浅谈无功补偿和并联电容器

1 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 2 动稳定度。但对负荷功率因数高或导线截面小的线路，，串联补偿的调压效果不是很明显。故串联电容器调压一般用在供电电压为35KV或10KV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。 3）静止补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂。 4）并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。 过去在一次变电所中多采用同期调相机作为无功功率补偿装置。在新设计的变电所中，由于具有经济、维护和安装的优点，多采用静止补偿装置作为无功功率补偿。 小结 无功补偿是保证电压质量的重要因素。简要介绍了提高功率因素的意义和补偿装置的确定。更多有关无功补偿的知识将在以后的学习和生活中进行研究。

变电站无功补偿及高压并联电容补偿装置设计

2020-05-20 新用户796...

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一、电力系统的无功功率平衡

1.1、无功功率

电网中的电力负荷如电动机、变压器等都是靠电磁能量的变换而工作的，大部分属于感性负荷，建立磁场时要吸收无功，磁场消失时要交出无功。在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。电力设备电磁能量的交换伴随着吸收和放出无功。每交换一次，无功都要在整个电力系统中传输，这不仅要造成很多电能损失，而且往往在无功来回转换中会引起电压变化，因此设计时，应注意保持无功功率平衡。

变电站装设并联电容器是改善电压质量和降低电能损耗的有效措施。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。

1.2、功率因数

电网中的电气设备如电动机、变压器属于既有电阻又有电感的电感性负载，电感性负载的电压与电流的相量间存在相位差，相位角的余弦值即为功率因数cosφ，它是有功功率与视在功率的比值，即cosφ=P/S。

1.3、无功功率补偿的目的

电网中的无功功率负荷主要有异步电动机、变压器，还有一部分输电线路。而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。合理配置无功功率补偿容量，以改变电力网无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。

在做电网网架规划时，根据各水平年各负荷点的有功负荷量及可靠性要求确定了变电容量的分配、线路回路数及导线截面和接线方式等等。但是，这样还不能保证各用户端的电压达到国家和地区规定的要求。因为做电网网架规划时是以最大负荷为依据，而实际运行时，负荷是变化的，功率因数也是变化的，通过线路的有功、无功功率都与规划计算时大不相同，因此，导致某些负荷点的电压“越限”(过高或过低)。为了使越限的电压恢复正常，必须采取有效措施—无功补偿。所谓无功补偿，就是吸收或供给适度的无功功率，使通过线路的无功潮流最小。变电站安装投运无功补偿装置，有利降损节能，改善电能质量，提高输变电设备有功出力，使有限的电能发挥更大的效益。

电容无功补偿容量的计算

1：集中补偿电容容量的计算

已知负荷功率为P（单位为kW），补偿前的功率因数为COSΦ1，需提高功率因数到COSΦ2，所需电容器的容量Q（单位为kvar），可按的计算公式：

每kW有功功率所需补偿容量见下表：

kvar/kW

Cosφ1 Cosφ2

0.80 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.92 0.94 0.96 0.98 1.0

0.44 1.288 1.342 1.393 1.445 1.499 1.553 1.612 1.675 1.749 1.836 2.039

0.46 1.180 1.234 1.285 1.377 1.394 1.445 1.504 1.567 1.641 1.728 1.931

0.48 1.076 1.130 1.181 1.233 1.287 1.341 1.400 1.463 1.537 1.642 1.827

0.50 0.981 1.035 1.086 1.138 1.192 1.246 1.305 1.368 1.442 1.529 1.732

0.52 0.890 0.944 0.995 1.047 1.101 1.155 1.214 1.277 1.351 1.438 1.641

0.54 0.808 0.862 0.913 0.965 1.019 1.073 1.132 1.195 1.269 1.356 1.559

0.56 0.728 0.782 0.833 0.885 0.939 0.993 1.052 1.115 1.189 1.276 1.497

0.58 0.655 0.709 0.760 0.812 0.866 0.920 0.979 1.042 1.116 1.203 1.406

0.60 0.583 0.637 0.688 0.740 0.794 0.840 0.907 0.970 1.044 1.131 1.334

浅谈无功补偿的效果和无功补偿容量计算

【摘要】随着国民经济的高速发展，人民生活的改善，我国的用电需求大幅上扬。由于电力的紧缺，已经影响了经济的发展，因此节约能源，提高用电系统的功率因数是非常重要的工作。

在交流电能传输过程中，有功功率用作将电能转换为机械能、热能、光能的能量，而无功功率用作电路内电场与磁场交换的那部分能量。系统中的无功电源和无功负载必须保持平衡，电力系统中的无功平衡对电网负载侧的输电容量、稳定性水平、有功功率损耗和负载侧电压质量影响很大。通过对无功补偿方式的选择满足电网对无功功率的需求，使配电系统的功率因数得到提高，减少电能的消耗，使低压电网能够高效工作和安全稳定运行，降低电压成本，提高电网供电质量和发电网络的电能利用率，具有重要意义。

【关键词】无功功率；无功平衡；无功补偿

0.前言

目前我国工业用电占国家用电总量75%左右，各工业企业内电力系统的功率因数直接影响整个电网的供电质量和系统的电能利用率。功率因数过低,将无法充分利用电气设备供电容量,还会增加电力系统内线路的有功损耗,会使电力线路的电压降增加,甚至使得负载侧的电压低于规范允许值,使用电设备无法正常工作。电力用户交接点的功率因数已成为电力系统的重要经济指标。因此，各级电力系统应按全面规划、合理布局、就地平衡的原则，确定最佳的补偿方式和补偿容量。

1.节电原理

供配电系统中功率因数的大小反映了供电系统的无功平衡。当无功电源小于无功负载时，功率因数小于1并且电流滞后于低压。当无功电源等于无功负载时，功率因数为1，电网处于最高效率状态。当无功电源大于无功负载时，功率因数大于1且电流超前于电压。

当供电系统中的负载为电动机，测出功率因数小于1时，可采用就地并联电容器的方法进行无功补偿，将功率因数提高到0.9以上但不超过1的范围。在这里电动机所需的无功功率就是无功负荷，称为无功功率的消耗者。而电容器所提供的无功功率就是无功电源，称为无功功率的生产者。此时，电机所需的部分或全部无功功率由电容器提供。就地无功补偿就把无功电流限制在需要的地方，消除了无功功率在电网及供电系统中的流动。