第一篇：轧机的无功补偿及谐波治理的
轧机的无功补偿及谐波治理的
轧机的无功补偿及谐波治理的 1450可逆成功案例
以1450型直流可逆轧机为典型案例，针对大、中、小型冶金轧钢企业，可逆直流轧机的运行特点以及由于运行工艺状况（可逆直流晶闸管调速非线性负荷）对电网造成的电网电压波动，电流、电压谐波超标严重，功率因数低下等电能质量现象，并以详细的设计数据及仿真模型，具体分析电能质量的严重状况，同时以详实的企业运行实况，描述在可逆直流轧机非线性动态负荷典型工况下，谐波治理及动态无功补偿方案及实施效果。并针对企业所取得的各项经济效益和对社会所做的贡献进行简单的概述。概述
随着电力电子技术的飞速发展，我国的工矿企业中，电力电子器件的大量应用，可控、全控晶闸管作为主要开关元件，电力电子器件的整流设备，变频、逆变等非线性负荷设备的广泛应用，谐波问题亦日益广泛的提出。诸如谐波干扰、谐波放大、无功补偿失效及谐波无功电流对供电系统的影响等。上述电力电子设备是谐波产生的源头。谐波电流的危害是严重的，主要有以下几个方面：
（１）谐波电流在变压器中，产生附加高频涡流铁损，使变压器过热，降低了变压器的输出容量，使变压器噪声增大，严重影响变压器寿命；
（２）谐波电流的趋肤效应使导线等效截面变小，增加线路损耗；
（３）谐波电流使供电电压产生畸变，影响电网上其它各种电器设备不能正常工作，导致自动控制装置误动作，仪表计量不准确；
（４）谐波电流对临近的通讯设备产生干扰；（５）谐波电流使普通电容补偿设备产生谐波放大，造成电容器及电容器回路过热，寿命缩短，甚至损坏；
（６）谐波电流会引起公用电网中局部产生并联谐振和串连谐振，造成严重事故及不良后果。工程概述 2.1简介
工厂主要设备为两台1450可逆轧机，因采用晶闸管整流、直流可逆调速等原因造成用电谐波超标，功率因数过低，对周边电网用户造成很大谐波干扰，为此进行设备改造以提高功率因数，治理谐波，节约能源，提高电网质量，降耗增容。
该钢业公司安装了两套动态无功补偿滤波装置，安全运行个月以来，得到客户及当地供电局的高度认可——系统功率因数达到0.90以上，谐波含量满足国标要求。
2.2工程背景 2.2.1工程供电系统
图１工程供电系统图 2.2.2（1450）轧机一次供电系统
图２（1450）轧机一次供电系统图
通过以上系统图得知：该公司110KV变电站通过一台16000KVA变压器为两台1450轧机供电。
该轧机因采用晶闸管整流及直流调速等原因造成用电谐波严重超标，功率因数过低，给用户造成很大的经济负担，同时对周边电网用户造成很大谐波干扰，为此该公司及当地供电局决定进行设备改造以提高功率因数，治理谐波，节约能源，提高电网质量，降耗增容。2.3工程设计概要
图３（1450）轧机现场图片
2.3.1轧机（1450）轧机运行主要参数
（１）轧机为长期间断运行，根据钢板轧制厚度要求变速变向、变输出功率运行，运行时间大约为1～2小时/每卷带钢。
（２）轧机分为主轧机及左、右卷取机、开卷机等系统控制，独立运行。主轧机整流变压器容量为4000KVA，数量2台，电压比10KV/0.8KV*2，直流电动机2000KW，数量4台，电枢电压800VDC，单台电枢电流2174A，效率92%，负荷率80%；卷取机整流变压器容量为 3150KVA，数量2台，电压比10KV/0.8KV*2，直流电动机1250KW，数量4台，电枢电压800VDC，单台电枢电流1359A，效率92%，负荷率80%。
2.3.2（1450）轧机谐波测试数据
（以1450轧机一台主轧电动机电流谐波含量为例）
（１）电流谐波含量棒图
图4.1 图４.2 图4.3 图４电流谐波含量棒图
图5电流、电压曲线图
表１电流谐波含量针对5、7、11、13次谐波数值
5次谐波
7次谐波
11次谐波
13次谐波
2.3.3设计补偿方案计算（以主轧机为例）
主机直流电动机2000KW*2，电枢电压800VDC，电枢电流2655A，效率取90%，负荷率取100%（１）基波补偿容量
有功功率：
P=U I =3168KW 视在电流：
I =I ×0.816=2655×0.816×2=4333A 视在功率：
S = ×U ×I = ×750×4333=5628KVA % % 7.2
36A % 10.1
52A
112.0
%
157.3
%
7.08
5A % 15.1A相（基波1550A）20.58
A
235A
%
8.9
47A
115.0
%
6.15
97.47A
318.9
%
14.08
A
145.2B相（基波1625A）19.68
A
228.8
%
9.9%
319.8
%
14.39
A
156.9A
C相（基波1585A）20.13
A
228.08319.06功率因数：COSφ = P / S1=3168/5628=0.57 无功功率：
Q1= =4651KVAR 实际基波补偿容量：4000KVAR（２）谐波补偿容量
Kvar 实际谐波补偿容量：3000KVAR
（３）变压器副边安装容量为4500KVAR动态无功补偿装置补偿后 补偿后无功功率： Q =4651－4000=651Kvar 补偿后视在功率： S = 3234kVA 补偿后功率因数：COSφ =3168/3234=0.98
通过以上计算，该轧机变压器补偿选用我公司DC-CFKPII动态无功功率补偿滤波装置：
装置内配置多路5次滤波器和7、11、13次滤波器，在提高功率因数的同时还按国家标准滤除谐波电流。
2.3.4 DC-CFKPII滤波装置系统图
2.3.5该工程仿真设计
（１）系统电流、电压仿真图（以5、7、11、13次谐波为主要参考量）图7.1系统电流波形 图7.2母线电压波形
（２）滤波器组和系统阻抗仿真图
图８阻抗特性曲线
（３）滤波器组投入前后电流仿真图（以5、7、11、13次谐波为主要参考量）图9滤波器组投入前后电流仿真图
通过以上仿真计算表明：5、7、11、13次谐波得到大幅度治理，使其完全符合国标要求。
2.4 DC-CFKPII滤波装置投入前后实际运行效果及经济效益 2.4.1 DC-CFKPII装置投入前后电流棒形图、波形图及谐波含量： 图10.1补偿前A相谐波电流棒形图 图10.2补偿后A相谐波电流棒形图 图10.3补偿前B相谐波电流棒形图 图10.4补偿后B相谐波电流棒形图
图10.5补偿前C相谐波电流棒形图 图10.6补偿后C相谐波电流棒形图 图10.7补偿前电压、电流波形图 图10.8补偿后电压、电流波形图
表２补偿前后主轧机功率变化对比表（轧制过程三道次实测数据）补A相（基波B相（基波C相（基波偿前 1550A）
1625A）
1585A）
5次20.318.19.319.8
20.1319.谐波 58% 9A
68%
A
3%
06A 7次15.23514.228.814.3228.谐波 1% A 08%
A
9%
08A 1110.157.8.9
145.279.9156.次谐波 15% 32A
4%
A %
9A 137.2112.7.0
115.056.1597.4次谐波 3% 06A 8% A
%
7A 补A相（基波
B相（基波975A）
C相（基波951A）
偿后 930A）
5次7.7
71.6
8.583.46
6.39
60.7谐波 % A 6%
A
%
6A 7次7.367.8
6.159.87
7.72
73.4谐波 1% A 4%
A
%
A 111.6
15.3
2.0
19.69
2.7
426.0次谐波 5% 4A 2%
A
%
5A 130.9
8.7A
0.9
8.87A
1.31
12.4次谐波 4% 1%
％
5A 补偿前后电流谐波对比表（以5、7、11、13次谐波为例）
补前
补后
备注
国标
162A
115A 73A 64A
注：国标值是根据
实际短路容量换算后值
（见附件二）视在功率
2148KVA S 有功功率
1224KW 主轧主机 Q 功率因数 视在电流
1560A A
通过以上数据表明；DC-CFKPII滤波装置投入后，治理前后电流谐波下降率效果是明显的，尤其对于5、7、11、13次谐波，针对钢业公司选用的是6相12脉波整流变压器，理论证明，对12脉波整流变压器反映到一次侧10KV电网时其5、7次电流谐波理论值应为零。只有11、13次谐波在10KV网侧可以记录，但从上表记录可以看出其值已很小，同时功率因数达到0.9以上，5、7、11、13次谐波达到国标。
2.4.2
DC-CFKPII无功补偿及滤波装置投入后其经济效益：
（１）功率因数从小于0.57提升到0.92以上，电费由每月罚款十几万变为每月奖励数千元。
（２）谐波得到治理，大大减少了运行中电气故障及电子元件的损坏。
（３）该公司16000KVA变压器得到增容，由另一台16000KVA变压器所带的负荷均转接到同一台变压器上运行，该企业停掉一台16000KVA变压器，该变压器每月节省占容费约
950A
COSΦ=0.57
COSΦ=0.93
P 无功功率
1765kvar
482kvar
1224KW
1316KVA
24万元。现转接过来的各型轧机直流调速系统均安装了FTFC动态无功补偿及谐波治理装置，该装置运行以来，为客户创造了相当可观的经济效益。
2.5 DC-CFKPII动态无功补偿工作原理及特点
2.5.1DC-CFKPII动态无功补偿工作原理
CFKPII系列动态无功补偿滤波装置，主要由监控终端、开关模块、电容器、电抗器、断路器、机柜等构成，控制器采用前馈式检测（三相平衡负荷、采集单相信号；三相不平衡负荷，采集三相信号），以负载的实时无功功率为投切物理量，应用瞬时无功控制理论及网压支持算法，在20ms内完成信号数据采集、计算、及控制输出；投切开关接到投切指令后，在小于10ms内完成零电流投入，投切无涌流，对电网无冲击，并且在主电路和开关中采取措施，避免了投切电容的冲击，使运行更加稳定、安全、可靠。
对于谐波含量比较大的系统中DC-KPII装置由电容器串联滤波电抗器组合而成，在工频呈电容性，改善功率因数，在所设计的谐振频率时形成串联谐振，使此L-C回路在此频率时形成非常低的阻抗，而能吸收大部分的谐波电流，从而改善系统中电压和电流的谐波畸变率。在实际工作中，负载特性和容量不尽相同，根据情况，设计不同的用途（单调谐、双调谐、高通、组合等），不同谐振频率（5次7次11次13次等），不同容量的谐波滤波器，滤波型一般需要非标准设计。（见系统图2.3.4）
2.5.2
DC-CFKPII动态无功补偿及谐波治理装置的主要特点（１）快速投切技术，无电流冲击，并且达到TCR同等补偿速率；（２）占地面积小基建成本低，低压操作安全，维护容易；（３）装置不产生谐波，铁心电抗器无射频干扰；（４）可以有效减少供配电系统损耗，节能效果显著；（５）可以解决用户的增容问题；
（６）可以滤除用户谐波，净化电网，供配电系统及自动控制系统运行更为安全可靠；（７）零电流投切，不会产生振荡现象。系统响应时间≤30ms；（８）装置补偿故障时自动退出，不会影响整个供电系统；（９）采用防暴、自愈、滤波型电容器；
（１０）该装置具有过流、过压、三相不平衡等保护功能，并能在无人坚守的情况下正常运行。
2.6 设计依据标准
GB/T14549-93
《电能质量，公用电网谐波》； GB/T15576-2008
《低压成套无功功率补偿装置》 GB3983.1-89
《低电压并联电容器》； GB7251.1-2005
低压成套开关设备和控制设备 GB4208-93
外壳防护等级（IP代码）
GB3797-89
电控设备第二部分装有电子器件的电控设备 GB4720-84
电控设备第一部分低压电器电控设备 GB12747-91
自愈式低压并联电容器 2.7.结论
（１）无功功率动态补偿谐波治理的理论是可行的；
（２）DC-CFKPII智能型动态无功补偿晶闸管滤波装置整体设计是合理的，设计参数是基本正确的，并能保证可靠运行。装置结构先进，技术含量高，产品符合有关国家标准要求；
（３）装置投入后节能效果明显，视在功率下降38.7%，变压器及电网系统线损下降≥39%，变压器增容≥39%；
（４）装置投入后谐波治理效果明显，电压及电流谐波指数均能满足GB/T14549-93“电能质量公用电网谐波”国标要求。
参考文献
1.中国国家标准GB/T14549-93《电能质量·公用电网谐波》中国标准出版社。2.刘进军，王兆安 LC滤波的单相桥式整流电路网侧谐波分析.电力电子技术1996.2 3.王兆安，杨军等．谐波抑制和无功功率补偿机械工业出版社 4.天津电气传动设计研究所，电气传动自动化技术手册机械工业出版社 5.杨啸天主编，电力系统谐波分析、测量、评估计算与抑制及滤波新技术务实全书.中国电力科技出版社 6.苏文成，金子康．无功补偿与电力电子技术机械工业出版社
第二篇：谐波治理方法
谐波治理方法
1、谐波治理原则。
通过分析，对通信、信号设备造成干扰的谐波主要来自牵引负荷，而铁路10kv电力供电设计多采用27.5/10kv供电方式，选择谐波干扰小的电源作为主供电源会降低安全风险。但当地方电力系统检修时，或地方电源因居民用电导致谐波上升时，仍会干扰信号、通信供电电源的质量，所以改变设计方法，并不能解决此问题。从供电的电源集中整治，然后供给相应的负荷，也不经济，固需要解决的容量太大，且即便是集中解决，从供电的角度讲，电源也并非单独供给通信、信号，目前的生产、生活设备大量采用了变频设备，如地热井水泵恒转矩变频供电装置，变频空调，电磁炉，炊事机械等等，也会产生大量的谐波，进而干扰通信、信号电源的质量，所以，大的方案就是通信信号根据设备的重要程度和对谐波要求的高低，来选择小容量的谐波治理设备，才能达到既经济又安全的效果。各车站的通信、信号设备，其总功率一般不超过40kvA，治理相对容易。
2、谐波治理方法。
采用交—直—交系统进行隔离，此方法在国外早有使用，我也曾在朔黄线三汲、段庄两个分区所进行试验。采用进口交—直—交，通过改变蓄电池的容量，还可满足因利用下雨导致10kv电源线供电中断而引起的行车干扰。如2013年8月4日，朔黄线肃北至太师庄间大面积树木倒伏，导致贯通、自闭全部中断，影响行车近2小时，如果采用交—直—交逆变电源，在电池容量允许的情况下，就不会影响通信、信号的供电，不仅解决了谐波问题，还解决了供电中断对行车的影响，是一个一举双得的好事。
3、谐波治理措施。
3.1采用无源滤波器滤波。日常采用的滤波治理方法，其中一种方法就是采用无源滤波装置，即所谓LC滤波器，主要由滤波电容器、电抗器和电阻器组成。其与谐波源关联，除了起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。这种滤波器最早出现，具有结构简单，投资少的特点，运行可靠性高，所以运行费用较低，应用较为广泛。但也存在一些问题，如当系统结构或参数发生变化或滤波器本身参数变化时，滤波器可能产生谐波放大，而且这种滤波器对电压波动负序等不能综合治理。如电气化铁路在使用直流车作为牵引动力源时，其特征谐波主要为3、5、7次谐波。而采用交流机车后，谐波含量以17、19、21次为主，导致许多设备发生故障，如果交流车上线后，原SS4G型车的高通滤波器经常损坏，原先的通信、信号对谐波感觉不明显，而交流车上线后，通信、信号设备感觉明显，这与特征滤波的变化有关，所以通信、信号设备电源加装特征谐波滤波器也能收到良好的效果。
3.2 采用有源滤波器滤波。
随着大功率电力电子器件技术的突破与发展，ABB公司推出了采用脉冲宽度调制（PWM）技术构成的有源谐波滤波器。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行很好的补偿，且补偿特性不会改变，阻抗特性不会受到影响，因而受到了广泛的重视，并且已获得应用。
3.3 采用交—直—交逆变电源。
4、结束语。
谐波在今后的社会发展中，谐波含量只会越来越多。为了节能的要求，家用电气设备，如节能灯、电磁炉、变频洗衣机、空调、电视及微波炉等，都采用工业的大型换流设备。集中治理已不太可能，除非将来传统的发电、输电、用电设备，全部改为直流电输电方式，在用户处变为可用的不同步骤的交流电，否则谐波将不可避免。谐波的治理要本着区别对待，减少用户的投入，使用户获得最大收益为原则。对于谐波的治理不能遵循一成不变的原则，而一定要滤波。如何把谐波的污染降到最低程度，又不要太花钱，是值得同行们一起探讨和研究的问题。
第三篇：供电系统谐波治理技术讲座供电系统谐波治理技术讲座
供电系统谐波治理技术讲座
无源电力滤波器的设计与调试
华北电力大学电气工程学院
一、无源LC滤波器根本原理和结构
LC滤波器仍是应用最多、最广的滤波器。
1、常用的两种滤波器：调谐滤波器和高通滤波器。
2、滤波器设计要求
1〕使注入系统的谐波减小到国标允许的水平；
2〕进行基波无功补偿，供应负荷所需的无功功率。
3、单调谐滤波器
由图主电路可求：
调谐频率：
调谐次数：
在谐振点：∣z∣＝R
特征阻抗：
品质因数：
q为设计滤波器的重要参数，典型值q=30～60。
4、高通滤波器
用于吸收某一次数及其以上的各次谐波。如下图。
复数阻抗：
截止频率：
结构参数：，一般取m=0.5~2；
q=0.7
~
1.4
依据以上三式可设计高通滤波器的参数。
二、滤波器设计内容和计算公式
1、滤波器参数选择原那么
原那么：最小投资；母线
THDU
和进入系统的谐波电流最小；满足无功补偿的要求；保证平安、可靠运行。
参数设计、选择前必须掌握的资料：
1〕系统主接线和系统设备〔变压器、电缆等〕资料；
2〕系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等；
3〕谐波源特性〔谐波次数、含量、波动性能等〕；
4〕无功补偿要求；要到达的滤波指标；
5〕滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求。
以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。
案例设计问题：没有系统最终规模的谐波资料……
2、滤波器结构及接线方式选择
由一组或数组单调谐滤波器组成，有时再加一组高通滤波器。工程接线可灵活多样，但推荐采用电抗器接电容低压侧的星形接线，主要优点是：
1〕任一电容击穿短路电流小；
2〕设备承受的仅为相电压；
3〕便于分相调谐。
高通滤波器多采用二阶减幅型结构〔基波损耗小，频率特性好，结构简单〕。经济原因高通滤波器多用于高压。
1、滤波器参数选择原那么
原那么：最小投资；母线
THDU
和进入系统的谐波电流最小；满足无功补偿的要求；保证平安、可靠运行。
参数设计、选择前必须掌握的资料：
1〕系统主接线和系统设备〔变压器、电缆等〕资料；
2〕系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等；
3〕谐波源特性〔谐波次数、含量、波动性能等〕；
4〕无功补偿要求；要到达的滤波指标；
5〕滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求
以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。
本案例1段母线滤波器接线〔图纸拷贝〕……。
3、滤波器设计参数的分析处理
参数设计必须应依据实测值或绝对可靠的谐波计算值，但根据具体情况可作一些近似处理：
1〕母线短路容量较小或换算得到的系统电抗〔包括变压器〕XS较大时，可忽略系统等值电阻RS；
2〕系统原有谐波水平应通过实测得到，在滤波器参数设计时，新老谐波电流源应一起考虑；
3〕L、C制造、测量存在误差，以及f、T变化可能造成滤波器失谐，误差分析是参数设计必须考虑的问题；
4〕参数设计涉及技术指标、平安指标和经济指标，往往需经多个方案比拟后才能确定。
4、滤波器方案与参数的分析计算
1〕确定滤波器方案
确定用几组单调谐滤波器，选高通滤波器截止频率，以及用什么方式满足无功补偿的要求。
例如：三相全波整流型谐波源，可设5、7、11次单调谐滤波器，高通滤波器截止频率选12次。无功补偿要求沉着量需求平衡角度，通过计算综合确定。
2〕滤波器根本参数的分析
电容器根本参数：额定电压UCN、额定容量QCN、基波容抗XC，而XC=3
U2CN/
QCN〔这里QCN
是三相值〕。
为保证电容器平安运行，电压应限制在一定范围内。
3〕滤波器参数的初步计算〔按正常条件〕
设h次谐波电压含有率为HRUh，通过推导可得到：
其中，q
为滤波器的最正确品质因数。以上是从保证电容器电压要求初步选择的参数。但为保证电容器的平安运行还应满足过电流和容量平衡的要求，公式如下：
4〕滤波器参数的初步计算
串联电抗器参数
以上为单调谐滤波器参数的初步选择。
5〕滤波器参数的最后确定
滤波器最终参数需通过大量、屡次频率特性仿真计算结果确定；并根据要求指标进行校验。
为保证平安运行，还要选断路器、避雷器、保护等。
自动调谐滤波器〔改变电感
L〕能提高滤波效果。但由于技术经济的原因，目前应用不普遍。
5、滤波器参数指标的校验
1〕电压平衡
：校验支路滤波电容器的额定电压
2〕电流平衡：校验滤波电容器的过电流水平，IEC为1.45倍。
3〕容量平衡：QCN=
QC1〔基波容量〕+ΣQ
h
(谐波容量)；
对滤波支路仅考虑I1
和Ih
通过时，近似有：
6、其它分析、计算工作
1〕滤波支路等值频偏〔总失谐度〕的计算
2〕滤波支路品质因数q值的计算
其中，δs为滤波器接点看进去的系统等值阻抗角。
3〕滤波器性能和二次保护等分析计算
滤波器设计的技术性很强，需有专门的程序。除参数计算外，要能对滤波器的谐波阻抗、综合阻抗、谐波放大、局部谐振〔串、并联〕等滤波性能进行分析。
三、案例滤波器设计方法介绍
1、案例简介
2、谐波数据合成中频炉属交－直－交供电，换流脉动数为6，特征谐波值为6K±1次谐波。非对称触发等原因，存在非特征谐波。
福建中试测试：线2、线4和中频炉馈线；各谐波电压畸变率全部超标，5、11、13及以上谐波电流超标。
非在电网最小方式、钢厂非满负荷下的测试，测试结果偏小；及今后8台炉投运超标肯定更大。
设计问题：没有单台电炉谐波测试数据，没有新供电方案下负荷同时运行测试数据，需根据经验及现有供电方案谐波测试数据进行分析获取设计数据。
按电炉变80％负荷率合成各母线谐波电流……。
3、基波无功容量计算
按母线电炉全部运行功率因数大于0.9，单炉运行功率因数应小于1，治理前平均功率因数取0.85条件，通过程序计算各段母线的三相基波补偿容量：
10KV
I段：Q=3.8MVAR
10KV
II段：Q=2.65MVAR
605频炉线：
Q=1.9MVAR4、考核标准计算和滤波器配置选择
根据各母线的短路容量，计算各段母线电炉运行过程中的谐波考核标准；以及比照合成的谐波电流水平，选择、配置各段母线的滤波器。
总电压畸变率国标规定的限值
各级电网谐波电压限值〔%〕
电压〔KV〕
THD
奇次
偶次
0.38
5..4.0
2.0
6.10.4
3.2
1.6
35.66
2.4
1.2
1.6
0.0
允许注入电网的各次谐波电流国标规定限值〔局部〕
短路容量不同时的换算公式：
根据短路容量换算案例的各母线谐波电流允许值。
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
010.0
100.0
0.260
020.0
013.0
020.0
008.5
015.0
006.4
006.8
005.1
009.3
〔I〕010.0
116.0
025.0
016.5
012.5
016.9
008.2
013.3
006.1
006.5
004.9
008.7
(II)010.0
116.0
019.1
010.1
009.5
010.8
006.2
009.0
004.7
005.0
003.7
006.5
(605)010.0
080.0
011.1
005.1
005.6
005.6
003.6
004.9
002.7
002.9
002.2
003.7
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
010.0
100.0
004.3
007.9
003.7
004.1
003.2
006.0
002.8
005.4
002.6
002.9
〔I〕010.0
116.0
004.1
007.5
003.6
003.9
003.1
005.8
002.7
005.2
002.5
002.8
(II)010.0
116.0
003.2
005.7
002.7
003.0
002.3
004.4
002.1
004.0
001.9
002.1
(605)010.0
080.0
001.8
003.3
001.6
001.8
001.4
002.6
001.2
002.3
001.1
001.2
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
010.0
100.0
002.3
.004.5
.004.5
002.1
004.1
〔I〕010.0
116.0
002.2
004.3
004.3
002.0
003.9
(II)010.0
116.0
001.7
003.3
003.3
001.5
003.0
(605)010.0
080.0
001.0
001.9
001.9
000.9
001.8
与合成的案例谐波比拟：各母线谐波电流均超标，由于装置的非同时触发，存在非特征谐波超标的现象。因此只能对主要的频谱进行设置滤波器；由于电炉运行方式大幅度变化，特别是10KV
I段负荷变化较大，受基波无功补偿容量限制，参数设计存在难度及影响其滤波效果。
综合考虑：各母线配置5、7、11、13次滤波器。
5、滤波器参数设计〔以10KV
I段为例〕
由于中频炉谐波为连续频谱谐波，以及基波补偿电容器的限制，滤波器参数设计很难满足要求，经几十次分析、比拟，确定的案例最终单相参数如下：
H5
H7
H11
H13
合计
电容器〔μF〕
27.51592
20.77733
22.98421
三相电容器安装容量〔kvar〕
1830
1350
1860
1269
6309
三相基波输出容量〔kvar〕
900
666
1108
726
3400
电抗器〔毫亨〕
14.74522
9.96178
2.39522
2.61115
考虑的问题：滤波效果，电压、电流、容量是否能够平衡，是否存在谐波放大，无功是否过补等，通过对参数进行屡次仿真，调整、比拟和评估设计效果，……。
1段母线补偿电容器和滤波器同时运行仿真例如：
仅滤波器投入运行的仿真例如。……。
四、设备定货、施工和现场调试
1、拟合标准指标与产品定货
按设计参数选配、拟合标准规格电容器，考虑电抗器调节范围，提出温升、耐压、损耗等指标。
电容器要求+误差，电抗器±5%可调，电容器质量…。
注意滤波电容器，干式、油侵电容器等问题……。
2、工程施工需要注意的问题
LC滤波器属工程，结合用户现场条件、情况，设计单位应提供完善的工程资料，安装、施工要求；由于滤波器现场安装，要求工程单位按设计施工、保证质量；做详细安装检查，保证连接正确，防止相序、设备接线错误
案例施工中的问题：连接、保护……
3、现场调试主要要求和方法
1〕要求：保证系统可靠运行，防止系统与滤波器谐振造成的谐波放大；投切过电压限制在有效范围内；保证滤波本身平安运行，不会导致电容、电感、电阻等不发生稳态过负荷，以及投、切时的过电压、过电流不损坏本体设备。
其中，多数与设计有关……。
2〕步骤：测量各种工况谐波；计算系统和滤波器频率特性，研究是否可能出现谐波放大，决定滤波器是正调偏还是负调偏；计算调整后的过电压、过电流；分析、考虑配置的保护，避雷器对投切、断路器重燃过电压有重要作用；编写滤波器投入方案，测量考核滤波效果。
案例调试中发生的问题：……。
3〕方法：
幅频特性法：谐振时Z=R，滤波器电流最大；电阻上的电压最大，滤波器总电压最小；因此，通过观测两个电压与预估的电压比拟，可确定调谐回路的谐振。
缺点：误差大，有计算误差、试验误差和观测误差。
相频特性法：把电阻电压和滤波器总电压分别送示波器两个通道进行相角比拟，可确定滤波器是否谐振。可采用同轴或不同轴两种方法。同轴法看到的是点重合或相反，因此误差大；不同轴法通过椭圆变成直线确定谐振，因此观察比拟容易，准确，工作量小。
放电振荡法：过程如图
放电时测量R上电压，记录波形；
测量周波时间，可计算谐振频率。
缺点：每测一次都需充、放
电一次，过程复杂，也不够准确。
因此，三种方法中，相频特性法比拟实用，而且可用频率计实际测量谐振频率；改变信号发生器频率，还可以测量滤波器的阻抗频率特性。
实际工程一般采用-5%〔负偏〕调谐滤波器。
4、案例工程运行测试结果〔1段母线〕
投运前：
电压〔V〕
电流〔A〕
功率因数
电压总畸变率%
电流总畸变率%
9800
540
0.88
10.1
5.1
投运后：
电压〔V〕
电流〔A〕
功率因数
电压总畸变率%
电流总畸变率%
10200
560
0.99
1.5
4.2
投运后各次谐波电流的95%最大值
五、关于电弧炉谐波治理的简介
1、电弧炉负荷特点和治理要求
1〕三相负荷电流严重不对称，严重时负序可达正序的50%～60%，熔化期也占20%。需解决不平衡问题；
2〕含有2、3、4、5、7等次谐波，产生的谐波电流频谱广，含有偶次谐波，谐波治理要求高；
3〕电弧炉随机运行在开路--短路--过载状态，很大的功率冲击，引起PCC母线电压变动，存在电压闪变问题。
4〕电炉变压器和短网消耗大量无功，因此运行功率因数非常低，增大电网损耗、降低电压水平。
小容量电弧炉可用
LC
无源滤波器，但对设计的要求比拟高，一般采用C型电力滤波器。
2、常用SVC形式和TCR补偿原理
常用的SVC有晶闸管控制电抗器〔TCR〕、自饱和电抗器〔SR〕和晶闸管投切电容器〔TSC〕三种。
TCR原理、结构，以及相关工程、技术问题如下：
3、TCR补偿与LC滤波的原理区别
1〕电弧炉负荷三相不平衡、无功冲击是根本原因，要求进行动态、分相补偿，TCR是解决问题的必须手段。同时解决电弧炉负荷产生、存在的问题。
TCR为动态补偿装置，响应时间在20ms内。
2〕LC滤波器以治理谐波为主，兼顾补偿系统无功。目前一般应用场合，不具备动态补偿功能。
电力机车谐波治理可采用投切方式〔非动态〕。
3〕采用那种类型的装置，涉及到负荷性质、滤波〔
或补偿〕效果、可行性和工程投资等。
解决问题是类型选择的原那么。TCR设计方法略。
第四篇：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。
第五篇：关于提高无功补偿的工作方法（范文）
关于提高无功功率因素的方法 经过参加经信局和供电局举办的关于无功补偿不达标的企业座谈会后，加深了对在当前用电、供电相当紧张的大环境下提高无功补偿意义的认识，所以，针对本企业的生产设备性质、使用状况和无功补偿的现状（0.89），采取了以下的措施：
1、对所有的无功功率补偿设备进行全面的检修，更换损坏的电容器、接触器等元件，排除设备故障隐患。
2、建立设备定期检查、循查制度，保证设备稳定可靠运行，发挥正常功能。
3、针对不同时段、不同设备的使用状况所产生的无功损耗，对所有无功功率补偿控制柜的自动控制器参数进行适当调整，使控制器工作在最佳状态。
4、对所有的用电设备操作人员进行相关的教育，要求其必须做到人离关机，尽量减小电动机的空载运行，既可以减小电能、电费的浪费，又能减小因电动机的空载轻载运行所产生的无功损耗。
5、在采购、改造设备的时候，对设备所需要的使用功率等参数进行合理的设计选型，采购功率因素较高的用电器，尽量减小大马拉小车的情况出现，提高设备的使用效率。
经采取以上的几项措施，并没有投入过多的人力、物力，无功功率因素就从原来的0.89提高到现在的0.94以上，效果较明显。
设备部
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