第五章：动态无功功率补偿(简)

第五章 供配电系统的无功补偿和电压调整5-1 供配电系统的电压偏移与无功平衡一、 电压偏移影响1.电力系统的负荷：电动机、照明设备、电热器具、家用电器、冲击性负荷（电弧炉、轧钢机等）2.所有的用电设备都是以额定电压为条件制造的，最理想的工作电压是额定电压。

3.电压偏移的影响：<1> 对用电设备的影响a ． 异步电动机（电力系统负荷中占较大比重，如起重机、磨煤机、碎石机）转矩与端电压平方成正比。

① 端电压降低太多，使带额定负荷的电动机可能停止，重载电机可能无法起动。

且带负载的电动机电流增大，使绕组温升，加速绝缘老化。

② 电压过高，对绝缘不利。

b ． 白炽灯端电压低于额定电压，会使发光效率和光通量下降。

端电压高于额定电压5％，则寿命会减少一半，但发光效率会提高。

c ． 电热器具 （阻抗值不随电压变化的负荷）电压变化会影响其出力；d ． 精密仪器加工业如电子元件加工业，电压大幅波动会产生大量不合格产品。

综上所述，电压偏移越小越好。

但由于电力系统节点多，结构复杂，负荷分布不均又经常变动，故保证所有节点电压都是额定电压是不可能的。

<2> 对电力系统本身电压降低，使网络中功率损耗和电能损耗加大，可能危及电力系统稳定性；电压过高，电气设备绝缘易受损。

二、电压偏移标准正常情况下：35Kv 及以上 %5± ;10Kv 及以下 %7± ;低压照明 +5％，－10％ ;低压照明与动力混合使用 +5％，－7％事故情况下：电压偏移允许值比正常值多5%，但电压的正偏移不大于10％。

三、 负荷的电压静态特性 static voltage characteristic of load—系统频率一定时，负荷功率随电压变化的关系。

<一> 有功负荷的电压静态特性static voltage characteristic of active load取决于负荷性质及各类负荷所占的比重。

动态无功补偿原理动态无功补偿原理是指根据电力系统运行中发生的无功功率变化，通过控制补偿装置来实现对系统的无功功率进行补偿，以提高电力系统的功率因数和电压质量，保证电网的稳定运行。

动态无功补偿主要用于大规模的电力系统，如电网、变电站等，通过补偿装置对电力系统中的无功功率进行动态调整，以满足电力负荷需求和优化系统运行。

动态无功补偿原理主要包括无功功率的计算和补偿器件的控制。

在电力系统中，无功功率是指由电感元件和电容元件产生的功率，它与电流的相位有关。

无功功率分为感性无功功率和容性无功功率，感性无功功率是由电感元件产生的，而容性无功功率是由电容元件产生的。

无功功率的计算是通过测量电压和电流来进行的。

当电流滞后于电压时，表示系统产生了感性无功功率；而当电流超前于电压时，表示系统产生了容性无功功率。

通过测量电流和电压的相位差，可以计算出无功功率的大小。

而补偿器件的控制是指根据无功功率的计算结果，对补偿装置进行控制，调整其容性或感性的阻抗来实现无功功率的补偿。

补偿装置主要包括静态无功补偿器和动态无功补偿器两种。

静态无功补偿器主要是通过电容器和电感器来实现无功功率的补偿，可以通过开关、电容器、感应器等元件进行调整。

而动态无功补偿器主要是通过控制电力电子元件来实现无功功率的补偿，可以根据系统需求进行动态调整。

动态无功补偿器的主要控制策略包括电流控制和电压控制两种。

电流控制是指通过监测电流，根据设定的无功功率值，调整补偿器的容性或感性来实现无功功率的补偿。

电压控制是指通过监测电压，根据设定的电压值，调整补偿器的容性或感性来实现系统电压的调整。

动态无功补偿原理的具体实施过程可以分为以下几步：首先，通过电流和电压测量装置对电力系统中的电流和电压进行实时监测。

然后，通过数据处理系统对监测到的电流和电压进行分析和计算，得到系统中的感性无功功率和容性无功功率。

接下来，根据系统的负荷需求和运行要求，设定无功功率的补偿目标。

然后，通过控制装置对补偿装置进行控制，调整其容性或感性的阻抗，以实现所需的无功功率补偿。

变压器动态无功补偿
变压器的动态无功补偿是一种用于改善电力系统功率因数和电能质量的技术。

它通过在变压器的低压侧或高压侧接入无功补偿装置，实现对无功功率的实时补偿。

动态无功补偿的主要作用包括：
1. 提高功率因数：无功补偿装置可以向电网提供无功功率，减少无功功率的流动，从而提高系统的功率因数。

这有助于减少电网的无功负担，降低电网损耗，提高电网的传输效率。

2. 稳定电压：无功补偿装置可以对系统中的无功功率进行快速响应和补偿，有助于稳定电网电压。

它可以减少电压波动和闪变，提高供电质量，保护电气设备的正常运行。

3. 节能降耗：通过提高功率因数，减少无功功率的流动，可以降低电网的电能损耗。

这有助于节约能源，降低电力成本。

4. 改善电能质量：动态无功补偿可以抑制谐波，减少无功电流引起的谐波污染，提高电能质量。

它有助于保护电气设备免受谐波干扰，提高设备的运行效率和寿命。

在实际应用中，动态无功补偿通常采用电容器组、电抗器、静态无功发生器（SVG）等装置来实现。

这些装置可以根据电网的无功需求自动进行补偿，实现无功功率的快速调节和平衡。

需要注意的是，在选择和应用动态无功补偿装置时，应根据具体的电网条件、负载特性和补偿要求进行综合考虑，以确保补偿效果和系统的安全稳定运行。

同时，定期的维护和监测也是确保无功补偿装置正常工作的重要环节。

无功功率补偿在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源,以改变电力系统中无功功率的流动,从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。

无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时,电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量（分别为）。

这种功率在电网中会造成电压降落（感性电抗时）或电压升高（容性电抗时）和焦耳（电阻发热）损失，却不能做出有效的功。

因而需要对无功功率进行补偿。

合理配置无功补偿（包括在什么地点、用多大容量和采用何种型式）是电力系统规划和设计工作中一项重要内容。

在运行中,合理使用无功补偿容量，控制无功功率的流动是电力系统调度的主要工作之一。

无功功率的产生和影响在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率，它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率,称为线路的充电功率,它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。

电能的用户（负荷）在需要有功功率(P)的同时还需要无功功率(Q),其大小和负荷的功率因数有关；有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会产生有功功率损耗(ΔP)和无功功率损耗(ΔQ),也会产生电压降落(ΔU)。

它们之间有如下关系：式中P、Q分别为流入输电线（或变压器）的有功功率和无功功率，U 是输电线（或变压器）与P、Q同一点测得的电压,R、X 则分别是输电线（或变压器）的电阻和电抗。

由此可见，无功功率在输电线、变压器中的流动会增加有功功率损耗和无功功率损耗以及电压降落；由于变压器、高压架空线路中电抗值远远大于电阻值，所以无功功率的损耗比有功功率的损耗大，并且引起电压降落的主要因素是无功功率的流动。

一般情况下，电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动，所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。

动态无功功率补偿详解功率因数,是对电能进行安全有效利用的衡量标准之一。

从最初的因为大量感性负载投入电网带来的无功损耗,到后来由于各种非线性整流装置投入电网带来的谐波污染,再到现在的电力电子装置尤其是开关电源、变频器等功率变换装置的广泛使用而带来的大量谐波对电网的危害。

动态无功补偿装置的主要作用是:提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗,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。

在电气化铁道中,无功功率主要与以下几个方面有关:(1)牵引网电压波动过大27.5kV牵引网的机车正常供电电压应为25kV,但实际接受的电压甚至低于20kV 或高于3IkV。

电压过低使机车牵引能力下降,并导致能量损耗增大,造成效率降低和设备老化加快。

(2)动态无功补偿措施不完善电气化铁道的供电特点是:无功功率随时间大幅度的变动。

如果只装设固定的并联电容器组,则经常处于过补偿或欠补偿状态。

既恶化了牵引网的运行电压,又会因过低或无功倒送导致罚款增加。

(3)牵引网的谐波污染由于电力机车的调压调速要求,将使谐波电流分量较高,造成电网电压波形的畸变,对电力系统的运行产生不利的影响。

离系统较远的变电所27.5kV母线电压非正弦系数可达到8-13%,谐波中以3、5、7次的谐波值最大,同时由于在110kV线路中可能存在谐振现象,通常5次谐波值要超过其余谐波。

(4)由于负荷不平衡引起的负序分量增大电气化铁道的负荷是大容量的单相变化负荷,不可能由电气化铁道本身的负荷提供平衡电流所引起的。

从上述四方面的问题来看,都和采用电气化铁道专用的动态无功补偿装置有关,解决问题的主要思路是:以解决动态无功补偿和电压问题为主,兼顾滤波效果,以做到对负序分量有所改善。

目前,国内电网采用的电容补偿技术主要是集中补偿与就地补偿技术。

就地补偿技术主要适用于负荷稳定,不可逆且容量较大的异步电动机补偿,其它各种场合仍主要采用集中补偿技术。

动态无功补偿原理
动态无功补偿原理指的是通过无功补偿装置对电力系统中的功率因数进行调节，以实现电力系统的无功功率平衡，提高系统的电能质量和效率。

在电力系统中，负载设备会产生一定的无功功率，这会造成电力系统中的功率因数下降，影响电能利用率和电力设备的工作效率。

为了解决这个问题，引入了动态无功补偿装置。

动态无功补偿装置是一种电力设备，其工作原理是通过控制电力系统中的电容器的投入和退出，来实现无功功率的自动补偿。

当电力系统中的功率因数下降时，动态无功补偿装置会自动启动，将无功功率由电容器提供，以补偿系统中的无功功率。

当功率因数恢复正常时，装置会自动退出。

动态无功补偿原理的核心是根据电力系统的负载变化情况，自动调节电容器的投入和退出，以实现系统的无功功率平衡。

通过动态无功补偿装置的应用，可以有效减少电力系统中的无功功率，提高功率因数，降低电网损耗，改善电网电能质量。

总的来说，动态无功补偿原理是通过控制电容器的投入和退出，自动补偿电力系统中的无功功率，以提高系统的功率因数和电能质量。

这种无功补偿方式具有自动化、高效、可靠等优点，广泛应用于电力系统中，有助于提高系统的稳定性和经济性。

电力系统无功补偿措施引言在电力系统中，无功补偿是一个重要的技术手段。

无功功率是电力系统中的一种被动功率，它并不对机械负荷做功，但是会对电力系统的稳定性和电压质量产生重要影响。

在电力系统中，无功补偿的目标是提高系统的功率因数、降低电压波动和调节电压。

本文将介绍电力系统中常见的无功补偿措施。

静态无功补偿装置静态无功补偿装置是一种基于电容器或电感器的补偿装置，它通过改变电路的电抗性来补偿无功功率。

常见的静态无功补偿装置包括：电容器补偿装置和电感器补偿装置。

1. 电容器补偿装置电容器补偿装置是通过并联连接电容器来增加电路的容性，从而提高功率因数。

电容器补偿装置适用于需要提高功率因数的场合，比如电力系统中的电动机、变压器等。

优点：•能够快速响应系统的无功功率需求；•体积小、占地面积少。

缺点：•需要定期维护，以防止电容器老化或故障；•电容器可能产生谐波，对电力系统的稳定性造成影响。

2. 电感器补偿装置电感器补偿装置是通过串联连接电感器来增加电路的电感性，从而提高功率因数。

电感器补偿装置适用于需要降低功率因数的场合，比如电力系统中的激磁电流、感性电动机等。

优点：•不会引入谐波；•能够提供稳定的无功功率。

缺点：•体积较大；•在高电压下的电感器会产生铁心饱和现象。

动态无功补偿装置动态无功补偿装置是一种能够根据电力系统需求实时调节无功功率的装置。

常见的动态无功补偿装置包括：静止无功发生器 (STATCOM) 和静止无功发生器(SVC)。

1. 静止无功发生器 (STATCOM)静止无功发生器 (STATCOM) 通过电力电子器件（如IGBT）实时调节电压和无功功率，以确保电力系统的稳定性。

STATCOM适用于需要快速响应的电力系统，能够减少传输线路的无功损耗。

优点：•能够提供快速的无功功率调节能力；•不受容量限制。

缺点：•价格昂贵；•复杂的维护和管理。

2. 静止无功发生器 (SVC)静止无功发生器 (SVC) 是由可控硅组成的电力电子装置，能够根据系统的需求实时调节电压和无功功率。

第5章静止无功补偿装置本文第4章中介绍的无功补偿电容器是传统的无功补偿装置，其阻抗是固定的，不能跟踪负荷无功需求的变化，也就是不能实现对无功功率的动态补偿。

而随着电力系统的发展，对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大。

传统的无功功率动态补偿装置是同步调相机（Synchronous Condenser，缩写为SC）。

它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过激磁或欠激磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的容性或感性无功功率。

自二、三十年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统无功功率控制中一度发挥着主要作用。

然而，由于它是旋转电机，因此损耗和噪声都较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，在很多情况下已无法适应快速无功功率控制的要求。

所以七十年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置（Static Var Compensator，缩写为SVC）所取代，目前有些国家甚至已不再使用同步调相机。

早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器（Saturated Reactor，缩写为SR）型的。

1967年，英国GEC公司制成了世界上第一批饱和电抗器型静止无功补偿装置。

此后，各国厂家纷纷推出各自的产品。

饱和电抗器与同步调相机相比，具有静止型的优点，响应速度快；但是由于其铁芯需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声都很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据静止无功补偿装置的主流。

电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将使用晶闸管器件的静止无功补偿装置推上了电力系统无功功率控制的舞台。

1977年美国GE公司首次在实际电力系统中演示运行了其使用晶闸管的静补装置。

1978年，在美国电力研究院（Electric Power Research Institute）的支持下，西屋电气公司（Westinghouse Electric167Corp.）制造的使用晶闸管的静补装置投入实际运行。

随后，世界各大电气公司都竞相推出了各具特点的系列产品。

动态无功补偿和滤波技术培训资料一、动态无功补偿技术概述动态无功补偿技术是一种用于电力系统中的无功补偿技术，通过控制无功功率来提高电力系统的功率因素和稳定性。

动态无功补偿技术可以保持电力系统的稳定运行，减少电力系统中的无功功率流动，提高电力系统的运行效率和可靠性。

动态无功补偿技术的主要原理是利用电容器、电感器和功率电子器件等设备，在电力系统中实现动态调节无功功率的目的。

通过对电力系统中的无功功率进行实时监测和控制，可以快速调节电力系统中的无功功率，提高电力系统的功率因素，降低系统的无功损耗，改善电力系统的电压波动和谐波失真问题。

动态无功补偿技术可以广泛应用于电力系统中的高压输变电站、工矿企业、电力用户等领域，对提高电力系统的运行效率和可靠性具有重要意义。

二、动态无功补偿技术的应用1. 电力系统中的动态无功补偿在电力系统中，由于电力设备的运行特性和负载变化等原因，会产生大量的无功功率，影响电力系统的稳定运行。

通过引入动态无功补偿技术，可以有效地调节电力系统中的无功功率，提高电力系统的功率因素，降低系统的无功损耗，改善电力系统的负载均衡和电压波动等问题。

2. 工矿企业中的动态无功补偿在工矿企业中，电力设备的运行对电力系统的功率因素和稳定性有很大影响。

通过使用动态无功补偿技术，可以实现对工矿企业中的无功功率进行快速调节，提高电力系统的功率因素，降低电力系统的无功损耗，降低用电成本，提高生产效率。

3. 电力用户中的动态无功补偿在电力用户中，动态无功补偿技术可以用于对用户端的无功功率进行实时监测和控制，提高电力系统的功率因素，降低电力系统的无功损耗，改善用户侧的电压波动和谐波失真问题，保障电力设备的运行稳定性和可靠性。

三、动态无功补偿技术的关键技术1. 无功功率检测技术动态无功补偿技术的关键是对电力系统中的无功功率进行实时准确的检测和分析。

通过使用先进的无功功率检测装置和技术手段，可以实现对电力系统中的无功功率进行准确监测和分析，为动态无功补偿技术的实施提供可靠的数据和支持。

动态无功功率补偿讲义1 动态无功功率补偿装置的功能1.1 抵消负载产生的基波无功功率感应异步交流电动机的功率因数：cos ϕ＝0.9～0.6在中、轻载运行时，cos ϕ＝0.8～0.4在起、制动过程中，cos ϕ＝0.4～0.2例如：北京造纸六厂打浆机的电动机功率为180KW ，软起动时，电动机的电流达到1500A ，而采用动态无功功率补偿装置后，电动机的起动电流变为400A ，并且网压跌落由△U ＝60V 下降为△U ＝3V变流装置(SCR)的功率因数：cos ϕ ≅ cos α α为整流角当αmax ＝300时， 功率因数：cos ϕ ≅ cos α＝0.866 Q ＝50％S当α＝600时， 功率因数：cos ϕ ≅ cos α＝0.5 Q ＝87％S当起动、低速咬钢时，α ≅ 800 功率因数：cos ϕ ≅ cos α＝0.17 Q ＝98％S例如：衡水京华焊管厂在轧钢车间使用变流装置，采用动态无功功率补偿装置(2.4MVAR)后，在整个轧钢过程中，功率因数始终保持在0.95以上。

1.2 抵消负载产生的谐波无功功率（谐波无功功率主要由非线性负载产生）变流装置(SCR)产生谐波无功，理论证明：三相全控桥整流逆变装置，六只晶闸管对称触发时产生6N ± 1次谐波，幅值为161N ±。

十二相变流装置产生12N ± 1次谐波，幅值为1121N ±。

交流电弧炉非对称产生偶次谐波。

1.3 解决三相不平衡负载的平衡化问题根据不平衡三相负载理论：三相负载电流由三相平衡的正序电流和三相不平衡的负序电流及零序电流组成。

（无零线的系统无零序电流）如果系统无零序电流，通常将解决三相不平衡负载的平衡化问题归结为消除三相不平衡负载的负序电流。

理论证明：三相负载电流Ia ，Ib ，Ic 中如果没有无功电流，并且零序电流为零，负序电流必然为零，即三相电流对称。

那么三相不平衡负载的平衡化问题就转化为各相无功电流的补偿问题。

《供配电系统设计规范》ＧＢ５００５２／９５第一章总则 (2)第二章负荷分级及供电要求 (2)第三章电源及供电系统 (3)第四章电压选择和电能质量 (4)第五章无功补偿 (5)第六章低压配电 (6)附录一名词解释 (7)第一章总则第1.0.1条为使供配电系统设计贯彻执行国家的技术经济政策，做到保障人身安全，供电可靠，技术先进和经济合理，制订本规范。

第1.0.2条本规范适用于110KV及以下的供配电系统新建和扩建工程的设计。

第1.0.3条供配电系统设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。

第1.0.4条供配电系统设计应根据工程特点、规模和发展规划，做到远近期结合，以近期为主。

第1.0.5条供配电系统设计应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。

第1.0.6条供配电系统设计除应遵守本规范外，尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。

第二章负荷分级及供电要求第2.0.1条电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级，并应符合下列规定：一、符合下列情况之一时，应为一级负荷：１．中断供电将造成人身伤亡时。

２．中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。

例如：重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。

３．中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。

例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。

在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。

二、符合下列情况之一时，应为二级负荷：１．中断供电将在政治、经济上造成较大损失时。

例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。

规章制度编号：国网（调/4)522—2014 国家电网公司并网新能源电站动态无功补偿装置调度管理办法第一章总则第一条为保证电网及并网新能源电站安全可靠运行，规范并网新能源电站无功及电能质量基础管理，依据《风电场接入电力系统技术规定》(GB/T19963-2011）、《光伏发电站接入电力系统技术规定》（GB/T19964-2012）等新能源电站并网规定、规范和技术标准，结合电网和新能源运行实际情况,制定本办法。

第二条本办法所称的并网新能源电站动态无功补偿装置，是指通过35kV及以上电压等级并网的风电场、10kV及以上电压等级并网的光伏电站配置的动态无功补偿装置,包括（但不限于):静止型无功发生装置（SVG）以及由磁控电抗器（MCR）、晶闸管控制电抗器(TCR）和滤波电容器支路（FC)等组成的静止型无功补偿成套装置（SVC).第三条本办法适用于国家电网公司（以下简称“公司”)各级电力调度机构对调管范围内集中接入的风电场和光伏电站开展动态无功补偿装置调度管理工作.第二章职责分工第四条国调中心及各调控分中心（以下简称“国调(分）中心”）管理职责如下：（一）负责公司区域内并网新能源动态无功补偿装置的调度运行管理相关政策制度制定和修编;负责组织开展技术研究和标准的制定。

（二）负责监督、指导公司各级电力调度机构开展直调新能源电站动态无功补偿装置专业管理工作.（三)负责组织开展公司各级电力调度机构对直调新能源电站动态无功补偿装置专业管理开展情况统计、交流、评价和考核，定期开展信息披露工作。

第五条省（自治区、直辖市）电力公司（以下简称“省公司”）调控部门(以下简称“省调"）管理职责如下：（一)依据本办法,结合本区域实际，负责开展本级调度范围并网新能源动态无功补偿装置的调度管理工作。

（二）负责向国调（分）中心反映电网实际运行中出现的新情况和问题，参加技术研讨,协助国调（分）中心制定相关措施和办法。

（三）负责协助国调（分）中心指导所辖区域各地区电力调度机构开展专业工作,负责全区统计、培训、交流、评价和考核，定期披露相关信息。