电网无功补偿及电压稳定研究
摘要：本文阐述了国内外电力系统无功电压控制的现状及其发展方向，包括电网动态电压稳定的策略和部分省网无功平衡和电压控制的措施；概述了avc的研究现状，提出了几点无功电压调控与管理的相关措施。
关键词：无功补偿电压控制电力系统
1 前言
电网无功平衡是保证电压稳定的基本条件，但电力系统无功功率的发、供、用呈现明显的分散性，因而无功功率只有在分层、分区、分散合理平衡的基础上，才能实现电网电能的合理分布和维持电网稳定运行。
2 电力系统无功电压优化的问题
电力系统无功优化问题是一个多目标、多变量、多约束的混合非线性规划问题，其优化变量既有连续变量，又有离散变量，整个优化过程十分复杂，也使优化过程中离散变量的处理更困难。理论上，无功分布可以达到最优，但实际上，一个复杂庞大的电力系统几乎不可能在线实现最优控制。最主要的瓶颈在于优化计算的数据基础——状态估计（se）结果的正确性、可靠性还无法满足实时控制的要求。这也是至今国内外还没有成功将全局潮流优化（ope）结果直接用于实时控制的重要原因[1]。从工程应用角度看，现实中的电力系统无功只能实现次优分布。一般认为，比较接近无功次优分布的做法是，无功功率尽量做到分层分区平衡，减少因大量传
摘要 电压是电能质量的重要指标之一，网损是电力企业的一项重要综合性技术经济指标。长期以来电力系统网络损耗问题比较突出，而无功补偿是降低线损的有效手段。随着电力系统负荷的增加，对无功功率的需求也日益增加。在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。 本文从无功补偿的现实意义出发，分析了无功补偿的必要性和经济效益。简单介绍了目前无功补偿研究的现状，探讨无功补偿的原理并对主要的几种无功补偿方式进行了简要的分析，给出本文设计用于并联电容器组补偿方式的智能低压无功补偿装置的研究任务。装置采用ATT7022A检测电网运行参数，减少了CPU运算量，提高电网参数辨识的精度，并可以简化系统软件设计。系统以Atlmega64处理器为控制核心，采用功率因数控制和电压限制相结合的方式工作，并给出采用永磁真空开关在特定电压相角投切电容器的方法，有效解决了电容器投切过程中在线路上产生涌流的缺点，并设有多种保护措施，保护系统可靠、稳定运行。装置还设计了友好的人机接口和通讯接口，使用方便。 关键词：无功补偿、并连电容器、ATT7022A、Atlnega64
ABSTRACT V oltage is one of important quality index of electric power system. Power loss is an important synthesis technical and economic index of power companies. In the past several years, the problem of power loss is very serious. However, reactive compensation is an effective method to save power loss .Due to increasing loads of electric power system, demand of reactive power was also increasing. It became necessary means that reactive power compensation devices were installed in proper position of electric network. This thesis considers the significance of reactive Power compensation and analyses the indispensability and economic benefits of reactive Power compensation. The development status of reactive power compensation is briefly introduced. Principles of reactive power compensation are explained. Several primary reactive power compensation solutions are discussed. This thesis proposed an intelligent low voltage reactive compensation control scheme and implemented device for shunt capacitor compensation. An ATT7022A is adopted to detect the power grid operation information to reduce the calculation volume of CPU and enhance the precision of power grid parameter identification. This also simplifies design work of the software. ATMEGA64 is utilized as the main process unit and method combining power factor control and voltage limitation is used as the system working mode. Specific voltage phase is determined to switching shunt capacitor via permanent magnetic vacuum synchronous switch. Thus the surge produced during the traditional capacitor switching method is greatly diminished. It provides diverse protect measures to ensure the stability and reliability. It bears friendly human machine
电力系统无功补偿的意义及补偿方案 电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中,整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源,因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制,不仅可保证电压质量,而且将提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。 ·8.1 提高功率因数的意义 在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果： 1）使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。 2）由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。 3）功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。 为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。改善功率因素是充分发挥设备潜力，提高设备利用率的有效方法。 ·8.2 补偿装置的确定： 无功补偿装置包括系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置等。 1）同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。 装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。 2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和
太原科技2009年第4期TAIYUAN S CI-TECH 浅谈电力系统电压稳定性 刘宝，李宝国 文章编号：1006－4877（2009）04－0035－02 最近30年来，世界各国的电力系统普遍进入大电网、高电压和大机组时代，巨量的电能需要通过长距离的高压输电线送到负荷中心，电力系统面临的压力越来越大，很多电力系统不得不运行在其稳定极限附近，极易发生失稳事故。这些事故损失是巨大的，引起人们对电压稳定问题的严重关注。可以说电压稳定问题目前已成为世界各国电力工业领域研究的热点。 1电力系统电压稳定的定义及分类 1.1电压稳定定义 电力系统电压稳定性是指给定一个初始运行条件，扰动后电力系统中所有母线维持稳定电压的能力。在发生电压失稳时，可能引起电网中某些母线上的电压下降或升高，从而导致系统中负荷丧失、传输线路跳闸、级联停电及发电机失去同步等。1.2电压稳定分类 目前，文献中可以见到与电压稳定的主要有静态电压稳定、暂态电压稳定、动态电压稳定、中长期电压稳定等，对它们的含义和范畴，至今还没有一个统一的定义。2004年，IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组给出了电力系统电压稳定的分类：电力系统电压稳定分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定。 小扰动（或小信号）电压稳定是指电力系统受诸如负荷增加等小扰动后，系统所有母线维持稳定电压的能力。大扰动电压稳定是指电力系统遭受大干扰如系统故障，失去负荷，失去发电机或线路之后，系统所有母线保持稳定电压的能力。 2电力系统电压失稳的机理 对电力系统电压失稳机理的研究是十分重要的，合理解释和明确区分电压失稳现象，可以正确应对预想的事故。静态研究认为电压失稳原因是负荷超过了网络的最大传输极限，从而造成潮流方程无解。随着对电压稳定研究的进一步深入，越来越多的人们开始用非线性动力学系统的理论知识来解释电压失稳的机理。对于电压失稳机理，T．Van Custem提出：电压失稳产生于负荷动态地恢复其自身功率消耗的能力超出了传输网络和发电机系统所能达到的最大极限。把电压稳定问题仅当作静态问题的观念是不周全的；负荷是电压失稳的根源，因此，电压失稳这一现象也可称为负荷失稳，但负荷并不是电压失稳中唯一的角色；发电机不应视为理想的电压源，其模型（包括控制器）的准确性对准确的电压稳定分析十分重要。 3电压稳定性的分析方法 电力系统作为一个复杂的非线性动力系统，考虑其动态因素，数学上可用一组DAE（Differential Algebraic Equations）微分代数方程组来表示。微分方程组主要体现动态元件，代数方程组主要体现网络结构等约束条件。目前，电力系统电压稳定性的分析方法主要有：静态分析方法、动态分析方法、非线性动力学方法。 3.1静态电压稳定分析方法 潮流方程和扩展的潮流方程是静态分析方法的基本立足点。静态分析方法一般认为潮流方程的临界解就是电压稳定的极限静态方法，将一个复杂的微分代数方程组简化为简单的非线性代数方程实数，大体上可以归纳为：连续潮流法、特征值分析法、最大功率法等。 3.1.1连续潮流法 连续潮流法（CPFLOW）又称延拓法，连续潮流法使用包括有预估步和校正步的迭代方案找出随负荷参数变化的潮流解路径。连续潮流法跟踪负荷和发电机功率变化情况下电力系统的稳态行为，通 （辽宁工业大学，辽宁锦州121001） 摘要：介绍了电力系统电压稳定的定义和分类，提出了电压失稳机理和电压稳定的主要研究方法，反映出该领域的研究概貌和最新动向。 关键词：电力系统；电压稳定；静态；动态 中图分类号：TM712文献标志码：A 收稿日期：2009－01－05；修回日期：2009－02－05 作者简介：刘宝（1982-），男，山东滨州人。2006年9月就 读于辽宁工业大学，攻读硕士学位。 研究与探讨
配电网无功补偿方式 合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损。而且由于我国配电网长期以来无功缺乏，造成的网损相当大，因此无功功率补偿是降损措施中投资少回收高的有效方案。配电网无功补偿方式常用的有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。 配电网无功补偿方案 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(如图1的方式1)，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10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点。 为了实现变电站的电压控制，通常采用无功补偿装置(一般是并联电容器组)结合变压器有载调压共同调节。通过两者的协调来进行电压/无功控制在国内已经积累了丰富的经验，九区图便是一种变电站电压/无功控制的有效方法。然而操作上还是较为麻烦的，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，甚至在某些区上会产生振荡现象;而且由于实际操作中变压器有载分接头的调节和电容器组的投切次数是有限的，而在九区图没有相应的判断。因此，现行九区图的调节效果还有待进一步改善。 2 低压集中补偿方式 在配电网中，目前国内较普遍采用的无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿(如图1的方式2)，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左右，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。它主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功补偿的就地平衡，对配电网和配电变的降损有积极作用，同时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。就这种方案而言，虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取。虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平往往是由系统情况决定的。当线路电压基准值偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，易出现无功过补偿或欠补偿。 对配电系统来说，除了专用变之外，还有许多公用变。而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变，由于其通常安装在户外的杆架上，实现低压无功集中补偿则是不现实的：难于维护、控制和管理，且容易造成生产安全隐患。这样，配电网的无功补偿受到了很大地限制。 3 杆上补偿方式 由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，使得补偿度受到限制。由此造成很大的无功缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的无功沿线传输使得配电网网损仍然居高难下。因此可以采用10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上(或另行架杆)进行无功补偿(如图1的方式3)，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。但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、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等问题。因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行： (1)补偿点宜少，建议一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿; (2)控制方式从简。建议杆上补偿不设分组投切; (3)建议补偿容量不宜过大。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时出现过电压和过补偿现象;另外杆上空间有限，太多数电容器同杆架设，既不安全，也不利于电容器散热; (4)建议保护方式应简化。主要采用熔断器和氧化锌避雷器作简单保护。 显然，杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上的公用变所需无功进行补偿，因其具有投资小，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
第1章绪论 1.1 无功补偿的意义 国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。尤其是近两、三年来，由于电力负荷增长迅猛，而发电装机容量和输配电能力不足，造成全国近20个省市电力供应紧张，部分省市出现限电拉闸[1]。与此同时，随着电力市场的开放，电力用户对电能质量的要求也在提高；电力生产与供应企业也比以往任何时候都重视电力系统运行的经济性。 电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。同时，无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。 无功功率从何而来？显然，发电机提供的无功功率相对负荷和网络对无功功率的需求来说只是“杯水车薪”，仅仅依靠发电机提供无功功率也是极不经济的。无功功率最主要的来源是利用各种无功功率补偿（以下简称无功补偿）设备在电力系统的各个环节进行无功补偿。因此，无功补偿是电力系统的重要组成部分，它是保证电能质量和实现电力系统经济运行的基本手段。 低压电力用户量大面广，其负荷的功率因数又大都比较低，因此在低压电网中进行无功功率的就地补偿是整个电力系统无功补偿的重要环节。 低压电网的无功补偿主要采用并联电容器进行，它包括固定电容器（FC）补偿和自动投切电容器的动态补偿以及两者混合补偿等方式。 电力负荷是随时变化的，所需要的无功功率也是随时变化的，为了维持无功平衡，要求无功补偿设备实行动态补偿，即要根据无功负荷的变化及时投切电容器。以往的低压动态无功补偿设备以机械开关（接触器）作为电容器的投切开关，机械开关不仅动作速度慢，而且会产生诸如涌流冲击、过电压、电弧重燃等现象，开关本身和电容器都容易损坏。据调查，我国过去使用的自动投切电容器无功补偿装置在使用3年后损坏率达75％[2]。 随着电力电子技术和微机控制技术的迅速发展和广泛应用，出现了智能型的动态无功补偿装置。这种以电力电子器件作为无功器件（电容器、电抗器）的控制或开关器件的动态无功补偿装置被称为静止无功补偿装置（SVC：Static V ar Compensator）。 SVC是动态无功补偿技术的发展方向，它正成为传统无功补偿装置的更新换代产
电源不稳定的因素及解决办法 篇一：电源不稳定的因素及解决办法 电源不稳定的因素及解决办法 常亮 渤海船舶职业学院 摘要：主要探讨了目前我国在供电系统中电源不稳定的因数以及危害，并根据相关理论和实践经验，提出了一些自己的见解和有效解决办法。关键词：电力历史电源不稳定谐波 一、概述 随着我国经济建设的蓬勃发展，社会对电力资源的需求日益增长，用户对电力系统的要求也越来越高。供电的可靠性和稳定性已经成为保障经济增长和满足用户需求的重要问题。我国作为装机容量和年发电量均居世界第二位的电力大国，由于国土辽阔、动力资源与用电中心相距遥远、城乡家用电器设备的大量普及，对用户端电力电压的稳定性提出了更高的要求。保障供电的稳定性也是改善内外部投资环境、满足人民日益增长的生活水平以及提升综合国力的重要体现。 我国最早的电厂由英商旗昌洋行于1882年开办的，最初为粤恒电灯公司，后被官商合股收购。我国市电起初主要在殖民地使用，大部分为日本的殖民地，其中东北的电网最大，约占全国的50%。在不同地区，110V和220V市电都有使用的经历。至解放
前，我国还是多种电压和频率并存，主要是与发电设备的生产国制式有关。新中国成立后，统一了全国的电网电压标准为220V 50Hz。一方面是由于我国沿袭前苏联的制式；另一方面，因为我国国土幅员辽阔，供电半径要比美洲国家大，出于降低能耗，减少农村、山区用电成本的目的，我国采用的是比美洲发达国家更高的市电电压制度。 220V电压与110V电压相比的优点：1.传输耗能小，减少了能量损耗； 2.传输相同电量，在损耗相同的情况下，使用的导线横截面积要小一倍，节约了大量的金属资源； 3.相对减少了变压器的工作负荷，使变电压这一关键而又脆弱的节点有了更多的安全保障； 4.对偷盗电力设备的行为客观上产生了遏制。 二、影响电源稳定的因素 影响电源稳定的因素主要是两点：不稳定电压和谐波。本文着重从这两方面分析探讨。 （一）电压不稳定的危害 在现代工业用电中，一种电气设备出现故障就会导致流水线、甚至整个工厂作业的中断，造成难以想象的损失。对于普通用户，家用电器长时间在非额定电压或频率下工作，会严重影响电气设备的使用寿命。例如：长期在低于额定电压下工作的计算机，容易出现重启、程序紊乱、烧毁硬盘等情况。因此在比较重
关于配电网无功补偿若干问题的探讨 摘要：电网无功补偿是一项建设性的技术措施,对电网安全、优质、经济运行有重要作用。因此，本文作者结合目前人们所关注的电网无功补偿问题进行了分析和建议。 关键词：配网，无功补偿，分析 1配电网无功补偿方案比较 配电网无功补偿方案有变电所集中补偿(方式1)、配电变压器低压补偿(方式2)、配电线路固定补偿(方式3)和用电设备随机分散补偿(方式4)。 1.1变电所集中补偿 变电所集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等,主要目的是平衡输电网的无功功率,改善输电网的功率因数,提高系统终端变电所的母线电压,补偿变电所主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电所10kV母线上,因此具有易管理、方便维护等优点,但这种补偿方案对10kV配电网的降损不起作用。 为实现变电所的电压/无功综合控制,通常采用并联电容器组和变压器有载调压抽头协调调节。但大量的实际应用表明,投切过于频繁会影响电容器开关和变压器分接头的使用寿命,增大运行维护工作量,通常要限制变压器抽头调节和电容器组操作次数。采用电力电子开关控制成本比较高、开关自身功率损耗也很大,因此变电所高压电压/无功综合控制技术仍有待进一步改善。
鉴于变电所集中无功补偿对提高高压电网功率因数、维持变电所母线电压和平衡系统无功有重要作用,因此应根据负荷的增长需要、设计好变电所的无功补偿容量,运行中在保证电压合格和无功补偿效果最好的情况下,尽可能使电容器组投切开关的操作次数为最少。 1.2配电变压器低压补偿 配电变压器低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大,通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿,总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变压器用户功率因数,实现无功的就地平衡,降低配电网损耗和改善用户电压质量。 配电变压器低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散,因此补偿工作的投资较大,运行维护工作量大,因此要求厂家要尽可能降低装置的成本,提高装置的可靠性。 采用接触器投切电容器的冲击电流大,影响电容器和接触器的使用寿命;用晶闸管投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题,但明显的缺点是装置存在晶闸管功率损耗,需要安装风扇和散热器来通风与散热,而散热器会增大装置的体积,风扇则影响装置的可靠性。 为解决这些问题,开发、研制了机电一体开关无功补偿装置。该装置采用固定补偿与分组补偿结合,以降低装置的生产成本;装置能实现分相补偿,以满足三相不平衡系统的需要。 机电开关控制使装置既有晶闸管开关的优点,又具有接触器无功率损耗的优点。几千台装置的现场运行、试验表明,机电开关补偿装置体积
X 10 电网建设中的无功补偿 1功率因数和无功功率补偿的基本概念 1.1功率因数：电网中的电气设备如电动机变压器等属于既有电感又有电阻的电 感性负载，电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差， 相位角的余弦 cos ?即是功率因数，它是有功功率与视在功率之比即 cos ? = P/S 。功率因数是 反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要 指标。 1.2无功功率补偿：把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性 装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置却在吸 收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功 功率中得到补偿。 2无功补偿的目的与效果 2.1补偿无功功率，提高功率因数 2.2提高设备的供电能力 由P = S ? cos ?可看出，当设备的视在功率 S 一定时，如果功率因数cos ? 提高，上式中的P 也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。 2.3降低电网中的功率损耗和电能损失 由公式I = P/( ? U ? cos ? )可知当有功功率P 为定值时，负荷电流I 与 cos ?成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从 而使功率损耗降低：△ P =I 2R,降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主 要目的。 2.4改善电压质量 在线路中电压损失4U 的计算公式如下： A U= 式中 A U ——线路中的电压损失kV P ——有功功率MW
]=300 X( 1. 33— 0. 48) =255 (kvar ) Q= Q -- 无功功率Mvar U -- 额定电压kV R ――线路总电阻Q X L ――线路感抗Q 由上式可见，当线路中的无功功率 Q 减少以后，电压损失4U 也就减少了 2.5减少用户电费开支，降低生产成本。 2.6减小设备容量，节省投资。 3无功补偿容量的选择 3.1按提高功率因数值确定补偿容量 Q c 式中P ——最大负荷月的平均有功功率 kW cos ? i cos ? 2 - 补偿前后功率因数值 例如：某加工厂最大负荷月的平均有功功率为 300kW 功率因数cos ?二0.6， 拟将 功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为： 3.2按提高电压值确定补偿容量Q (kvar ) 式中 △ U 需要提高的电压值 V (kvar ) Q=300X[
无功补偿的作用与必要性 ①无功电流的产生与损耗 大家知道，我们的工厂低压配电是通过厂用变将10KV变成400V，然后通过低压配电系统，给用电设备提供电源，驱动动力设备工作的，动力设备多为感性负载。如电动机、电焊机、空调机等。当它投入运行以后，将产生很大的感性电流，这种电流它不做工，是无功电流。由于它的存在，使得在配电网络中及变压器中，流过的电流就是电感电流与电阻电流之和，即I=I R+I L。而变压器的容量是电流乘电压，即S= 3 UI(KVA)。当电压一定时，要使变压器的容量得到充分利用，就必须减小电流，而减小电流的唯一办法，就只能使I L电感电流尽量减少。同时由于I L电感电流的存在使得损耗大量增加，它的损耗大小与I L电感电流的平方成正比，这些损耗在变压器及线路中转变成热量散发，使得变压器及配电设备温度升高。不仅影响设备的利用率，还由于温度过高，破坏设备的绝缘，缩短设备的使用寿命，甚至损坏设备。所以怎样减少电感电流，就成了企业减少能源损耗，设备挖潜增加经济效益与社会效益的必经之路。下面我们以调查东莞某外资企业的情况加以说明： 该企业安装630KVA变压器两台，根据监测结果。补偿前平均功率因数COS=0.71（还不算太低）总输出电流385.5A，总无功功率186KVAR，补偿后平均功率因数COS=0.985，总输出电流只有284A，总无功功率只有34KVAR，从而使：
a) 无功功率下降率为Q=（1-Q2/Q1） ×100%=(1-34/186)×100%=81.72% b) 减少线损率为▲P=［1-( I2/I1) 2］×100%=［1-( 284/385.5) 2］×100%=45.73% 由此可见，投入补偿后明显减少了无功功率提高了功率因数，减少了电流和线损率。 ②优化电能质量 a) 抑制波动负荷和冲击负荷造成的电压波动和电压闪变，滤除高次谐波。 大家知道，投入、切除感性负载时，根据电磁原理，一定会产生操作过电压，这种过电压是由于感性负载电流突变产生的高次谐波形成的，而高次谐波对于电容来说相当于短路状态，所以电容是高次谐波的吸收器。 b) 稳定电网电压 仍以上面提到的企业为例，在投入电容前低压侧系统电压与投入电容后低压侧系统电压对比，投入电容后电压有明显提高： ▲NU=( I1-I2)/ I1×100%= (385.5 -284)/ 385.5×100%=26.33% 由此可见投入电容补偿以后不仅明显提高了功率因数，减少了电流和线损率，电压也相对稳定提高了供电可靠性，并能充分利用配电设备的容量，达到节能降损的预期目标。 ③电容补偿的目的和积极意义
浅谈电源不稳定的成因及解决方法 【摘要】本文主要探讨了目前我国在供电系统中电源不稳定的成因以及危害，并根据相关理论和实践经验，提出了一些自己的见解和有效解决办法。 【关键词】电力资源；电源不稳定；因素；方法 随着我国经济建设的蓬勃发展，社会对电力资源的需求日益增长，用户对电力系统的要求也越来越高。供电的可靠性和稳定性已经成为保障经济增长和满足用户需求的重要问题。影响电源稳定的因素主要是两点：不稳定电压和谐波。下面着重从这两方面分析探讨。 1.电压不稳定的危害及解决办法 1.1电压不稳定的危害 在现代工业用电中，一种电气设备出现故障就会导致流水线、甚至整个工厂作业的中断，造成难以想象的损失。对于普通用户，家用电器长时间在非额定电压或频率下工作，会严重影响电气设备的使用寿命。例如：长期在低于额定电压下工作的计算机，容易出现重启、程序紊乱、烧毁硬盘等情况。因此在比较重要的信息采集、数据检测分析工作点，都要装设在线式UPS以保证无间断供电。 1.2引起电压不稳定的原因及解决办法 按供电系统节点来看，电压波动可分为高压侧电压波动和低压侧电压波动。高压侧电压波动又可分为进线电源处电压不稳定和高压母线上电压不稳定。 1.2.1进线电源处电压不稳定原因分析 原因之一是上一级电源质量不高。解决方法是更换电源或在上一级负荷处重新架设一条供电线路。原因之二是传输过程中（进线电缆）存在问题。解决方法是检查是否存在电缆破损、电缆质量、电缆选型不正确的情况，有针对性地加以改善。 1.2.2高压母线上电压不稳定原因分析 原因之一是变压器三相空载导致高压侧母线电压不稳定。解决方法是重新计算变压器的负载率，更换更大一级容量的变压器。原因之二是在变压器负载时，大功率设备冲击电网造成高压侧母线电压不稳定。解决方法如下一是对大功率设备采用变频启动或软启动方式，来减少对电网的冲击。二是大功率设备尽量采用高压电机，以优化电能质量。三是对个别大功率设备，采用单独无功补偿装置稳定电压。
工业企业供电课程报告电网无功补偿装置 学生姓名： 班级学号： 任课教师： 提交日期：2011.12.12 成绩：
电网无功补偿装置 一、研究背景、现状和意义 1.0无功问题背景 随着我国经济改革的不断深入，国民经济持续快速增长，工业企业的数量不 断增加，人们生活水平不断提高，这些都导致电量的需求大大增加。相比较而言， 我国发电机的装机容量与输配电能力的增加速度没有需求快，致使我们一些省份 出现“电荒”的情况，尤其一些经济相对发达的地区和用电负荷较大的大中城市。 更有甚者，部分城市在用电高峰期出现拉闸限电以使电网正常运行的情况，严重 制约着国民经济的发展，也给人民群众的生活带来很大不便。电压是电能主要质 量指标之一，电压高低反映无功出力与用户无功负荷是否平衡。就我国来说，电 力系统的用电负荷主要为感应电动机、变压器、感应电炉与电弧炉、电焊机与电 焊变压器、整流设备等感性负载。这些负载在消耗着大量有功功率的同时也在消 耗着大量的无功功率，造成电网功率因数偏低。大量感性负载的使用使得必须提 供足够的无功容量满足负载要求，否则会造成电网电压降低，电网供电质量下降 的不良后果。当电网低电压运行的危害可以归纳为以下6种[1]： (1) 当电压下降到额定电压65％---70％时，无功静态稳定破坏，发生电压 崩溃，造成大面积停电事故； (2) 发电机因运行电压降低而减少它的有功功率及无功功率的输出，由于定 子电流与转子电流受额定值限制，因此发电机的有功出力及无功出力近似与运行 电压成正比关系； (3) 送变电设备因运行降低而增加能耗； (4) 烧毁用户发动机； (5) 由于电源电压下降，引起电灯功率下降、光通量减小和照度的降低。 (6)发电机因电压低而影响有功及无功出力。 ?cos N N I U P = 由上式可见，当负载的功率因数1cos
学校代号10731 学号092081103001 分类号TM761 密级公开 硕士学位论文 微电网系统中谐波和无功补偿问题的研 究 学位申请人姓名张磊 培养单位电气工程与信息工程学院 导师姓名及职称党存禄教授 学科专业系统工程 研究方向电力系统谐波和无功补偿 论文提交日期
学校代号：10731 学号：092081103001 密级：公开 兰州理工大学硕士学位论文 微电网系统中谐波和无功补偿问题的研 究 学位申请人姓名：张磊 导师姓名及职称：党存禄教授 培养单位：电气工程与信息工程学院 专业名称：系统工程 论文提交日期： 论文答辩日期： 答辩委员会主席：
Research on the Problem of the Harmonic and Reactive Power Compensation in the Micro-grid System by ZHANG Lei B.E.( Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management) 2008 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Engineering in Power Electronics & Power Drives in the Graduate School of Lanzhou University of Technology Professor Dang Cunlu May, 2012
电网的无功补偿与电压调整 、输电网的无功补偿与电压调整 输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路，有串联补偿（又称纵补偿）与并联补偿（又称横补偿）之分。电压支撑则多用于与地区受电网络连接的输电网的中枢点。 1.1电抗器补偿 电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度（电抗器容量与线路充电功率之比）国外统计大多为70-85，个别为65，一般不低于60。电抗器一般常设置在线路两端，且不设断路器。 1.2串连电容补偿 串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度（串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比）而定。串联电容补偿一般在50以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。 1.3中间同步或静止补偿 在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些
装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。 输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。 电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。 2、配电网的无功补偿与电压调整 以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。 2.1相位补偿亦称功率因数补偿 用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7左右。励磁功率滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户
浅析无功补偿在电力电网中的应用 发表时间：2017-11-01T11:42:22.800Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：马静 [导读] 摘要：在现代供电行业内部,功率因数是考核电网运行的重要指标之一,为了确保功率因数达到考核指标,保证电网供电的政策运行,无功补偿就显得尤为重要。本文就无功补偿的原因和策略进行了探讨，以期给电网企业一些借鉴价值。 （国网吴忠供电公司宁夏回族自治区吴忠市 751100） 摘要：在现代供电行业内部,功率因数是考核电网运行的重要指标之一,为了确保功率因数达到考核指标,保证电网供电的政策运行,无功补偿就显得尤为重要。本文就无功补偿的原因和策略进行了探讨，以期给电网企业一些借鉴价值。 关键词：无功补偿；电力电网；应用 电力系统中先天性地存在着大量的无功负荷，这些无功负荷来自电力线路、电力变压器以及客户的用电设备。系统运行中大量的无功功率将降低系统的功率因数，增大线路电压损失和电能损失，严重地影响着电力企业的经济效益，解决这些问题的一个行之有效的方法就是进行无功补偿。为了起到节能降损的作用，改善电能的质量，提高输变电设备的有功出力，使电气设备处在最佳经济状态下运行，使有限的电力能更好地为社会主义建设服务，做好无功补偿工作势在必行。 1 电力电网中无功补偿的原因 随着国民经济的快速发展,国内的工业用电和生活用电不断增加,需求的增加对供电系统提出了更高的要求,无功补偿的运用,可以有效的降低电力电网的有功损耗,提高电力电网运行的科学性、经济性。无功补偿设备可以有效的降低电网中的功率耗损,根据公式I=P/Ucos可知,其中电流与cos成反比,因此,按装无功补偿设备之后可以有效的提高功率因数,线路中的负荷电流降低,进而使有功功率的损耗有所降低,同时还可以减少电网中电压的损失,提高电压的质量,减少客户的电费费用,减少设备投资。由于无功补偿可以减少无功功率在电网中的流动,降低线路和变压器因为输送无功功率而造成电能损失,安装无功补偿设备可以有效的降低电力网的损耗。而且无功补偿可以提高功率因数,相对其他节能措施而言,是一项收效快、投资少的降损节能措施,它可以使电力系统少送无功功率,多送有功功率,而且可以在电力系统无功功率不足时,迅速提供无功功率。 2 电力电网中无功补偿的使用 一般无功补偿设备是在用户的负载点或者配电室进行补偿,供电部门会与用户进行协商,鼓励用户在在用电处安装无功补偿设备,减少电费支出,进而提高功率因数,使功率因数符合考核标准。相关资料表明,无功功率约有40%在消耗在变压器和电线线路,剩余的则消耗在客户的用电设备中。为此,供电部门要与用户加强沟通,共同做好无功补偿设备的配置,保证电力资源的高效合理使用,减少能源浪费。 2.1无功补偿设备的选定 无功补偿设备的选定要按照合理布局、就地平衡、全面规划的原则,保证电力电网的无功补偿取得最佳的经济效益和社会效益。合理的无功补偿设备容量设定是决定其是否能够实现节能降耗的重要因素,在实际工作中,电力企业首先要根据不同的负荷情况,以及供电部门的要求确定无功补偿后应该达到的功率因数,然后计算无功补偿设备应具有的实际容量大小。 2.2并联电容器的无功补偿 提高功率因数最常用的办法就是与电感性负载并联静电电容器,并联补偿的电力电容器,根据电压高低的不同内部接线也不同,高压电容器组一般宜接成中性点不接地星形;低压变压器组一般接成三角形。目前我国使用的补偿方式有单独就地补偿、低压集中补偿、高压集中补偿三种。 2.2.1单独就地补偿 相比其他两种补偿方式,单独就地补偿的补偿范围最大,补偿效果也最好,电力企业一般优先采用这种方式进行补偿。单独就地补偿的电容器组是使用电设备自身的绕组电阻来放电,它是将并联补偿电容器组装在需要进行补偿的用电设备附近,它可以直接补偿安装部位的变压器和所有高低压电线线路的无功功率。单独就地补偿需要的投资费用较大,利用率较低,一般而言,当被补偿的用电设备停止作业时,单独就地补偿的电容器组也会被切除,导致资源浪费。为此,它适用于一些经常运转,负荷较平稳而且容量又大的设备,如,高频电炉、感应电动机等等,以及一些虽然容量较小,但是数量多,长期稳定运行的机械设备,如荧光灯等。 2.2.2低压集中补偿 低压集中补偿主要用于补偿高压配电线路、电力系统以及车间变电所低压母线前车间变电所的无功功率,可以使用专门的放电电阻或者白炽灯的灯丝进行放电,使用成本较低,运行和维修也比较方便安全,同时,它可以依据用户的用电负荷水平的波动,投入相应的电容器,进行跟踪补偿。低压集中补偿的目的在于提高专用变压器用户的功率因数,投资费用和后期维护都是由专用变压器用户自己承担。 2.2.3高压集中补偿 高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变电所的6～10kV母线上,因此,这种补偿方式只能补偿6～10kV母线前的所有线路的无功功率,而母线后的电线线路的无功功率得不到有效补偿。但是相对而言,这种补偿方式的投资较小,而且便于工厂进行集中管理和控制,同时对于工厂高压的无功功率进行有效的补偿,比较适用于大中型的工厂。 3 无功补偿设备的使用管理 在进行无功补偿设备配置和管理的过程中,坚持集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主。对分散补偿的配置要从实际出发,确保无功补偿之后可以达到功率因数的审核标准,对于供电公司而言,无功补偿设备过于分散,导致企业的设备维护量大,工作难度较大,为此,大多采用变电站集中补偿和配变就地分散补偿相结合的方式。另外,在无功补偿过程中要坚持调压与降损相结合,同时以降损为主,因为无功补偿产生的最大的经济效益和社会价值是降损,在一定程度上调整电压只是为了保证电压质量。特别是对于很多轻载运行的电线线路,由于电压偏高,会导致配电变压器的铁损占线损的70%以上,这种情况下,就不宜再安装电容,否则在线路电压升高过快时,配电变压器的损坏程度会进一步增加,使线损程度增大,为此,投切无功补偿设备,使电网中的电力功率因数提高,减低电网的损耗。能源建设是我国国民经济建设的战略重点之一,在进行能源建设的过程中,我国坚持贯彻实施科学发展观,要求相关部门在加强能源开发的过程中,不断提高资源的使用效率,使有限的能源发挥尽可能多的经济效益,同时减少在使用过程中的能源浪费。为此,在电力电网内出现大负荷欠补偿时,供电企业、发电企业和用电企业要协同合作,共同把无功补偿工作搞好。电力电网通过无功补偿节约电能,不仅可以降低工厂的生产成本,而且可以为国家积累更多的财富,促进国
绪论 电力系统是由电能生产、传输、使用的能量变换、传输系统和信息采集、加工、传输、使用的信息系统组成的。电力系统稳定性问题可以分为角度稳定、电压稳定和频率稳定三个方面。电压稳定性问题与发电系统，传输系统和负荷系统都有关系。电压稳定性是指电力系统在正常运行或经受扰动后维持所有节点，电压为可接受值的能力 引起电压不稳定的主要因素是电力系统没有能力维持无功功率的动态平衡和系统中缺乏合适的电压支持；电压不稳定性受负荷特性影响很大。电压崩溃通常是由以下几种情况引发的：①负荷的快速持续增长；②局部无功不足；③传输线发生故障或保护误动； ④不利的OLTC的动态调节；⑤电压控制设备限制器（如发电机励磁限制）动作。这些情况往往是互相关联的，持续恶化的相互作用将最终导致电压崩溃的发生。 电压安全是指电力系统的一种能力，即不仅在当前运行条件下电压稳定，而且在可能发生的预想事故或负荷增加情况下仍能保持电压稳定。它意味着相对可信的预想事故集合，电力系统当前运行点距离电压失稳点具有足够的安全裕度。 为了防止电压失稳/崩溃事故，最为关心的问题是，当前电力系统运行状态是不是电压 稳定的，系统离电压崩溃点还有多远或稳定裕度有多大。因此必须制定一个确定电压稳定程度的指标，以便运行人员做出正确的判断和相应的对策 电压稳定性研究的方法：非线性动力学方法、概率分析方法、静态分析方法和动态分析方法。 电力系统是非线性动力系统，稳定本身属于动态范畴，电压失稳或电压崩溃本质是一个动态过程。当我们深入研究电压不稳定发生的原因、机理及其变化过程时，特别是要研究因电压过低而导致系统的动态稳定破坏时，静态分析方法难以完整计及系统动态元件的影响，因此无法深入研究电压失稳的机理及其演变过程。必须在计及元件动态作用的前提下，建立恰当的数学模型，采用合适的动态方法进行研究才能真正揭示电压失稳的发展机制。 负荷特性在电压稳定研究中起着重要作用，它直接影响分析的结果，但由于负荷的随机性、分散性及多样性，严格统一负荷特性尚无法确立，这使得负荷特性成为电压稳定研 页脚内容1