四、无功补偿的意义及原理
人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。
无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。
无功补偿的作用主要有以下几点：
（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）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，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的有功及无功负载。
（一）．无功补偿的物理意义
无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。
下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
同时可以证明，各相的无功功率分量（ui r ）的瞬时值之和在任一时刻都为零。 因此，也可以认为无功能量是在三相之间流动的。这种流动是通过阻感负载进行 的。
（二）无功补偿的原理
在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机，包括异步电动机在内的绝大部分电气设备的等效电路可看作电阻R 与电感L 串联的电路，其功率因数为 22cos L
R
R X φ=+
式中 L X L ω=
将R 、L 电路并联再接入电容C 之后，电路如下图（a ）所示。该电路的电流方程为：
c RL I I I =+&&&
由下图的相量图可知，并联电容后电压U 与电流I 的相位差变小了，即供电回路的功率因数提高了。此时供电电流I 的相位滞后于电压U ，这种情况称为欠补偿。
图并联电容补偿无功功率的电路和相量图
（a）电路；（b）相量图（欠补偿）；（c）相量图（过补偿）
若电容C的容量过大，使得供电电流I的相位超前于电压U，这种情况称为过补偿，其相量图如图（c）所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样回增加电能损耗，如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的寿命。
二. 增加无功补偿：
当电力网中某一点增加无功补偿量后，从该点至电源所有串接的线路及变压器中的无功潮流都将减少，从而使该点以前串接的电能损耗减少，达到了降损节电和改善电能质量的目的。
无功补偿对于需要集中补偿的可按无功经济当量来选择补偿点和补偿容量，对于用电客户可按提高功率因数的原则进行无功补偿，补偿分布首先考虑调压的要求，闭免无功长距离传输，补偿设备的配置要按照“分级补偿，就地平衡”的原则进行规划，就是要做到那里有无功负荷就在那里安装无功补偿装置，但要考虑它的经济性，
无功补偿通常不希望出现过补偿，因为这样会使变压器二次电压升高且容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗，也就是用电设备倒送无功功率到电网，这种情况绝大多数是电网无功过剩引起的，它可能将对电网造成过电压的危害，这样就要求安装电抗器，就进吸收无功，但还是要考虑经济投资。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将降低系统的电压下降，严重时，会导致设备损坏，系统解列。此外，网络的功率因数和电压的降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对改善电压质量、提高功率因数及降低系统损耗和提高系统供电效率有极为重要的意义。
下面对无功作一介绍：
电力系统中的无功损耗，主要包括变压器中的无功功率损耗、输电线路上的
无功功率损耗、晶闸管控制电路中吸收的无功功率及感性无功补偿设备所吸收的无功功率等。
一.电力系统中的无功负荷及无功损耗：
1.变压器中的无功功率损耗包括两部分：
（1）励磁支路上的无功功率损耗，基本上可以认为是与变压器负荷无
%）相等，关的空载损耗，数值上约与变压器空载电流的百分数（I
其值约为1%—2%.
（2）绕组漏抗中的无功损耗与变压器的负荷有关，当变压器为额定负
%)相等其值为10%。
荷时，约与短路电压的百分数(U
S
Y接法时:线电压U=线电压3U。线电流I=相电流I。
接法时：线电压U=相电压U。线电流I=相电流3I。
变压器中的漏抗比电阻大很多。空载损耗只与加在它上的电压及容量有关，空载损耗指铁芯损耗。负载损耗又称短路损耗，指绕组中的损耗，它与负荷有关，当变压器通过负荷时有功功率损耗等与绕组中的铜耗，无功功率等于绕组中的漏抗损耗。
2.输电线路中的无功功率损耗也包括两部分：
（1）串联电抗中消耗的无功功率，与线路中负荷电流的平方成正比，
呈感性。由于线路电抗远大于电阻，因此线路上的无功功率损耗比有功
损耗大。
（2）联电纳中消耗的无功功率，又称充电功率，与线路电压的平方成正比，呈容性。
（3）感性无功补偿设备所吸收的无功功率主要是指为补偿系统中过剩的容性无功功率而设置的并联电抗器所吸收的无功功率，与电
压的平方成正比。如在高压原距离输电线路上，用以吸取轻载或
空载线路上过剩的感性无功功率，可以降低过过电压。
输电线路在35kv及以下可不计输电线路电纳和电导的影响Z=R+Jx 在
110kv 及以上L>300km 时则需要考虑电阻，电抗，电纳，电导，的分布参数特性。 电阻：由于导线上通过的电流与导线材料、截面、和温度有关则导线电阻有：
（1）导线基本恒定分量
（2）导线发热阻抗
（3）导线周围空气温度的影响
电抗：交流电流在其导线内部和外部产生交变磁场，引起的导线内部的交变
磁场与自感有关，引起的外部不仅与交变磁场有关还与尺寸、排列方
式、和相间距离及分裂跟数有关。由于导线互感不等，个相中电抗数
值不等，影响输送容量，故需要换位。
电导：线路除（空气电离有关的有功损耗-电晕损耗）外还与（沿线绝缘子
泄漏电流所致有功损耗和绝缘子介质中的有功损耗）有关，及这类有
功损耗在线路等效电路中用电导表示。35kv 以下不考虑电导的影响，
110kv 中因选用导线截面总大于电晕出现最大截面，故也不考虑，绝
缘子产生的泄漏损耗一般按线路损耗的20%计算。
电纳：是由导线间的电容及导线对地电容所决定的
(1)如用分裂导线的,电阻用分裂导线等效半径Re 代替。
(2)一般可粗略地认为km s b /107.260-?=
(3)在同一杆塔的双回路电纳为单回路的一倍。
(4)电纳使线路中产生一个超前电压090的容性电流，在线路无负载
时任有电容电流通过。
(5)线路电纳在110kv 及以上超高压电力网中才考虑在及以下可忽略
不计。
3.用电设备中主要的异步电动机吸收的无功功率与负载大小有关，一般满载时功率因数约为0.7—0.9，轻载运行时会降低。
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
增加无功补偿提高经济效益(一) 摘要：安装新的无功补偿装置，可提高电网功率因数，可减少电能做无用功造成的能源损耗和经济损失，节约能源，提高电网的经济运行效益。 关键词：增加补偿效益 1电力现状 1.1电源现状农四师电力公司霍尔果斯电网内拥有电站6座，总装机14820kW，其中水电站5座，装机容量8820kW，火电站1座，装机容量6000kW。霍尔果斯电网水电站主要分布于霍尔果斯河及格干沟河上，水电装机总容量8820kW，均为无调节能力的径流式电站。 1.2电网现状霍尔果斯电网输电线路电压等级为110kV、35kV。红卡子 一、二、三级电站所发出的电经35kV线路送至62团110kV中心变,输电线路中途开口接入口岸35kV变电所，霍河电站所发出的电经35kV 线路直接送至62团110kV中心变电所。中心变电网呈放射式网络，110kV出线1回，110kV线路由62团110kV变电所至三道河110kV变电所，长30.9km，7回35kV线路贯穿垦区，其中进线二回，出线五回，长180.501km。目前，霍尔果斯垦区电网有110kV变电所2座：62团110kV变电所主变容量为(6300+16000)kVA，三道河110kV变电所主变容量为(6300+16000)kVA。35kV变电所10座，容量共计38950kVA。分别有口岸、61团、63团、65团、66团、68团、可克达拉、糖厂、70团18连、酵母厂35kV变电所。农四师电网在65团变电所与伊犁州电
网联网，联网线路为35kV线路。 2电力负荷预测及功率因数分析 2.1电力负荷预测本工程预测采用年递增率法、电力弹性系数法，预测未来供电发展情况，基准年为2007年，近期水平年为2010年，远期为2015年。霍尔果斯电网2007年最大用电负荷为22.67MW，年供电量为0.84亿KW.H。预测2015年最在负荷62.078MW，年供电量将达到12.4亿KW.H 2.2功率因数分析目前霍尔果斯电网用电负荷增长较快，网损较大、功率因数较低、电压低。据统计到2008年末，霍尔果斯电网的综合网损率高达12%，35kV线路平均功率因数达到0.81，10kV线路平均功率因数达到0.67。主要原因是该电网农业节水灌溉和工业用电负荷增长较快，对电网和用电户的无功补偿装置建设更不上，造成目前该电网的功率因数偏低、电压降大、电能损耗大。 需改善霍尔果斯电网的电能利用率，降低电能损耗，因此要加大该电网的无功补偿装置建设力度和用电户的功率因数管理。霍尔果斯电网供电区内有全国最大的陆路口岸霍尔果斯口岸，供电辖区内主要用电户有：火车站、自来水厂、电视台等重要用户；有农四师重要的工业企业如：南岗建材霍城水泥厂、绿华糖厂、中基番茄酱厂、66团酵母厂、新天葡萄酒厂及各团场的棉花加工厂等。农四师最大的节水灌溉农业区在62团、63团、64团、65团场境内。 因这些用户对无功补偿装置配置不够，而电网现有的无功补偿设施已
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义 电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数 如图2所示图中
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类： 1．延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ超前且》0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ不满足要求时，如COSΦ滞后且《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投
无功补偿经济效益分析 一、怎样进行无功补偿 应采取就地平衡的原则，使电网任一时刻无功总出力(含无功补偿)与无功总负荷(含无功总损耗)保持平衡。望奎局已实现了变电所的集中补偿，本文不再涉及，仅就10kV线路，配变与电动机的补偿加以讨论。 (1)10kV配电线路的无功补偿： 在每条10kV配电线路上安装1～2处高压无功自动补偿装置，补偿容量按线路配变总容量的10%掌握。 公用配变容量为40500kV A，需补偿无功容量约为4000kvar，约需资金55万元。经计算，安装一处时，宜将无功自动补偿装置安装在距线路首端的2/3线路长度处。 安装两处时，第一处安装在距线路首端的2/5线路长度处，另一处安装在距线路首端的4/5线路长度处，各处容量为线路总补偿容量的一半。具体安装时，还应考虑便于操作、维护和检修工作等。 (2)配电变压器的无功补偿： 农网的大部分配电变压器昼夜负荷变化较大，许多村屯用电多为居民生活用电，白天及后半夜多数变压器处于轻载或空载状态。我们知道变压器的损耗包括有功损耗和无功损耗，无功损耗包括空载励磁损耗及漏磁无功损耗。从配电网线损理论计算可知，配电变压器的无功损耗约占配电网总损耗的60%左右。为有效补偿配电变压器本身的无功
功率，避免轻载时功率因数超前，电压升高及节约资金，对容量在200kV A以下的配电变压器按配变容量的5%左右掌握实行静态无功补偿。将补偿装置装设在配变低压出口处，随配变同时投切。对200kV A及以上的配变安装自动跟踪补偿装置。 (3)电动机的无功补偿： 7.5kW及以上投运率高的电动机最好进行无功补偿，为防止出现因过补而产生的谐振过电压，烧毁电动机，应将电动机空载时的功率因数补偿到接近1。因为电动机空载时的无功负荷最小，补偿后满载的电动机功率因数仍为滞后，这样就避免过补偿现象的发生。将低压电容器同设备一起投切，直接补偿设备本身的无功损耗。 ①机械负荷惯性较小的电动机(如风机等)： Qc≈0.9Qo(1) 式中Qc--补偿容量，kvar Qo--电动机空载无功功率，kvar 电动机空载电流可由厂家提供，如无，可参照(2)式确定： Io=2Ie(1-cosφ)A (2) 式中Io--电动机空载电流(A) Ie--电动机额定电流(A) cosφ--电动机额定负荷时功率因数 ②机械负荷惯性较大的电动机(如水泵等)： Qc=(1.3～1.5)Qo (3) ③车间、工厂集中补偿容量可按(4)式确定：
四、无功补偿的意义及原理 人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点： （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）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，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的有功及无功负载。 （一）．无功补偿的物理意义 无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
无功功率（reactive power ）：无功功率是按电磁感应原理工作的某个交流供用电设备和交流电源之间的能量交换，这种能量互换的最大值称为无功功率。这部分能量是用电器工作所必须的，但不能转换为我们所需要的能量，如机械能和热能。为了形象的描述电源利用的程度，我们提出了功率因数的概念，功率因数就是电路中有用功率和视在功率（电源总功率）的比值。由此可见，提高电网的功率因数对国民经济发展的重要意义。功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利用，减少线路电流和功率损失。 无功补偿原理：通常我们用来提高功率因数的方法就是补偿法。即采用能够提供无功功率的装置来补偿用电设备所需的无功功率，降低电源的功率损失，提高功率因数，采用电力电容器来补偿用电设备所需无功功率的方法，称为电容无功补偿法。 这是由于理想的电容器在电路里是不消耗电能的，它只是从电源吸收电能转换成电场能，再把电场能转换成电能还给电源，完成它与电源之间的能量互换，因此电容上的功率也是无功功率，它的无功功率是由于电容上的电流I超前电压90°引起的，而我们的用电设备大多数都是感性负载，其工作时由于电流滞后引起的无功功率刚好与电容引起的无功功率相反。所以我们可以利用电容工作时产生的无功功率来补偿用电设备在工作时消耗的无功功率。 电容投切无功补偿简介：通过以上分析我们知道在电路中接入电容可以为设备提供无功功率，提高功率因数。由于我们的设备不可能是纯容性或纯感性的，且设备运行的状态也是不可预知的，如开、关机，或开机时不同工作状态所需要的无功功率都不相同。当补偿器提供的无功功率大于设备所需时，也会对电网造成极大影响。所以我们需要适时的调整无功功率的补偿来匹配设备所需的无功功率，即电容组投切方式。电容组投切的时机和数量则由专用控制器决定，而电容组容量一般选择系统额定容量的15%~40%。 电容投切无功补偿装置组成及其技术要点： 电容器：选用优质自愈式并联电容器，可按不同容量灵活编码组合，投切级数多，大容量补偿可一次到位。 控制器：选用快速DSP芯片，能够准确快速的检测出电路当前的功率因数，并根据当前功率因数选择合适的电容组数量投入到电路中，或在过补偿时及时投入感性电抗消除影响。 投切开关：触点式：功耗较小，但不适合频繁开启的场合。 晶闸管式：开关频率高，但功耗较高，容易损坏。 复合式：开关时采用晶闸管，导通后切换到触点式，开关频率高，功耗小，但是结构复杂 电抗器（装置中多为感性）：多用在高压系统中，用来消除过补偿功率，滤除谐波。
浅析工厂供配电系统无功补偿的益处 文章分析了并联电容器作为无功补偿装置的基本原理以及在工厂供配电系统中的效益和补偿方法，同时介绍了通过选择电气设备和合理运行电气设备来提高自然功率因数的具体节能措施。通过合理选择和运行电气设备以及无功功率补偿提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。 标签：无功补偿；节能；有功功率；无功功率；功率因数 前言 我公司是属于典型的机械加工企业，用电设备以电焊机和拖动机床的感应电动机为主，都是感性负载，所以我公司的自然功率因数很低，达不到有关电力设计规程规定：高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，达不到要求，必须进行人工补偿。此外，变压器本身也是大感性负载需要消耗较多的无功功率，所以系统无功消耗很大，必须进行人工补偿。下面笔者以并联电容器补偿方式为例进行论述。 1 无功补偿的基本原理 在交流电路中，如果是纯电阻电路，电能都转化成了热能，而在通过纯容性或纯感性负载的时候，并不做功，也就是不消耗电能，即为无功功率。当然实际负载一般都是混合性负载，这样电能在通过负载时，就有一部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。 无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。而由并联补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。 S1为功率因数改善前的视在功率；S2为功率因数改善后的视在功率 2 无功补偿的效益 2.1 提高功率因数 2.1.1 基本原理 在交流纯电阻电路中，负载中的电流IR与电压U同相位，纯电感负载中的电流IL滞后于电压90°，而纯电容的电流IC则超前于电压90°，如图所示。可
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
有功功率、无功功率及视在功率 [ 解决方案1 ] PostTime： 2008-9-3 16:08:01 国际电工委员会定义： 有功电流与线路电压的乘积称为有功功率（P：常用单位为瓦（W）或千瓦（KW））； 无功电流与线路电压的乘积称为无功功率（Q：常用单位为乏(Var)或千乏（Kvar））； 线路电压与线路电流的乘积称为视在功率（S：常用单位为伏安(VA)或千伏安（KVA）)； 有功功率（P）、无功功率（Q）及视在功率（S）的关系如下图的功率三角形： 功率因数是有功功率与视在功率的比率，俗称力率： cosj =P/S 或写成：P=S·cosj 并联补偿原理 [ 解决方案1 ] PostTime： 2008-9-9 00:42:01 并联补偿电路是在工厂、生活用电、农业用电、电力网与变电站内最常见和具有实用意义的电路，如图4-2。 我们知道感性电路中电流滞后电压相位90°，而容性电路中电流超前电压相位90°，因此容性无功功率与感性无功功率二者正好相差180°。换句话说，如果电容性电抗等于电感性电抗，即X L=X C，此时Q C=Q L，二者正好抵消，电路中没有无功功率。这便是并联无功补偿的基本思路。 当未接电容C时，流过电感L的电流为I L，流过电阻R的电流为I R。电源所供给的电流与I1相等。I1=I R+jI L,此时相位角为j1，功率因数为cosj1。并联接入电容C后，由于电容电流I C与电
感电流I L方向相反（电容电流I C超前电压U90°，而电感电流滞后电压U90°），使电源供给的电流由I1减小为I2，I2=I R+j(I L_I C)，相角由j1减小到j2，功率因数则由cosj1提高到cosj2。 在并联补偿电路中，如果所采用补偿电容的容量正好抵消电感线圈的容量，使电路中电压与电流同相位，此时电路呈电阻性，没有电抗，电感的无功功率正好为电容器的无功功率全部抵消，电源只向负载供应有功功率，此时功率因数cosj =1，这便是完全补偿状态。 无功补偿经济当量 [ 解决方案1 ] PostTime： 2008-9-9 00:42:54 所谓无功补偿经济当量，就是无功补偿后，当电网输送的无功功率减少1千乏时，使电网有功功率损耗降低的千瓦数。 众所周知，线路的有功功率损耗值如式（4-1） 因此减少的有功功率损耗为：
浅谈无功补偿原理及无功补偿率 无功补偿原理 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。 简介编辑 无功补偿原理 当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。 电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的矢量和： 无功功率为: 有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosf=P/S 无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。 如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为： cosφ= P/ (P2 + (QL-Qc)2)1/2 在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量： Qc = P(tanf1 - tanf2)=P〔(1/cos2f1-1)1/2-(1/cos2f2-1)1/2〕 式中:
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
电容补尝柜的作用和工作原理 一.电容补偿柜之作用: 用于补偿发电机无功电流、减轻发电机工作负荷，增加发电机可使用容量，可减少工厂一定的用电量、节省工业电力，提高发供电设备的供电质量和供电能力。 二.电容柜工作原理 用电设备除电阻性负载外，大部分用电设备均属感性用电负载（如日光灯、变压器、马达等用电设备）这些感应负载，使供电电源电压相位发生改变（即电流滞后于电压），因此电压波动大，无功功率增大，浪费大量电能。当功率因数过低时，以致供电电源输出电流过大而出现超负载现象。电容补偿柜内的电脑电容控制系统可解决以上弊端，它可根据用电负荷的变化，而自动设置。电容组数的投入，进行电流补偿，从而减低大量无功电流，使线路电能损耗降到最低程度，提供一个高素质的电力源。 三.电容补偿技术:
在工业生产中广泛使用的交流异步电动机，电焊机、电磁铁工频加热器导用点设备都是感性负载。这些感性负载在进行能量转换过程中，使加在其上的电压超前电流一个角度。这个角度的余弦，叫做功率因数，这个电流（既有电阻又有电感的线圈中流过的电流）可分解为与电压相同相位的有功分量和落后于电压90度的无功分量。这个无功分量叫做电感无功电流。与电感无功电流相应的功率叫做电感无功功率。当功率因数很低时，也就是无功功率很大时会有以下危害： ?增长线路电流使线路损耗增大，浪费电能。 ?因线路电流增大，可使电压降低影响设备使用。 ?对变压器而言，无功功率越大，则供电局所收的每度电电费越贵，当功率因数低于0.7时，供电局可拒绝供电。 ?对发电机而言，以310KW 发电机为例。 310KW 发电机的额定功率为280KW ，额定电流为530A ，当负载功率因数0.6 时 功率= 380 x 530 x 1.732 x0.6 = 210KW
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
摘要 本文主要介绍低压无功补偿装置的基本原理、控制方案以及硬件方面的选型和设计。 该补偿系统采用TI公司的定点TMS320LF2812系列DSP和MCU的双控制器进行控制，TMS320LF2812为补偿装置的总控制器，具有自动采样计算、无功自动调节、故障保护、数据存储等功能。同时具备指令运算速度快（约100MIP）、运算量大的优点，同时MCU与外部设备进行通讯，互不干扰，更好的满足了实时性和精确性的要求。采用晶闸管控制投切电容器、数字液晶实时显示系统补偿情况，可以实现快速、无弧、无冲击的电容器投切。为了更详细的介绍该系统，在论文第四章设计了比较完整的各功能模块的硬件电路图，其中包括电源模块、信号变换及调理模块、AD采样模块、锁相同步采样模块、通讯模块等。 关键字：低压无功补偿；晶闸管投切电容器；DSP
Abstract This paper mainly introduces the basic principle of low-voltage reactive power compensation device, control scheme and hardware selection and design. The compensation system by TI company's fixed-point tms320lf2812 series DSP and MCU dual controller control, tms320lf2812 compensation device controller with automatic sample calculation, automatic reactive power regulation, fault protection, data storage and other functions. At the same time with the instruction operation speed (about 100MIP), the advantages of large amount of computation. At the same time, MCU and peripheral equipment
功率因数 [编辑本段] 概述 在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ= P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。 (1) 最基本分析：拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。(我们日常用户的电能表计量的是有功功率，而没有计量无功功率，因此没有说使用70个单位而却要付100个单位的费用的说法，使用了70个单位的有功功率，你付的就是70个单位的消耗)在这个例子中，功率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2) 基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3) 高级分析：在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。 [编辑本段] 对于功率因数改善 电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由
无功补偿的作用与意义 无功补偿的作用与必要性 ①无功电流的产生与损耗 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=IR+IL。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IL电感电流尽量减少。同时由于IL电感电流的存在使得损耗大量增加，它的损耗大小与IL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。 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。
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
电网无功补偿及补偿效益分析 发表时间：2018-12-12T16:36:01.603Z 来源：《基层建设》2018年第29期作者：姜磊薛海龙王四海黄磊 [导读] 摘要：随着国民经济的不断快速发展及人们生活质量水平的日益提高，人们对于电力资源服务、供电的可靠性与质量也相应地提出了更高的要求，由于负荷的反复增加变化与电源的全面涨幅，不仅从行为上改变了当前电力体系的网络组织，也改变了电力系统中的电源布置，致使系统无功分布并不科学，有时，甚至会导致部分区域无功严重不足，电压作用往往很低，一旦系统遭遇到较大程度的干扰，在电压稳定性薄弱区域使得电压崩溃。 国网安徽省电力公司阜阳供电公司安徽阜阳 236000 摘要：随着国民经济的不断快速发展及人们生活质量水平的日益提高，人们对于电力资源服务、供电的可靠性与质量也相应地提出了更高的要求，由于负荷的反复增加变化与电源的全面涨幅，不仅从行为上改变了当前电力体系的网络组织，也改变了电力系统中的电源布置，致使系统无功分布并不科学，有时，甚至会导致部分区域无功严重不足，电压作用往往很低，一旦系统遭遇到较大程度的干扰，在电压稳定性薄弱区域使得电压崩溃。故而，当前分析配电网无功补偿课题，对提高供电服务具有重要的现实意义。 关键词：无功补偿；补偿效益；补偿方式 功率因数属于电力体系中最为关键的经济标准，设备进行有功消耗的过程中，同样也需要一定程度的无功功率。而功率因数主要便是指设备在进行有功功率消耗阶段里，所需要的具体的无功功率。电网中所有电力体系处于运行状态下，必然会需要供给一定程度的无功功率，此时，倘若于电网中安排一定程度的无功补偿装置、设施，便能够帮助提供在应用过程中所需的无功功率，进而极大地减少了无功功率在所有电网中的应用，降低线路输送无功功率所耗损的电能。 一、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，可以有效地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地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，安装无功补偿设备之后可以有效地提高功率因数，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地降低电力网的损耗。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。 二、无功补偿技术的经济效益分析及发展趋势 2.1模型计算与方法 在实际的电网运行状态下，通过电能表记录下的实际供电与售电之间的差额获得的线损电量，可以称之为统计线损电量。在这当中，有一些属于输电、变电以及配电阶段下，无法逃避，这里的数据通过与此相对的时间点中运行参数及装置的参数所判定。例如，电容器中发生绝缘介质等因素，而这些所损耗的电量便可以称之为技术线损电量。另外，无法逃避的是，统计线损的一定程度上是管理原因导致而成的。例如，工作人员抄录电能表有误等。这其中所涵括的某部分电量，可以称之为管理线损电量。无功补偿重点去减少上述所提及的技术线损的电量。通过损失因数法计算这一高压线损的改变。在对某电网加设分散无功补偿QC之后，可以得出降损电量为： ΔE=ΔPmax*F*T。其中，ΔPmax为最大负荷下降的线损功率，F指损失因子，T指电容器所投入运行的时间，F=ΔPav/ΔPmax。 2.2电力有源滤波器的应用 电力有源滤波器中的交流电路可以分为电流型与电压型。当下，较为实用设备就成以上都属于电压型。根据和补偿对象的连接方式而言，电力有源滤波器能够进一步分成并联与串联类型。并联类型里具备单独应用、与LC滤波器共同应用以及注入电路办法。因此，并联类型占据实用设备的绝对主力。[3]现阶段，电网所投放的电力有源滤波器依然具有不同程度的问题。例如，电流运行过程中伴有高次谐波，应用成本高，容量不佳等相关因素。依靠电力半导体装备逐渐迈进高频化势头，不难看出，如电力有源滤波器这类不仅可以对谐波进行补偿，也可以补偿无功的设备一定会有极佳的发展前景。 三、无功补偿的效益分析 在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接与电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。 3.1节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为在国家电价制度中，从合理利用有限电能触发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。 3.2提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了符合增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不至于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。工业用户合理配置无功补偿，可提高功率因数，提高设备的出力率，降低电费的支出，获得可观的经济效益，同时也能改善电网的功率因数和电压质量，提高电力系统的供电稳定性。 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。 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