第一篇：论农村电网无功补偿技术的应用
论农村电网无功补偿技术的应用
摘要：近几年，我局对农村电网进行了全面改造，新建110KV变电站2座，35KV变电站2座，整改10KV线路900公里，配变798台，3.94万KVA，新增高压电容器8台，16200Kvar；低压电容器360台，12300Kvar。在农村电网整改的同时，我们注意到了技术上的降损措施，即在改造电网同时，大力推广应用电容补偿装置，并进行合理配置，全面规 划，分级补偿，就地平衡，提高了农村电网的功率因数，降低了农村电网线损和提高电压水平，改善了农村电网的电能质量，取得了良好的经济效益。
主题：电网 无功补偿技术 应用
一、无功补偿的基本概念
在电力网运行和用户方面都希望能够满足这样的要求，第一、供电可靠性高，停电少，安全供用电。第二，电能质量好，电压和频率合格。第三，运行经济性高，线路损耗少。近年来，由于电网容量的扩大和电压等级的增多，用电负荷的增长，无功电源不足和电网电压质量低劣的问题就相应的比较突出，低功率因数的运行和电压降低会使电气设备容量得不到充分的发挥，电能损耗增加，效率降低，限制了线路的送电能力；严重时甚至会损坏用电设备，造成电压崩溃，使系统瓦解而造成大面积停电。因此，解决电网无功电源容量不足，提高功率因数和保证电压质量，是保证电力网安全经济运行的重要措施。
电力网中的无功电源主要包括：①、同期发电机，为电网的最主要的无功电源；②、同期调相机：相当于空运转的同期电动机，既可发出无功功率，也可消耗无功功率。③、移相电容器，用其作为无功电源时，其优点是损耗小，只占其无功功率的0.3～0.5％；④、用户同期电动机，在功率因数超前的方式下运行，可向电网输送无功功率；⑤、高压输电线路的电容：高压线路在运行时由于其本身的电感电抗XL要消耗一部分无功功率，但其对地电容会产生一部分无功功率；⑥、静止无功补偿装置。
二、农村电网进行无功补偿的作用
（1）补充电力系统所需的无功功率。电力系统中的电动机、变压器、电焊机、日光灯等设备大都是既有电阻又有电感的感性负载，在它们运行时既要消耗由系统供给的有功功率，还要吸取交换无功功率。据统计在农村电网中，电动机为建立并维持三相旋转磁场所消耗的无功功率约占60％，变压器为建立并维持三相交变磁场所消耗的无功功率约占30％，其余10％是线路所要消耗的。因此，为使电力系统多带或多发多送有功功率，少发少送无功功率，或在系统无功功率供给不足时，就要在电感性负载点或附近加装无功补偿设备，进行无功功率就地补偿。
（2）进行无功补偿可降低电网中的功率损耗或是电能损耗。电网不仅在给用电设备输送有功功率时造成（更多精彩文章来自“秘书不求人”）有功损耗，同时在给用电设备送无功功率时也造成有功损耗。即：
△P∑=△Pp+△PQ
=(P/U)×10-3＋（Q/U）2R×10-3
＝
从上式显见，当电网结构固定，即R一定，输送的有功功率P一定时，有功功率损耗△P∑的大小取决于无功功率Q的输送量，而且与其平方成正比。因此，很有必要在电网的用电负荷点进行无功补偿，减少电网的无功功率输送量，降低电能损耗。
（3）进行无功补偿可减少电网中的电压损失，提高电压质量。电网中无功功率Q的输送量还将造成电压损失，使线路首未端有一个电压差，使用电设备发生电压波动，用电电压质量难以确保。即：
△U=（PR+QX）/ Ue ＝PR/ Ue +QX/Ue
从上式显见，电网中电压损失的第二部分和输送上的无功功率Q成正比。在架空线路中，当导线载面积较大时，电抗X要比电阻R大2～4倍，而变压器绕组的电抗比电阻大5～10倍。在此种情况下，QX/ue》PR/ue，成为电网电压损失的主要组成部分，即△U≈QX/Ue。因此，为了减少或抑制电网中的电压损失，提高电压质量，就必须在各用电设备处进行无功补偿，以减少电网中无功功率Ｑ的输送量。
（4）节约设备容量，提高电网输送功率的能力
从所周知，无功补偿可以提高负荷的功率因数，因此在输送相同的有功功率下，就可以使设备容量减少，从而节省其投资。从另一方面讲，在设备容量一定的情况下，由于无功补偿而使功率因数提高，也使电网或设备输送有功功率容量增大，减少变配电设备投资。
综上所述，电网进行无功补偿的作用是多方面；益处是较多的，效益是显著的，应大力推广应用。
三、农村电网进行无功补偿的要求
（1）无功补偿的原则。为了使电网补偿能取得最佳的综合效益，应遵循这样的原则：全面布局，分级补偿，就地平衡，（2）无功补偿的侧重点：①、集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；②、降损与调压相结合，以降损为主； ③、输电网补偿与配电网补偿相结合，以配电网补偿为主；④、供电部门进行补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主。
（3）无功补偿的标准：遵照电力部《电力系统电压和无功电力管理条例》，无功补偿对功率因数做了如下规定：①、高压供电的工业及装有带负荷调整电压设备的用户，功率因数为0.95以上；②、其他工业用户功率因数为0.90以上；③、趸售和农业用户功率因数为0.80以上。
四、农村配电网络电容补偿方式
1、单一地在变电站进行集中补偿。
（1）负荷集中的工业35KV变电站的无功补偿。对以工业负荷为主的35KV变电站；一般具有线路较短，负荷集中、负载率较高的特点。因此，所需无功要求做到就地平衡，即变电站的无功补偿容量按满足主变压器的励磁无功功率和漏抗无功损耗的要求确定，以减少35KV输电线路输送无功功率引起的有功损耗。
因变电站主变的无功损耗为：
△Qb＝I0%Se/100+Uk%ß Se/100
对农网35KV变电站，上述可简化为：
△Qb=（0.10～0.15）Se
所以，变电站集中补偿容量确定为：
QC=△Qb=(0.10~0.15)Se
当10KV母线电压较高、超过额定电压110％时，为了避免电容器的长时间过电压运行，可采用电压等级较高的电容器，如13/√3或12√3系列的电容器。
（2）负荷分散的农村35KV变电站的无功补偿。对以农业负荷为主的35KV变电站虽年均载率较低，但负荷起伏变化较大，功率输送距离较远。因此，所需无功除补偿主变的无功损耗外，还要满足供电区的高峰无功负荷的需要。困此，对于这种类型35KV农网变电站的集中补偿容量确定如下：
QC=(0.2～0.3)Se
考虑到变电站初建时负荷较轻，补偿工作可分期进行，待负荷上去后，再将补偿容量逐渐增到主变容量的（20％～30％），同时，宜将集中补偿的电容器分为两组，在负荷高峰时，全部拨入运行，在负荷低谷时，切除一组或全部切除。
从上可见，单一地在变电站进行集中电容补偿其综合效益的提高是有限有的，因为①补偿电容器集中装于变电站，在变电站以下用户的无功功率仍需经过长距离线路的输送，无功功率及有功功率均产生损耗，所以，这种方式对10KV配电网线路的降损作用效果不明显。②电容器集中装于变电站，一方面大容量的电容器全部投入运行，在负荷轻时变电站线电压值往往升得过高，以至要对电容器撤出运行，待负荷升高后再投入运行，这不仅给运行管理带来了不方便，同时，也减少了电容器的利用小时，增加了电容器的损坏率，因此，集中补偿的电容器容量不宜过大。另一方面从调压效果来看，集中补偿对变电站线电压的提高是有限的，母线电压的提高，势必对变电压附近的用户产生较大影响，而对要解决配网未端电压偏低的问题侧作用不大，当未端电压超过10％时，母线电压提高5％仍不能使未电压达到要求。
2、分散补偿，主要指10KV配电线路的补偿，0.4低压配电网及随机被偿。
（1）10KV配电线路的无功补偿：
①补偿容量的计算确定。从配电网线损理论计算得知，线路上配电变压器的空载损耗（即铁损或无功励磁损耗约占配电网总损耗的70％左右；这说明配电变压器的无功损耗在配电网无功总损耗中是极其重要的组成部分。因此10KV配电线路的无功补偿总容量可按被偿线路上配电变压器总励磁无功功率的原则，同时考虑10KV配电线路分散补偿比35KV变电站集中补偿较为薄弱的实际情况，进行计算确定即：
QC= ΔQbo=
因农网10KV配电网线路负荷分散，负荷轻、变化大，为了避免配在配电变压器空载进造成过补偿，或在线路非全相运行进易产生铁磁谐振的情况，也可按下式计算确定10KV配电线路的分散被偿容量。
QC=(0.95～0.98)
其中配电变压器空载电流百分I0％取线路上配电变压器空载电流百分数的加权平均值：
②10KV补偿电容器安装点的确定。为了最大限度地减少配电线路的电能损耗，使其补偿获得最佳效果，分散补偿的电容器在线路上的安装点应尽量合理。同时还应考虑维护方便，便于巡视检查，其安装地点宜靠近村庄或农村配电房。
经计算，电容器安装地点具体如下：当线路上只装设一组时，宜安装在距首端2/3处，当装设两组时，第一组为2/5处，第二组为4/5处，各组补偿容量约为线路总补偿容量的1/2；当装设三组时，第一组为2/7处，第二组为4/7处，第三组为6/7处，各组补偿约为线路总补偿的1/3。
（2）0.4KV低压配电网及随机补偿
①、大宗工业用户和乡镇企业的无功补偿。大宗用户和乡镇企业的用电设备无功补偿可采取低压母线就地集中补偿方式，补偿容量可按在用电高峰月份有功功率的平均值，将负荷功率因数提高到所需数值的方法，进行计算确定即：
QC=
或
为了避免COS值发生较大的起伏波动，可将电容器分作2-3组，分别并联到0.4KV母线上。在负荷高峰时，投入电容器２～3组；在负荷低谷时，退出电容器１-2组。这样处理可防止低负荷时因变压器铁芯饱和形成过流，损坏电容器。
②单台电机的随机补偿
单台电机的无功补偿，一般是将电动机空载时的功率因数补偿到1（即COSΦ2=1）。因为电机空载时的无功负荷小，补偿后在满载时电动机的功率因数仍为滞后。否则，如果将满载时的功率因数补偿到1，在电机空载或轻载时就会使功率因数超前，这将导致过补偿，对电机和电容器都有危害。
根据上述补偿原则，电机的补偿容量可按下式计算确定。对于惯性较小的电动机（如风机等）：
QC=(0.95～0.98)√3UeI0
对于惯性较大的电动机（如水泵等）：
QC=（0.9～0.95）√3UeI0
电动同的空载电流I0，可按下式计算确定：
I0≈2Ie(1-cosФe)
功率因数可根据月末有功和无功电量，计算月平均功率因数。
综合上述，当电容器装于变电站的10KV母线时，只减少了35KV线损，并不能减少３5KV及10KV两级的线损。所以根据农村配电网的特点，无功补偿应尽量考虑就地平衡的基本原则，采用分散与集中相结合的方式进行补偿，以求得最大限度地提高配电网的功率因数，尽可能地降低配电网损和提高电压水平，以期获得技术经济的最大效果。免费文档网http://wendang.freekaoyan.com
第二篇：电网建设中的无功补偿
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cosφ即是功率因数，它是有功功率与视在功率之比即cosφ＝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·cosφ可看出，当设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ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·cosφ)可知当有功功率P为定值时，负荷电流I与cosφ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：ΔP＝I2R，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ΔU的计算公式如下：
ΔU＝
×10
-3
式中
ΔU——线路中的电压损失
kV
P——有功功率MW
Q——无功功率Mvar
Ue——额定电压kV
R——线路总电阻Ω
XL——线路感抗Ω
由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失ΔU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
Qc＝P[
]（kvar）
式中P——最大负荷月的平均有功功率kW
cosφ１cosφ2——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cosφ＝0.6，拟将功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为：
QC=300×[
]=300×（1．33—0．48）=255
（kvar）
3.2按提高电压值确定补偿容量QC
QC=
（kvar）
式中
ΔU——需要提高的电压值V
U——需要提高的电压值V
U2——需要达到的电压值kV
X——线路电抗Ω
3.3按感应电动机空载电流值确定补偿容量
电动机的无功补偿一般采用就地补偿方式，电容器随电动机的运行和停止投退，容量以不超过电动机空载时的无功损耗为宜，计算公式：
QC≤
Ue
I0
(kvar)
式中
Ue——电动机额定电压kV
IO——电动机空载电流可用钳形电流表测出，若粗略估算，也可用下式：
QC＝(1/4～1/2)Pn
式中
Pn——电动机额定功率kW
3.4按配电变压器容量确定补偿容量
配电变压器低压侧安装电容器时，应考虑以下原则：在轻负荷时，防止向10kV配电网倒送无功；取得最大的节能效果，根据配变容量按下式计算：
QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)
Sn——配变容量kVA
总之，无功补偿设备的配置，应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的原则，要把降损与调压相结合，以降损为主；又要把集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；同时，供电部门补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主，共同搞好无功补偿的配置和管理，从而取得无功补偿的最大经济效益。
[摘要]
对广大供电企业来说，用户功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量，这是众所周知的道理。因此，提高电力系统的功率因数，已成为电力工业中一个重要课题，而提高电力系统的功率因数，首先就要提高各用户的功率因数。文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种使用方法，以及确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。
[关键词]
功率因数
影响因素
补偿方法
容量确定
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功“并不是“无用“的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数COSφ，其计算公式为：
COSφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。
用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效的搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。
影响功率因数的主要因素
1.1
电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。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。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。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期处于低负载运行状态。
1.2
供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响
当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一般无功将增加35％左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
1.3
电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
综上所述，我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们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。
低压网的无功补偿
2.1
低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿和跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
2.1.1
随机补偿
随机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与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。此种方式可较好地限制农网无功峰荷。
随机补偿的优点是：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，不会造成无功倒送，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
2.1.2
随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧，以无功补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。
随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
2.1.3
跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
2.2
采用适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施做一些简要的介绍。
2.2.1合理选用电动机
合理选择电动机，使其尽可能在高负荷率状态下运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械特性，又要考虑它们的电气指标。举例说，三相异步电动机（100KW）在空载时功率因数仅为0.11，1/2负载时约为0.72，而满负载时可达0.86。所以核算负荷小于40%的感应电动机，应换以较小容量的电动机，并合理安排和调整工艺流程，改善运行方式，限制空载运转。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确合理的选择电动机的容量。
2.2.2
提高异步电动机的检修质量
实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动是对异步电动机无功功率的大小有很大影响。因此检修时要特别注意不使电动机的气隙增大，以免使功率因数降低。
2.2.3
采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿
由电机原理可知，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行状态，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即可以向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。
2.2.4
正确选择变压器容量提高运行效益
对于负载率比较低的变压器，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。如：对平均负荷小于30%的变压器宜从电网上断开，通过联络线提高负荷率。
通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。知道了功率因数的提高对电力企业的深远影响，下面我们将简单介绍对用电设备进行人工补偿的方式和对补偿容量的确定方法。
功率因数的人工补偿
功率因数是工厂电气设备使用状况和利用程度的具有代表性的重要指标，也是保证电网安全、经济运行的一项主要指标。供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法已经不能满足工厂对功率因数的要求，工厂自身还需要装设补偿装置，对功率因数进行人工补偿。
3.1
静电电容器补偿
静电电容器既电力电容器。利用电容器进行补偿，具有投资省、有功功率损耗小、运行维护方便、故障范围小等优点。但当通风不良、运行温度过高时，油介质电容器易发生漏油、鼓肚、爆炸等故障。因此，建议使用粉状介质电容器。
当企业感性负载比较多时，它们从供电系统吸取的无功是滞后（负值）功率，如果用一组电容器和感性负载并联，电容需要的无功功率是超前（正值）功率，如果电容器选的合适，令Qc+Ql=0，这时企业已不需要向供电系统吸取无功功率，功率因数为1，达到最佳值。
3.1.1
电容器补偿容量的确定
电力电容器的补偿容量Qc可按下式计算：
Qc=α·Pjs（tgφ1-tgφ2）
式中
Pjs——最大有功计算负荷，KW
tgφ1、tgφ2——补偿前、后功率因数角的正切值
α——平均负荷系数，一般取0.7～1，视Pjs的计算情况而定。如果在计算时已采用了较小系数值，α可取1。
某些已进行生产的工矿企业，可由下式确定其有功电能消耗量：
Ap=Pjs·Tmax·p
(KW·H)
式中
Ap——有功电能消耗量
Pjs——有功计算负荷
Tmax·p——最大有功计算负荷年利用小时数
3.1.2
并联补偿移相电容器，应满足以下电压和容量的要求
Ue·c≥Ug·c
nQg·c≥Qc
式中
Ue·c——电容器的额定电压（KV）
Ug·c——电容器的工作电压（KV）
n——并联的电容器总数
Qg·c——电容器的工作容量（Kvar）
Qc——电容器的补偿容量（Kvar）
3.2
动态无功功率补偿
动态无功功率补偿一般应用于用电容量大、生产过程其负载急剧变化且具有重复冲击性的大型钢铁企业。这种波动频繁、急剧、幅值很大的动态无功功率，采用调相机或固定电容器进行补偿已远远满足不了要求，目前一般采用的新型动态无功功率补偿设备是静止无功补偿器。它具有稳定系统电压、改善电网运行性能、动态补偿反应迅速、调节性能优越等优点。但最明显的缺点是投资大、设备体积大、占地面积大。
3.3
分相补偿
在民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡，尤其是住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未检测的两相要么过补偿，要么欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压升高，造成控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏；如果欠补偿，则补偿相的回路电流增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。这种情况下用传统的三相无功补偿方式，不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿，补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了严重的危害。
据有关资料介绍，某地综合楼是集商场、银行、办公、车库、宾馆为一体的一类高层建筑，总建筑面积3.2万m2。主要用电设备有空调机组、水泵、风机及照明灯具等，其中照明灯具均为单相负荷，功率因数在0.45～0.75之间。低压有功计算负荷2815KW，其中，照明用电有功负荷1086.5KW，其它负荷基本为空调、风机、水泵、电梯等三相负荷。补偿前无功功率31872Kvar，若整体功率因数补偿到0.92，需补偿1982Kvar，补偿后无功功率1200Kvar。原设计采用低压配电室并联电容器组三相集中自动补偿，工程竣工投入使用后，经常出现仪器、灯具等用电设备烧坏或不能正常使用等情况，影响正常经营和工作。经现场测试，发现低压馈线回路三相负荷不平衡，差距很大，电流差异大，最大相电流差为900A；检测母线电压，三相母线电压有的高达260V，有的低到190V。通过分析是三相电容自动补偿造成的结果。
对于三相不平衡及单相配电系统采用分相电容自动补偿是解决上述问题的一种较好的办法，其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相，根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿，对其它相不产生相互影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。
结束语
文中浅谈了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的一般方法，还阐述了如何确定无功功率的补偿容量及无功功率的三种人工补偿的具体方式。
1 无功功率
在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。
有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。
无功功率比较抽象，它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。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。
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。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?
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。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。
无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：
(1)降低发电机有功功率的输出。
(2)降低输、变电设备的供电能力。
(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。
(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。
2 功率因数
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：
式中cosφ——功率因数；
P——有功功率，kW；
Q——无功功率,kVar；
S——视在功率,kV。A；
U——用电设备的额定电压,V；
I——用电设备的运行电流,A。
功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。
(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。
(2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。
(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式为：
提高功率因数的方法有两种，一种是改善自然功率因数，另一种是安装人工补偿装置。
第三篇：无功电压电网技术论文
1无功电压所存在的问题
目前的科学设备投入力度小，大部分还是通过人工监视。这种传统的管理模式很难保证电压合格率，所以电网无功电压在目前看来最典型的就是技术和设备上存在的问题，深入加大电压管理也势在必行。
1.1技术和设备上存在问题
技术和设备上常出现的问题主要包括以下几种：
①无功补偿容量不足，例如在新上工程中不安装电容器或容量偏小，甚至为提高其设备档次而牺牲电容器的做法，这类问题就会使无功补偿容量不足。
②电容器配置不合理，例如只在低压使用并联电容器或电容器的全部投入使用都可能会导致电容器不能正常投入使用，无法发挥应有的效益。
③变压器的额定限压不合理，由于网路增强供电半径的减小，就会导致配电网的电压很难满足要求且无法投入运行中。
1.2无功电压管理上的问题
未从源头上规划好无功设备、运行管理之中的管理不到位和管理用户难度大是电压管理上存在的三大问题。要解决首要的源头问题，首先要采取环网布置，开环运行，同时侧重于电能质量和线损的管理。所以不能只考虑对电压的要求，还要进行科学配置。管理用户方面，用户配置不够合理，未规范管理电容器运行，未及时向供电部门提供信息导致变压器扩容时无法同期建成无功补偿设备。
2无功电压的管理
2.1实现目标
为保持电网内被控电站低压侧母线电压在合理方位内，减少网损，减少变电站电容器投停和调整次数，实现自动管理，减轻人员劳动强度，迎合电力市场运营，但以深入开展为目标，各公司会越来越注重经济效益，而探寻到一条适合自己的管理途径，以此提高电压质量，保障电网安全。
2.2解决措施
2.2.1充分发挥无功优化系统的作用为最大范围地实现电压合格，减小电能损耗，保证设备使用次数，使整个运行过程安全进行，要以保证设备安全为前提，合理投入设备，使主变分接开关调节次数达到最小，提高电网调度水平，提高系统的稳定性，保证安全性，达到质量过关损耗降低的理想状态。
2.2.2建立一个完善的网络结构规划、设计、建设一个完善的网络构建，首先要支持最高级的电压网络；其次是要优化低一级的电压网络，做到分层供电，采用环形布置的科学结构；再次是中、低压电网的相互配合，控制好供电半径在合理范围内；最后要保证无功负荷与无功电源之间的平衡。
2.2.3注意电容器运行间存在的问题电容器在运行时会出现以下问题：在低压时，调度所并未下令使用所有的容器，而且功率因数和电压合格率的考核均未到达各变电站的标准。又因向主系统倒送之中，出现电压不正常、功率因数偏低等问题，未及时采取功率因数调节措施。所以一定要重视电容器的运行情况，及时采取功率因数调节的措施，加强对用户电容器的管理力度，定时询问电容器装置的状况。
2.2.4加强对电压质量的管理加强电压质量，首先就是要对主要送电线路的导线进行检查和改造，扩大线径，提高受电电压，降低损耗。同时，调整配电线路，消除因线路过长对电压质量带来的不良影响。重视调压设备的建设对无功容量的配置，对变压器有载调压改造工作是刻不容缓，也是从根本上改变的途径。加强对无功电压的运行中的管理，明确职责，各部门员工各司其职。制订有效的考核管理办法，提高综合电压合格率，确保上传下达指标的达标。
2.2.5加强无功优化补偿对变电站进行集中补偿，并利用并联电容器，最后通过有载调压主变进行调压。有载调压灵活、调压幅度大，且在电网无功不足的情况下能改变电压分布，尽管其对提供无功无济于事，但这一缺陷正好可由并联电容器加以弥补。投入电容器的使用不仅增加了网络的无功电力，还能提高网络电压。但如果进行较大幅度的调压，就会造成一定的浪费，成果并不经济，所以在应用并联电容器的情况下，调压应注意以下四点问题：
①在高峰负荷时，应首先投入电容器组的使用；在低谷负荷时，应先考虑电压的调整。
②一般变电站应以变压器调压为主要调压方式，并联电容器手段做好辅助调压的工作。
③利用并联电容器调整电压时，应保证电压突变幅度，还要对电容器容量较大时采取分组安装的方式，分组投切。
④对容量较大的电容器，其自动投切方式要采用电压控制为主的方式，从而保证能自动、适时地控制无功潮流和电压的变化。
3结束语
电网的电压质量决定着电力部门所生产的产品质量。电网技术中的电压和无功管理两层面是电压质量和功率因数好坏的根基，同时也是电力企业的重要考核指标。电网无功系统提高了电网电压合格率，降低了网损，减轻了工作人员的劳动强度，所以要做好对无功电压的管理，提高供电的质量，解决好发展之中的各类问题是供电部门的职责，这样可以在加大对无功电压的管理力度的同时，提高电网技术水平。
第四篇：浅析电力系统低压电网的无功补偿论文
摘要：在电力系统中安装无功补偿装置，可以有效地减少输送线路以及变压器的损耗，进而提升电网输电效率。文章从低压电网中设置无功补偿的重要性入手，探讨了无功补偿的措施及原则，对相关工作人员有一定的借鉴作用。
关键词：电力系统;低压电网;无功补偿
0引言
在电力系统低压电网中，无功补偿装置设置的目的就是提升电网的供电效率，保证电力供应顺畅。在电力供电系统中，无功补偿装置是一项比较重要的设备，它能够有效地减少输电线路以及变压器的损耗，提升供配电路中的效率，进而使原有的供电环境得到改善。将无功补偿装置合理地用于供电过程中，能够实现最大限度地降低供电网络中的电能损失，进而实现良好的经济与社会效益。在电力系统低压电网的供配电过程中，科学、合理地采用无功补偿的方法进行电能的输送，可以达到降低损耗以及稳定电网电压的作用。本文作者结合自己多年从事低压电网管理的工作经验，探讨了无功补偿装置的运用。
1无功补偿装置的重要性分析
1.1维持供电网络电压的稳定对于低压电网的供电网络来说，稳定的电压是保证其正常工作的先决条件，它可以确保供配电网络的电能输送质量。依据供电网络中的电压损失计算公式，可以得出输送无功负荷Q产生了全部的变电器电压，因此，供电网络中的无功功率Q对于确保电压稳定具有特殊的作用。所以，在低压电网的供配电过程中，应当尽可能的降低电网中的无功功率Q，以便达到维持电网电压稳定的作用。
1.2降低电能消耗企业的电费支出依据我国目前所执行的电费收缴制度，电能消耗企业所缴纳的电费与其功率因数有关，根据该企业的功率因数来确定所要缴纳的电费。所以，绝大多数电能消耗企业都十分关注对机械设备的节能保养，进而有效降低企业的电费支出。在低压电网中设置无功补偿装置，能够有效地降低企业机械设备运转过程中对电能的消耗，进而降低企业的电力成本支出。
1.3降低供配电系统的电能损耗
在确定电力系统因使用无功补偿装置而节省的能耗时，可以使用公式P=IUCOSα。电力系统安装无功补偿装置后，当功率因数从未安装前的0.75提高到安装后的0.9后，能够降低大约30%的电能消耗，可以看出其具有非常好的降低电能消耗的作用。所以，电力系统在进行低压电网输送电流时，可以考虑运用无功补偿装置，这样能够有效地降低电力系统中电能损耗。
2无功补偿装置配置地点的选择
在电力系统低压电网中，无功补偿装置可以设置在以下三个地方，一个是设置在变电所的母线上，一个是设置在10 kv的线路中，另外，还可以设置在用户低压端。
2.1变电所母线设置无功补偿装置在变电所的母线上，无功补偿的容量要比其它的地方都大，通常情况下是采用手动分级投切的方式进行。首先要确定该变电所覆盖范围内的总的无功负荷量，再依据总的无功负荷量来确定变电所母线上的无功补偿容量，以便确保上一级的功率因数能够满足设计要求，同时使变电所的母线电压始终处于允许的范围之内。
2.2 10 kV线路设置无功补偿装置对于10 kV线路来说，其无功补偿容量的确定是依据变压器的无功损耗以及线路中的无功损耗值。10 kV线路中的无功补偿容量不可以过大，否则，会使得线路处于低负载时出现无功过补偿现象，这样就会导致线路中的损耗量增大，同时也不能保证线路中的电压稳定。
2.3用户低压端设置无功补偿装置通常情况下可以根据用户的无功负荷的变化，进行补偿电容器的自动切换，这样就能够避免出现向高压线路反送无功电能的情况。在供配电电网里，若将无功补偿装置设置在用户低压端，能够保证线路中有最小的电流，进而有效降低线路中的电能损失。此外，由于供配电线路中的电流比较小，就能够使供配电线路中电压降减少，进而避免电压出现较大的波动。通过在用户端设置无功补偿装置，可以产生较好的效果，不然即便线路关口处有着比较高的功率因数，也不能实现合理降低线路的功率损耗。在供配电线路中，应当将低压侧设置无功补偿装置作为主要的补偿方式，而高压端的无功补偿装置只起到辅助作用。为了能够有效地达到线路中的无功补偿，可以结合线路中实际情况选用自动控制的方式，及时获取供配电电网中的功率因数、功率、电流、电压等参数，依据电网中各参数的变化，来确定合理的操作指令，进而保证供配电低压电网始终保持良好的运行状态。
3无功补偿应遵循的原则
在电力系统低压电网中设置无功补偿装置需要遵循同机补偿、电容器补偿、随时补偿等原则。低压电网正式输电之前，应当先将电动机与低压电容器组相连接，在连接的基础上再让其工作，这么做不仅能够有效地减少因低电流通过所带来的电能损失，而且可以提升低压电流的使用效率，进而实现无损耗的目标。在低压电网供配电变压器的两侧，可以连接低压电容器，这么做可以补偿由于配电变压器空载状态时的无功损耗，此外，也可以在一定程度上补偿由于变压器使用而造成的电能损耗。
在低压电网的补偿过程中，电网的控制保护装置采用无功补偿切换装置，0.5 kV左右的大用电户的母线上设置低压电容器组补偿，这么做既可以达到两种补偿的要求，而且能够在一定程度上保证电压的稳定，进而避免电气设备因电压变化而受到损坏。
4无功补偿的具体方法
4.1低压电网中集中补偿在低压电网中进行集中补偿主要是利用由电脑控制的低压并联电容器柜，在380V配电变压器处进行。采用集中补偿的方法主要有以下几方面的优点：首先，是能够补偿的容量很大，可以同时满足上千容器的使用;其次，是可以对其进行跟踪，对用户用电情况进行实时跟踪，依据用电波动情况来确定需要使用的补偿数量，进而达到供配电的平衡;再次，是可以产生较好的经济效果，采用集中补偿的办法可以有效地控制供配电电网中电能的损耗，而且设备的维护和投资全部由使用方负责，这样就明显的降低了供电企业的相关支出，而且可以对电能损耗进行有效控制。当前，用电大户在设置无功补偿装置时，大多数都是依据电网功率因素的变化来对电容器进行自动调节。用电企业运用集中补偿的方式，可以对可能出现的问题做到早发现、早解决;此外，当地的供电部门也会对企业的用电情况给予更多的关注，以便能够加强对电网电压的检查，确保电压一直能够处于合理水平。
4.2低压电网中的静止补偿
在电力系统中的远距离输配电线路中，可以采用静止补偿的方式进行无功补偿，这样不仅可以确保电网电压的稳定，而且能够避免输配电期间出现充电现象，进而全面提升输电的总体容量，即在几条线路同时进行输配电时，可以对产生的能量损耗进行及时补充，进而实现稳定电压的作用。与此同时，可以达到补偿和配给的作用，进而使其充分展示出调节的功能。在现实使用时，应当先确定调节点，也就是受电地区的下一级电网与调压输电网与输电网的电压支撑点之间的相互连接的枢纽点设计无功补偿装置。明确该装置可以调节的范围，之后对其实行跟踪维护。虽然这种方式具有很好的自动化水平，但同时也会受到一些难以避免的因素影响，如不良的天气等。因此，在使用过程中，要加强其观测力度，以便能够及时获取最新的数据，出现问题时要及时进行调整。
4.3低压电网中的分散补偿
在电力系统中的用户端采取分散补偿的方式，不仅可以达到提升电压使用率的作用，而且能够保证电压始终处于合理水平，避免因电压变化对电器所造成的损坏。采用分散补偿的方式可以有效地降低资源成本支出，因用户所用电器有着较高的频率，使用分散补偿的方法，有着较好的应用前景。采用分散补偿的方法，可以有效提升供配电线路中的供电水平，稳定线路中的电压，确保用户电器电压能够始终处于合理范围，保证电器可以安全、平稳的运行。
5结语
在电力系统低压电网中使用无功补偿装置，应当先对低压电路中所有的特点进行分析研究，从实际应用角度采取一定的措施，进而降低电网中的电能损失，确保低压电网的供电质量。
参考文献：
[1]马路春.浅析合理选择低压无功补偿装置[J].浙江建筑,2010，(5)：134-135.[2]王勇.智能低压无功补偿技术的应用探讨[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版,2010,(5):241-242.[3]王培波.从节能角度谈低压无功补偿装置应注意的问题[J].电力电容器与无功补偿,2010,(2):89-90.[4]周茂.低压无功补偿的技术与经济性探讨[J].贵州电力技术,2010,(12):156-157.
第五篇：供电系统无功补偿节能技术的新发展
供电系统无功补偿节能技术的新发展
郑学超
摘要： 本文主要介绍一种提高用电功率因数及消除谐波的新型低压配电装置。该装置可实施三相对称、分相动态无功补偿和滤波。在结构上一方面采用电容自动投切无触点化，解决了传统装置的合闸涌流及断电弧光等问题；二方面采用微电脑全数字控制，由电压、电流、功率因数等数字显示代替传统的指针式仪表，有通讯接口，与智能化电器设备配套，实现远程监控或遥控。
关键词： 无功动态补偿 滤波 无触点化 微电脑远程监
控随着我国经济发展和人民生活水平的提高，各产业和民用用电量大幅度增加，新增用电负荷中，整流和变频设备所占的比例增加，无功负荷电流和谐波电流增大供电系统损耗，谐波电流还可能引起通讯系统和计算机系统故障。在供电系统中，装设动态无功补偿和适当的滤波装置，是减少系统损耗，提高电能质量的有效措施。
传统的低压动态无功补偿装置(又称功率因数自动补偿装置)是采用模拟量或微电脑功率因数检测，通过中间继电器(或固态继电器)接通接触器、控制补偿电容器投入或切除。存在的主要问题：
(1)合闸涌流大，可达到100In(In为补偿电容器额定电流)；
(2)断开弧光大；
(3)补偿电容器及接触器易损坏；
(4)对供电系统及周围电气设备干扰大。因此，传统的低压无功动态补偿装置，只适用于无功负荷较稳定的变电所使用。经实际调查，无功负荷经常变化的各个产业及民用变电所，使用的传统的低压动态无功补偿装置，一年后90％以上不好用，改为手动控制接触器固定补偿。使供电系统损耗增加。另外，传统的低压动态无功补偿装置，不能滤波，也不能分相补偿，不能适应多种用电负荷对无功补偿的要求。新型低压无功动态补偿装置，采用微电脑全数字控制，通过交流无触点电子开关投切补偿电容器，全部无触点化。无合闸涌流、无断电弧光。可实现低压滤波和分相补偿。电压、电流、功率因数数字显示，代替传统指针式仪表。有通讯接口，与智能化低压电器设备配套，可实现远程监控或遥控。有保护和报警功能，调试、维护方便。
新型的与传统的低压无功动态补偿装置性能与价格比较。
从以上比较表可知，新型低压无功动态补偿装置的各项技术性能，都优于传统的补偿装置。相同的功能价格只差20％。但使用寿命长、维护工作量小、长期节能效果好。因此，新型补偿装置是传统低压无功动态补偿装置的更新换代产品。而且技术上已经成熟，有5年以上的实际运行经验。在高压(10KV、6KV)无功补偿方面，我国目前普遍采用高压电容器固定补偿。很多变电所，为了解决无功负荷变化时，补偿容量也能变化的问题，将高压补偿电容器分为2－3组，用真空断路器人工控制。原来设想：重负荷时，补偿电容器全部投入；轻负荷时，切除1－2组补偿电容器。实际使用证明，用人工控制真空断路器，投切高压补偿电容器，会产生很大的合闸涌流和电压闪变，甚至引起系统振荡。不敢经常操作。实际还是固定补偿，常出现重负荷时欠补偿，轻负荷时过补偿，增加了供电系统损耗，增大了电压波动范围。新型高压无功动态补偿装置，采用微电脑全数字控制，全部无接点化，不产生谐波，无合闸涌流，可有效减小电压闪变和防止系统振荡，并可实现分相补偿。可与高压滤波装置组成滤波和动态补偿成套装置。有通讯接口，便于实现远程监控或遥控。可靠性高、维护工作量小，适合中、小型变电所使用(补偿容量数百至数万KVAR)。能减少电网电能损耗，提高供电质量。
点击咨询 