故障。所以,安装有备用电源自动投切装置的系统与电容器组的投切问题,应值得充分的重视。
1．5．6允许运行温度
电容器正常工作时,其周围额定环境温度一般为40 ℃～-25 ℃;其部介质的
温度应低于65 ℃,最高不得超过70 ℃,否则会引起热击穿,或是引起鼓肚现象。电容器外壳的温度是在介质温度与环境温度之间,不应超过55 ℃。因此,应保持电容器室通风良好,确保其运行温度不超过允许值。
1．5．7运行中的放电声问题
电容器在运行时,一般是没有声音的,但在某些情况下,其在运行时也会存在
放电声的问题。如电容器的套管露天放置时间过长时,一旦雨水进入两层套管之间,加上电压后,就有可能产生放电声;当电容器缺油时,易使其套管的下端露出油面,这时就有可能发出放电声;当电容器部若有虚焊或脱焊,则会在油闪络放电;当电
容器的芯子与外壳接触不良时,会出现浮动电压,引起放电声。
一旦出现以上几种出现放电声状况,应针对每种情况做出处理,即其处理方法依次为:将电容器停运并放电后把外套管卸出,擦干重新装好;添加同种规格的电
容器油;如放电声不止,应拆开修理;将电容器停运并放电后进行处理,使其芯子和外壳接触好。
1．5．8爆炸问题
电容器在运行过程中,如出现电容器部元件击穿、电容器对外壳绝缘损坏、密封不良和漏油、鼓肚和部游离、鼓肚和部游离、带电荷合闸或是温度过高、通风不良、运行电压过高、谐波分量过大、操作过电压等情况,都有可能引起电容器损坏爆炸。为预防电容器爆炸事故,正常情况下,可根据每组相电容器通过的电流量的大小,按1．5倍～2倍,配以快速熔断器,若电容被击穿,则快速熔断器会熔化而切断电源,保护电容器不会继续产生热量;在补偿柜上每相安装电流表,保证每相
电流相差不超过±5 %,若发现不平衡,立即退出运行,检查电容器;监视电容器的温升情况;加强对电容器组的巡检,避免出现电容器漏油、鼓肚现象,以防爆炸。
综上所述,无功补偿技术是提高电网供电能力、减少电压损失和降低网损的一种有效措施。电力电容器具有无功补偿原理简单、安装方便、投资小,有功损耗小,运行维护简便、安全可靠等优点。因此,在当前,随着电力负荷的增加,要想提高电网系统的利用率,通过采用补偿电容器进行合理的补偿,是能够提高供电质量并取
得明显的经济效益的。
2、电力系统电压与无功补偿问题
2．1无功功率就地补偿的概念
无功补偿装置的分布，首先要考虑调压的要求，满足电网电压质量指标。同时，也要避免无功功率在电网的长距离传输，减少电网的电压损耗和功率损耗。无功功率补偿的原则是做到无功功率分层分区平衡，就是要做到哪里有无功负荷就在那里安装无功补偿装置。这既是经济上的需要，也是无功电力特征所必需的，如果不这样做，就达不到最佳补偿的目的，解决不了无功电力就地平衡的问题。
2．2无功功率的平衡
在电力系统中，频率与有功功率是一对统一体，当有功负荷与有功电源出力相平衡时，频率就正常，达到额定值50Hz，而当有功负荷大于有功出力时，频率就下降，反之，频率就会上升。电压与无功功率也和频率与有功功率一样，是一对对立的统一体。当无功负荷与无功出力相平衡时，电压就正常，达到额定值，而当无功负荷大于无功出力时，电压就下降，反之，电压就会上升。电压与无功功率之间的关系要比频率与有功功率之间的关系复杂得多，大体上有以下几点：在一个并列运行的电力系统中，任何一点的频率都是一样的，而电压与无功电力却不是这样的。当无功功率平衡时，整个电力系统的电压从整体上看是会正常的，是可以达到额定值的，即便是如此，也是指整体上而已，实际上有些节点处的电压并不一定合格，如果无功不是处于平衡状态时，那么情况就更复杂了，当无功出力大于无功负荷时，电压普遍会高一些，但也会有个别地方可能低一些，反之，也是如此。
压器和架空线路在传送电能时需要消耗大量的无功，称为“无功损耗”，一般来说，这些无功损耗与整个电网中的无功负荷的大小是差不多的，我们以一台50MVA的110kV变压器为例来了解变压器在运行中的无功损耗情况。
变压器的参数为：Ue=110kV，Se=50MVA，Uk％=17％，变压器在传送电能时的无功损耗的计算式为：
Q=SeUk％(I／Ie)2
式中I—变压器的负荷电流；
Ic—变压器的额定电流，与变压器的无功损耗与变压器的负载率、变JE器的额定容量及短路阻抗有关。
如果这台变压器满负荷运行，那么它的无功损耗就是：Q=50MVA×17％=8．5Mvar 此时变压器的无功损耗相当大，其低压侧安装的并联电容器组的容量甚至不
够补偿变压器满负荷时的无功损耗。
无功功率不宜远距离输送，当输送功率与传送距离达到一定极限时，其传送
功率成为不可能，这是由于超高压等级的变压器、线路电抗较大，其无功损耗Q=I2X 相应也很大，所输送的无功功率均损耗在变压器及线路上了。另外，传送大量的
无功功率时，线路电压损失也相当大，同样会造成无法传送的结果
2．3各种无功补偿设备及补偿方式
2．3．1同步调相机
同步调相机实质上是一种不带机械负载的同步电动机，它是最早采用的一种无功补偿设备，在并联电容器得到大量采用后，它退居次要地位。其主要缺点是投资大，运行维护复杂。因此，许多国家不再新增同步调相机作为无功补偿设备。
调相机可以安装强行励磁装置，当电网发生故障时，电压剧烈降低，调相机可以强行励磁，保持电网电压稳定，因而提高了系统运行的稳定性。电容器输出无功功率与运行电压的平方成正比，电压降低，输出的无功将急剧下降，比如，当电压下降10％，变为0．9Ue时，电容器输出的无功功率变为0．81Q，即其输出的无功功率将下降19％，所以，电容器此时不能起到稳定系统电压的作用。
2．3．2并联电容器
作为无功补偿设备，电容器有以下显著优点：电容器的损耗低，效率高。现代电容器的损耗只有本身容量的0．02％左右。调相机除了本身的损耗外，其附属设备还需用一定的所用电，损耗2％～30％，大大高于电容器；电容器是静止设备，运行维护简单，没有噪音。调相机为旋转电机，运行维护很复杂；并联电容器是电网中用得最多的一种无功功率补偿设备，目前国外电力系统中90％的无功补偿设备是并联电容器。
2．3．3并联电抗器
并联电抗器是一种感性无功补偿设备，它可以吸收系统中过剩的无功功率，避免电网运行电压过高。为了防止超高压线路空载或轻负荷运行时，线路的充电功率造成线路电压升高，一般装设并联电抗器吸收线路的充电功率，同时，并联电抗器也用来限制由于突然甩负荷或接地故障引起的过电压从而危及系统的绝缘。
在无功电源充裕的系统中，应该大力推广有载调压变压器，这是在各种运行
电力电容器及无功补偿 技术手册 沙舟编著
目录 前言 第一章基本概念 (1) §1-1 交流电的能量转换 (1) §1-2 有功功率与无功功率 (2) §1-3 电容器的串联与并联 (3) §1-4 并联电容器的容量与损耗 (3) §1-5 并联电容器的无功补偿作用 (4) 第二章并联电容器无功补偿的技术经济效益 (5) §2-1 无功补偿经济当量 (5) §2-2 最佳功率因数的确定 (7) §2-3 安装并联电容器改善电网电压质量 (8) §2-4 安装并联电容器降低线损 (11) §2-5 安装并联电容器释放发电和供电设备容量 (13) §2-6 安装并联电容器减少电费支出 (15)
前言 众所周知，供电质量主要决定于电压、频率和波形三个方面。电网频率稳定决定于电网有功平衡，波形主要决定于网络和负荷的谐波，电压稳定则决定于无功平衡。当然三者之间也具有一定的内在关系。无功平衡决定于网络中无功的产生和消耗。在系统中无功电源有同步发电机、同步调相机、电容器、电缆、输电线路电容、静止无功补偿装置和用户同步电动机，无功负荷则有电力变压器，输电线路电感和用户的感应电动机，各种感应式加热炉、电弧炉等。为了满足系统中无功电力的需求，单靠发电机、调相机、电缆和输电线路电容是不够的，静补装置中也是采用电容器等。因此电容器在系统的无功电源中占有相当比重，加之调相机为旋转设备。建设投资大，运行维护费用高。近年来世界各国都积极装设电容器，满足系统无功电力要求，维持电压稳定。但各国主要是装设并联电容器，装串联电容器者较少，因此编者主要介绍并联电容器无功补偿技术，它还广泛应用于谐波滤波装置，动态无功补偿设备和电气化铁道无功补偿装置之中，因与电力系统谐波有关。限于篇幅，准备在“谐波技术”中详述。这里主要介绍一些无功补偿技术基础。限于编者水平，加上时间仓促，不当之处难免，请读者批评指正。
课程设计 并联电容器无功补偿方案设计 指导老师：江宁强 1010190456 尹兆京
目录 1绪论 (2) 1.1引言 (2) 1.2无功补偿的提出 (3) 1.3本文所做的工作 (3) 2无功补偿的认识 (3) 2.1无功补偿装置 (3) 2.2无功补偿方式 (4) 2.3无功补偿装置的选择 (4) 2.4投切开关的选取 (4) 2.5无功补偿的意义 (5) 3电容器无功补偿方式 (5) 3.1串联无功补偿 (5) 3.2并联无功补偿 (6) 3.3确定电容器补偿容量 (6) 4案例分析 (6) 4.1利用并联电容器进行无功功率补偿，对变电站调压 (6) 4.2利用串联电容器，改变线路参数进行调压 (13) 4.3利用并联电容器进行无功功率补偿，提高功率因素 (15) 5总结 (21) 1绪论 1.1引言 随着现代科学技术的发展和国民经济的增长，电力系统发展迅猛，负荷日益增多，供电容量扩大，出现了大规模的联合电力系统。用电负荷的增加，必然要
求电网系统利用率的提高。但由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低，影响发电机的输出功率; 降低有功功率的输出; 影响变电、输电的供电能力; 降低有功功率的容量; 增加电力系统的电能损耗; 增加输电线路的电压降等。因此，连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。 1.2无功补偿的提出 电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。无功，简单的说就是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗，提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的补偿。 1.3本文所做的工作 主要对变电站并联电容器无功补偿作了简单的分析计算,提出了目前在变电站无功补偿实际应用中计算总容量与分组的方法,本文主要作了以下几个方面的工作: 对无功补偿作了简单的介绍，尤其是电容器无功补偿，选取了相关的案例进行了简单的计算和分析。 2无功补偿的认识 2.1无功补偿装置 变电站中传统的无功补偿装置主要是调相机和静电电容器。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR、GTR、GTO等相继出现，将其作为投切开关无功补偿都可以在一个周波内完成，而且可以进行单相调节。如今所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管投切的无功补偿设备，主要有以下三大类型: 1、具有饱和电抗器的静止无功补偿装置； 2、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器，这两种装置统称为SVC 3、采用自换相变流技术的静止无功补偿装置——高级静止无功发生器。
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 为进一步加强国家电网公司无功补偿装置的技术管理工作，规范电网无功补偿的配置要求，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础上，制定完成了《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并于8月24日以国家电网生［2004］435号印发，其全文如下： 国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 第一章总则 第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。 第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。 第二章无功补偿配置的基本原则 第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。 第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV 电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。 第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。 第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。 第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV 及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。
电力系统的无功优化、补偿及无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 电气与信息工程学院 自动化13-2 马春野 20131802
电力系统的无功优化、补偿及 无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 一前言 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。 二无功优化和补偿的原则和类型 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、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。
1 电力电容器及无功补偿 技术手册 沙舟编著
目录 前言 第一章基本概念 (1) §1-1 交流电的能量转换 (1) §1-2 有功功率与无功功率 (2) §1-3 电容器的串联与并联 (3) §1-4 并联电容器的容量与损耗 (3) §1-5 并联电容器的无功补偿作用 (4) 第二章并联电容器无功补偿的技术经济效益 (5) §2-1 无功补偿经济当量 (5) §2-2 最佳功率因数的确定 (7) §2-3 安装并联电容器改善电网电压质量 (8) §2-4 安装并联电容器降低线损 (11) §2-5 安装并联电容器释放发电和供电设备容量 (13) §2-6 安装并联电容器减少电费支出 (15)
前言 众所周知，供电质量主要决定于电压、频率和波形三个方面。电网频率稳定决定于电网有功平衡，波形主要决定于网络和负荷的谐波，电压稳定则决定于无功平衡。当然三者之间也具有一定的内在关系。无功平衡决定于网络中无功的产生和消耗。在系统中无功电源有同步发电机、同步调相机、电容器、电缆、输电线路电容、静止无功补偿装置和用户同步电动机，无功负荷则有电力变压器，输电线路电感和用户的感应电动机，各种感应式加热炉、电弧炉等。为了满足系统中无功电力的需求，单靠发电机、调相机、电缆和输电线路电容是不够的，静补装置中也是采用电容器等。因此电容器在系统的无功电源中占有相当比重，加之调相机为旋转设备。建设投资大，运行维护费用高。近年来世界各国都积极装设电容器，满足系统无功电力要求，维持电压稳定。但各国主要是装设并联电容器，装串联电容器者较少，因此编者主要介绍并联电容器无功补偿技术，它还广泛应用于谐波滤波装置，动态无功补偿设备和电气化铁道无功补偿装置之中，因与电力系统谐波有关。限于篇幅，准备在“谐波技术”中详述。这里主要介绍一些无功补偿技术基础。限于编者水平，加上时间仓促，不当之处难免，请读者批评指正。
电力电容器的补偿原理公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
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 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 %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。 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 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。 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。 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。 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
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》 第一章总则 第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。 第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。 第二章无功补偿配置的基本原则 第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV 及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。 第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。 第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。 第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。 第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。 第八条35kV及以上电压等级的变电站，主变压器高压侧应具备双向有功功率和无功功
福州大学 本科生毕业设计（论文）文献综述 题目：电网电容式无功补偿器的系统设计 姓名： 学号： 系别：电气工程系 专业：电气工程及其自动化 年级： 2008级 指导教师： 年月日
文献综述 引言 进入21世纪伴随着国家经济的高速发展，国家电力工业的任务也更加艰巨，伴随着经济的发展我国的电力行业也在与时俱进。由于工业的发展现代电网中的无功损耗也急剧增大，使电网电能质量恶化，同时也加重了线路和变压器的负担和损耗。如今国家正在倡导节能减排，因此电网中的无功补偿问题越来越引起学者们的关注。无论是在工业负载还是生活负载中，阻感负载都占有很大的比例，比如变压器、异步电动机和很多的家用电器都是阻感性负载。这些负荷的自然功率因数都比较小，它们所消耗的无功功率在电力系统传输的的电量中占有很高的比例。如果能够减小线路中的无功功率就能够提高电能的传输效率。 公共电网中的电能品质己经得到人们越来越多的认识和重视。对电网影响严重的工厂配电网及电能质量的治理必将会带来显着的效果和影响。本设计的无功补偿的主要作用是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压、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,平衡三相负载的有功和无功功率等。 无功电流补偿实现手段正趋于与电力电子技术的结合。结合方式有三种:一是为投切电容器的开关;二是作为无功输出的调节开关;三是引入电力电子变流技术,将变流器作为无功电源,以补偿无功。目前在我国广泛使用的以SVC 为代表的传统的无功补偿装置,国内外对SVC 的研究集中在控制策略上,模糊控制、人工神经网络、和专家系统等智能控制手段也被引入SVC 控制系统,使用SVC 系统的性能更加提高。但是由于无功补偿新技术与新装置,即SVG等的突出优点,使得无功补偿技术未来发展的方向主要以电力电子及其逆变技术为核心开发出的性能更为优越的装置。 无功补偿和谐波抑制始终有着密切的关系,两者的技术发展与进步是相互协调的。有源滤波器可以克服无源滤波器在实际运行中补偿特性易受电网阻抗变化和运行状态影响,与系统发生谐波放大甚至并联谐振的缺陷。若将无源滤波器和有源滤波器相结合构成混合滤波器,相互取长补短,兼有两种滤波器优点,这种方案是谐波抑制方案研究的热点。更为积极的方法是单位功率因数变流器,它是不产生谐波且功率因数为 1 的新型变流器,它将有力地推动无功补偿和谐波抑制新技术的进步,前景十分广阔。
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
现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要，而且也要满足对电能质量上的要求。所谓电能质量，主要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。 1 电压与无功补偿 电压顾名思义就是电(力)的压力。在电压的作用下电能从电源端传输到用户端，驱动用电设备工作。 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称 为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。
国际电工委员会给出的无功功率的定义是：电压与无功电流的乘积 为无功功率。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件活动所需要的功率交换称为无功功率。
我们以电感元件和电容元件的并联回路来说明这个问题，见图1a，在电压的作用下，电感回路中电流滞后电压90°，而在电容回路中电流却是超前电压90°，即在同一电压作用下，任一瞬时，IL和IC在时间轴对称。我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图1b)，同样的，将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图1c)。 如图2a所示，功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率，并把所吸 电感收的能量转化为磁场能量；而在第一和第三个1/4周期内
如何根据电力变压器容量选择无功补偿电容器的大小 怎样正确选用电力电容器，如下几点供用户参考： 1、用户购买电力电容器最好直接到生产厂家或由生产厂家授权的代理商处购买，这样防止购买假冒伪劣的产品。 2、用户在选用电力电容器时，应注意电力电容器的产品外观是否完整，有无碰损，及生产厂家的名牌、厂址、质保卡、合格证、说明书等是否齐全。（厂名不全，如“威斯康电气公司”就是厂名不全，齐全的厂名应如“上海威斯康电气有限公司”。通讯地址等不详的产品，用户最好不要购买，以防发生意外事故。）购买前最好与生厂厂家联系证实一下产品售后服务等情况。 3、用户在购买电力电容器时，还应注意标牌上的各种数据：如额定电量KVAR、电容量uf、电流是否对，最好用UF表测量一下，用兆欧表测一下绝缘电阻，生产成套装置的厂家有条件的话可抽查耐压是否符合国家标准。 用户购买电力电容器时，不能只讲究价格便宜，俗话说“便宜没好货、好货不便宜”。一般电容器产品的价格差异是基于其成本的高低。如原材料的优劣：制造电力电容器的电容膜，有铝膜与锌铝膜两种，两者的价格相差很大，用锌铝膜制造的电容器相对成本高，当然质量也不同。此外，电容膜的优质一等品与二等品的价格不同，质量也不同。因此，用户在购买电容器时，价格是次要的，产品的质量才是最重要的。 4、安装使 用电力电容器，安全可靠的方法是：安装之前，将每台电力电容器测量后，将产品序号做好纪录，再依次安装。值得注意的一点，生产成套装置的厂家应考虑到电容补偿柜的运输问题。如果将电容器安装好后运输，很容易造成电容器因运输途中的路面颠簸而碰撞损坏（特别是容量大的电容器因其自身高度和重量，最易因此受到损坏）。方便而有效的解决办法是：在起始点对电容补偿柜装上电容器进行测试后，将电容补偿柜（空柜）和电力电容器分开运输，直到最终目的地（直接用户处）再进行安装。 用户只要对电力电容器选用得当，可为企业提高经济效益，为设备运行与人身财产提供安全的保证。 二、对环境的原因直接影响到电力电容器的寿命。电压过高与冲击电流对电力电容器是致命损害。所以选用电力电容器时，应向生产厂家提供下列几点情况，这样生产厂家可为用户生产专用的电容器。 1、电力电容器设计温度标准45℃，超过45℃对电容器影响很大。（如上海虹桥机场国内候机楼配电房，其里面温度比外界的自然温度高出许多，普通电容器被封闭在柜子里，温度则更高。导致电容器在高温状态下发热过度，引起膨胀、漏液。而
毕业论文（设计） 题目电力系统的无功优化、补偿及无功补 偿技术对低压电网功率因数的影响
2007年8月30日 电力系统的无功优化、补偿及 无功补偿技术对低压电网功率因数的影响 电气工程及其自动化专业 学生：指导教师： 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。本文对当前常用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。电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，电压问题本质上就是一个无功问题。解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。 关键词：无功优化无功补偿网损电压质量功率因数 Reactive power system optimization, compensation and Reactive power compensation of low voltage network of power factor Electrical Engineering and Automation Student:Luobifeng Supervisor：Qingyuanjiu Abstract:Reactive optimization and reactive compensation of power system is a valid way to increse the sy stem’s operating voltage and maintenance level .It’s also the way to reduce the internet loss . This essay summarize what Reactive optimization and reactive compensation are in our daily life. It also discusses and studies some problems existing in reactive optimization and reactive compensation. Voltage is one of the important targets of Quality of power supply, whose quality will affect stabilization of power grids and electric equipment functioning well
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 Var 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
电力系统中的无功补偿 众所周知，电源能量通过电感或电容时并没有能量消耗，只是在负荷与电源之间相互交换和三相之间流动。由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。电力系统中的设备大部分是根据电磁感应原理工作的，它们在单位周期内吸收的功率和释放的功率相同，以此建立交变的磁场，这部分功率就是无功功率。可见，无功功率在电力系统中扮演了重要的角色。可是在电力系统中为什么要进行无功补偿呢？ 无功补偿的必要性 在电力系统中，如变压器、电动机等许多工作时需要励磁的设备都需要从电力系统中吸收无功功率；并且输电线路具有分布电容，在电压下将产生容性无功功率，也就是说线路也要吸收感性无功。发电机是电力系统中唯一的有功电源，也是基本的无功电源。如果只依靠发电机来提供无功功率的，由于无功功率不断地来回地交换会引起发电、输电及供配电设备上的电压损耗及功率损失。另外，发电机发出的所有功率等于有功功率与无功功率的矢量和，提供的无功功率多时，提供的有功功率也就相对就减少了，显然这种运行方式也是很不经济的。 如果不进行无功功率补偿，通常会造成两个主要问题： （1）在电力传输系统中，如果说出现了无功功率不足的现象，那么就会导致电力系统中的电压以及功率因数不断的降低，最终导致用电设备受到破坏，严重情况下甚至会导致电网系统中的电压崩溃，使得整个电网控制系统瓦解，从而造成片区大面积的停电。 （2）电力电压以及功率因素的降低，会导致电力系统中的电气传输设备无法得到有效的利用，从而造成了电力系统中传输的电能损耗不断增加，降低了电能传输的效率，给用电用户的日常生活带来的极大的困扰。 因此国家相关政策规定，各级电压的电力网和电力用户都要提高自然功率因数，并按无功分层分区和就地平衡以及便于调压的原则，安装无功补偿设备和必要的调压装置，电网用户都要提高调压装置和无功补偿设备的运行水平。 无功补偿的作用 （1）提高电压质量 将线路中的电流分为有功电流I a 和无功电流I r ，则线路中的电压损失为 l a r l 3()3PR QX U I R I X U +?=?+= 其中，P 为有功功率，Q 为无功功率，U 为额定电压，R 为线路总电阻，X l 为线路感抗。
浅谈电力系统电容器无功补偿及其电压调整 毕业论文 目录 容摘要 0 引言 (1) 1 电力电容器无功补偿及其安全应用 (3) 1．1 电力电容器的补偿原理 (3) 1．2 电力电容器补偿的特点 (3) 1．3 无功补偿方式 (3) 1．4 电容器补偿容量的计算 (4) 1．5 电力电容器的安全运行 (5) 2 电力系统电压与无功补偿问题 (7) 2．1 无功功率就地补偿的概念 (7) 2．2 无功功率的平衡 (7) 2．3 各种无功补偿设备及补偿方式 (8) ３电网的无功补偿与电压调整 (10) 3．1 输配电网的无功补偿 (10) 3．2 电网电压调整 (11) 4 增加无功补偿提高经济效益 (13) 4．1 电力现状 (13) 4．2 电力负荷预测及功率因数分析 (13) 4．3 变电所无功补偿工程 (14) 4．4 10KV线路无功补偿工程设计 (14) 4．5 工程建设的效益 (15) 参考文献 (17)
关于电力系统电容器无功补偿及其电压调整问题探讨 1、电力电容器无功补偿及其安全应用 无功,简单的说就是用于电路电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持,输电线中的电感也消耗无功,电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗,提高电力输送的容量和质量,必须进行无功功率的补偿。 目前,在110 kV及以下的电网中,常安装电力电容器组来进行无功功率补偿,这是一种实用、经济的方法。而采用无功补偿,具有减少设计容量;减少投资;增加电网中有功功率的输送比例,降低线损,改善电压质量,稳定设备运行;可提高低压电网和用电设备的功率因素,降低电能损耗和节能;减少用户电费支出;可满足电力系统对无功补偿的检测要求,消除因为功率因素过低而产生的罚款等优点。 1．1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。 1．2电力电容器补偿的特点 1．2．1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。 1．2．2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。
电力电容器无功补偿分析 【摘要】采用电力电容器组来进行无功功率补偿，这是一种实用、经济的方法。采用了无功补偿，可起到减少设计容量；减少投资；增加电网中有功功率的输送比例，降低线损，改善电压质量，稳定设备运行的作用；还可提高低压电网和用电设备的功率因素，从而起到降低电能损耗和节能的作用。 【关键词】电力电容器；无功补偿 由于经济的不断发展和用电负荷的增加，必然要求电网系统利用率的提高。但由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低，影响发电机的输出功率；降低有功功率的输出；影响变电、输电的供电能力；降低有功功率的容量；增加电力系统的电能损耗；增加输电线路的电压降等。因此，连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。无功，简单的说就是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗，提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的补偿。 目前，在110kV及以下的电网中，常安装电力电容器组来进行无功功率补偿，这是一种实用、经济的方法。而采用无功补偿，具有减少设计容量；减少投资；增加电网中有功功率的输送比例，降低线损，改善电压质量，稳定设备运行；可提高低压电网和用电设备的功率因素，降低电能损耗和节能；减少用户电费支出；可满足电力系统对无功补偿的检测要求，消除因为功率因素过低而产生的罚款等优点。 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。
电力系统的无功补偿方法和意义 摘要随着现代电力电子技术与国民经济的进一步发展，电力用户对供电电能质量水平和用电可靠性提出了更高更多的要求。由此产生了一些静止形态的动态无功补偿装置。电力电子装置不仅可以发送而且还可以吸收无功功率，其本身也成为产生无功的功率源。但动态补偿的技术目前还不成熟。 关键词配电系统；无功补偿 中图分类号TM715 文献标识码 A 文章编号1673-9671-（2012）112-0231-01 1 无功功率的作用 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。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损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高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，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。 2 影响功率因数的主要因素 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。 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。 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 3.1 变电站集中补偿方式 针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连接在变电站的10 kV母线上，以补偿负荷的无功功率。补偿电容分为固定补偿与自动补偿两部分。因为有功负荷是变化的，其无功负荷也随之变化，但不论无功负荷如何变化，总可把它分为固定部分和变动部分，所以补偿电容应采取固定补偿与自动补偿相结合的方法，配置固定补偿电容以减少投资，配置自动补偿电容以满足补偿需要，做到二者兼顾。因此变电站集中补偿具有管理容易、维护方便等优点，但是这种方案对配电网的降损起不到什么作用。
提供相关设备的实物图片和视频。 第九章电力电容器和电抗器 第一节电力电容器 一、电力电容器的种类和作用 电力电容器按所起作用的不同分为并联（移相）电容器、串联电容器、耦合电容器、电热电容器、脉冲电容器等。 （1）并联电容器。并联电容器并联在电网上用来补偿电力系统感性负载的无功功率，以提高系统的功率因数，改善电能质量，降低线路损耗；还可以直接与异步电机的定子统组并联，构成自激运行的异步发电装置。 （2）串联电容器。 （3）耦合电容器。 （4）均压电容器。 （5）脉冲电容器。 本节主要介绍用于电网无功补偿的并联电容 器。 二、电力电容器的基本结构 并联电容器主要由电容元件、浸渍剂、紧固件、 引线、外壳和套管组成，其结构如图9－1所示。 （1）电容元件。电容元件是用一定厚度和层数的固体介质与铝箔电极卷制而成，如图9－2所示。 图9－1 并联电容器结构 1－出线瓷套管；2－出线连接片；3－连接片； 4－电容元件；5－出线连接片固定板；
为适应各种电压等级电容器耐压的要求，可由若干个电容元件并联和串联起来，组成电容器芯子。固体介质可采用电容器纸、膜纸复合或纯薄膜作为介质。在电压为10kV及以下的高压电容器内，每个电容元件上都串有一熔丝，作为电容器的内部短路保护，如图9－3所示。当某个元件击穿时，其他完好元件即对其放电，使熔丝在毫秒级的时间内迅速熔断，切除故障元件，从而使电容器能继续正常工作。 单元电容器安装在框架上，根据不同的电压和容量作适当的电气连接，单台三相电容器的芯子一般接成三角形接线。出线端子通过导线与箱盖上的套管相连，供进出线及放电线圈使用。 （2）浸渍剂。为了提高电容元件的介质耐压强度，改善局部放电特性和散热条件，电容器芯子一般放于浸渍剂中，浸渍剂一般有矿物油、氯化联笨、SF6气体等。 （3）外壳、套管。电容器的外壳一般采用薄钢板焊接而成，有利于散热，但绝缘性能较差，表面涂阻燃漆，壳盖上焊有出线套管，箱壁侧面焊有吊攀、接地螺栓等。大容量集合式电容器的箱盖上还装有油枕或金属膨胀器及压力释放阀，箱壁侧面装有片状散热器、压力式温控装置等。接线端子从出线瓷套管中引 出。 自愈式电容器结构如图9－4所示，采用聚丙 烯薄膜作为固体介质，表面蒸镀了一层很薄的金 图9-4 低压自愈式电容器结构 属作为导电电极。当作为介质的聚丙烯薄膜被击 穿时，击穿电流将穿过击穿点。由于导电的金属 化镀层电流密度急剧增大，并使金属镀层产生高热，使击穿点周围的金属导体迅速蒸发逸散，形成金属镀层空白区，击穿点自动恢复绝缘。 四、电力电容器的无功补偿 1.补偿方式