第一篇：国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则（本站推荐）
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》
第一章 总则
第一条 为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。
第二条 国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。
第二章 无功补偿配置的基本原则
第三条 电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。
第四条 各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。
第五条 受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。
第六条 各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。
第七条 对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。
第八条 35kV及以上电压等级的变电站，主变压器高压侧应具备双向有功功率和无功功率（或功率因数）等运行参数的采集、测量功能。
第九条 为了保证系统具有足够的事故备用无功容量和调压能力，并入电网的发电机组应具备满负荷时功率因数在0.85(滞相)～0.97(进相)运行的能力，新建机组应满足进相0.95运行的能力。为了平衡500（330）kV电压等级输电线路的充电功率，在电厂侧可以考虑安装一定容量的并联电抗器。
第十条 电力用户应根据其负荷性质采用适当的无功补偿方式和容量，在任何情况下，不应向电网反送无功电力，并保证在电网负荷高峰时不从电网吸收无功电力。
第十一条 并联电容器组和并联电抗器组宜采用自动投切方式。
第三章 500（330）kV电压等级变电站的无功补偿
第十二条 500（330）kV电压等级变电站容性无功补偿配置
500（330）kV电压等级变电站容性无功补偿的主要作用是补偿主变压器无功损耗以及输电线路输送容量较大时电网的无功缺额。容性无功补偿容量应按照主变压器容量的10%～20%配置，或经过计算后确定。
第十三条 500（330）kV电压等级变电站感性无功补偿配置
500（330）kV电压等级高压并联电抗器（包括中性点小电抗）的主要作用是限制工频过电压和降低潜供电流、恢复电压以及平衡超高压输电线路的充电功率，高压并联电抗器的容量应根据上述要求确定。主变压器低压侧并联电抗器组的作用主要是补偿超高压输电线路的剩余充电功率，其容量应根据电网结构和运行的需要而确定。
第十四条 当局部地区500（330）kV电压等级短线路较多时，应根据电网结构，在适当地点装设高压并联电抗器，进行无功补偿。以无功补偿为主的高压并联电抗器应装设断路器。
第十五条 500（330）kV电压等级变电站安装有两台及以上变压器时，每台变压器配置的无功补偿容量宜基本一致。
第四章 220kV变电站的无功补偿
第十六条 220kV变电站的容性无功补偿以补偿主变压器无功损耗为主，并适当补偿部分线路的无功损耗。补偿容量按照主变压器容量的10%～25%配置，并满足220kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。
第十七条 当220kV变电站无功补偿装置所接入母线有直配负荷时，容性无功补偿容量可按上限配置；当无功补偿装置所接入母线无直配负荷或变压器各侧出线以电缆为主时，容性无功补偿容量可按下限配置。
第十八条 对进、出线以电缆为主的220kV变电站，可根据电缆长度配置相应的感性无功补偿装置。每一台变压器的感性无功补偿装置容量不宜大于主变压器容量的20%，或经过技术经济比较后确定。
第十九条 220kV变电站无功补偿装置的分组容量选择，应根据计算确定，最大单组无功补偿装置投切引起所在母线电压变化不宜超过电压额定值的2.5%。一般情况下无功补偿装置的单组容量，接于66kV电压等级时不宜大于20Mvar，接于35kV电压等级时不宜大于12Mvar，接于10kV电压等级时不宜大于8Mvar。
第二十条 220kV变电站安装有两台及以上变压器时，每台变压器配置的无功补偿容量宜基本一致。
第五章 35kV～110kV变电站的无功补偿
第二十一条 35kV～110kV变电站的容性无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%～30%配置，并满足35kV～110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。
第二十二条 110kV变电站的单台主变压器容量为40MVA及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。
第二十三条 110kV变电站无功补偿装置的单组容量不宜大于6Mvar，35kV变电站无功补偿装置的单组容量不宜大于3Mvar，单组容量的选择还应考虑变电站负荷较小时无功补偿的需要。
第二十四条 新建110kV变电站时，应根据电缆进、出线情况配置适当容量的感性无功补偿装置。
第六章 10kV及其它电压等级配电网的无功补偿
第二十五条 配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置容量可按变压器最大负载率为75％，负荷自然功率因数为0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95，或按照变压器容量的20％～40％进行配置。
第二十六条 配电变压器的电容器组应装设以电压为约束条件，根据无功功率（或无功电流）进行分组自动投切的控制装置。
第七章 电力用户的无功补偿
第二十七条 电力用户应根据其负荷特点，合理配置无功补偿装置，并达到以下要求：
100kVA及以上高压供电的电力用户，在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95；其他电力用户，功率因数不宜低于0.90。
第八章 附则
第二十八条 本技术原则由国家电网公司负责解释。
第二十九条 本技术原则自颁发之日起执行。
第二篇：电力系统无功补偿论文
毕业论文（设计）
题 目 电力系统的无功优化、补偿及无功补
偿技术对低压电网功率因数的影响
2007年8月30日
电力系统的无功优化、补偿及
无功补偿技术对低压电网功率因数的影响
电气工程及其自动化专业 学生： 指导教师：
摘要：电力系统的无功优化和无功补偿是提高系统运行电压，减小网损，提高系统稳定水平的有效手段。本文对当前常用的无功优化和无功补偿进行了总结，对目前无功补偿和优化存在的问题进行了一定的探讨和研究。电压是电能质量的重要指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。无功电力是影响电压质量的一个重要因素，电压质量与无功是密不可分的，电压问题本质上就是一个无功问题。解决好无功补偿问题，具有十分重要的意义。
关键词：无功优化 无功补偿 网损电压质量功率因数
Reactive power system optimization, compensation and Reactive power compensation of low voltage network
of power factor
Electrical Engineering and Automation
Student:Luobifeng
Supervisor：Qingyuanjiu
Abstract:Reactive optimization and reactive compensation of power system is a valid way to increse the system’s operating voltage and maintenance level.It’s also the way to reduce the internet loss.This essay summarize what Reactive optimization and reactive compensation are in our daily life.It also discusses and studies some problems existing in reactive optimization and reactive compensation.Voltage is one of the important targets of Quality of power supply, whose quality will affect stabilization of power grids and electric equipment functioning well directly.Lin loss and safety in
production in industry and agriculture ,the production’s quality , electrical energy depth loss ,and electrical energy used by common people every day will be infulenced directly by it too.voltage qualit is an important factor to affect voltage quality.so voltage qualit and voltage qualit are closely related to each other.The problems about voltage is the problem of reactive energy in nature.All in all,to solve the problem of reactive compensation well is very meaningful and necessary.Keywords: Reactive Optimization Reactive Compensation Internet loss of voltage qulity Power Factor
目 录
一、前言………………………………………………………………6
二、无功优化和补偿的原则和类型…………………………………6
1、无功优化和补偿的原则 ………………………………………6
2、无功优化和补偿的类型 ………………………………………7
三、输配电网络的无功优化…………………………………………7
1、无功优化的目标函数 …………………………………………7
2、优化算法………………………………………………………8
四、配电线路上的无功补偿及用户的无功补偿……………………8
1、配电线路上的无功补偿 ………………………………………8
2、用户的无功补偿 ………………………………………………10
五、影响功率因数的主要因素………………………………………12
1、异步电动机和变压器 …………………………………………12
2、供电电压超出额定范围 ………………………………………12
3、电网频率的波动 ………………………………………………12
六、低压配电网无功补偿的方法 ……………………………………12
1、随机补偿 ………………………………………………………12
2、随器补偿 ………………………………………………………13
3、跟踪补偿 ………………………………………………………13
七、无功补偿容量的选择方法 ………………………………………13
1、单负荷就地补偿 ………………………………………………13
2、多负荷补偿 ……………………………………………………14
八、无功补偿的效益…………………………………………………14
1、节省企业电费开支 ……………………………………………14
2、提高设备的利用率 ……………………………………………14
3、降低系统的能耗………………………………………………15
4、改善电压质量…………………………………………………15
5、增加变压器容量 ………………………………………………15
九、结束语……………………………………………………………15
十、参考文献 …………………………………………………………16
电力系统的无功优化、补偿及
无功补偿技术对低压电网功率因数的影响
一 前言
随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司（电网公司）通过有效的手段，降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿,不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性, 而且可以降低有功网损和无功网损,使电力系统能够安全经济运行。
无功优化计算是在系统网络结构和系统负荷给定的情况下，通过调节控制变量（发电机的无功出力和机端电压水平、电容器组的安装及投切和变压器分接头的调节）使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。通过无功优化不仅使全网电压在额定值附近运行，而且能取得可观的经济效益，使电能质量、系统运行的安全性和经济性完美的结合在一起，因而无功优化的前景十分广阔。无功补偿可看作是无功优化的一个子部分，即它通过调节电容器的安装位置和电容器的容量，使系统在满足各种约束条件下网损达到最小。
无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。
无功补偿的合理配置原则
从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。
在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。
(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。
集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗。但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功
通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。(4)降损与调压相结合，以降损为主。
二
无功优化和补偿的原则和类型
1、无功优化和补偿的原则
在无功优化和无功补偿中，首先要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定：
1)根据网络结构的特点，选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制； 2)根据无功就地平衡原则，选择无功负荷较大的节点。 3)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动，以提高系统运行的经济性。4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准0.7的规定。
2、无功优化和补偿的类型
电力系统的无功补偿不仅包括容性无功功率的补偿而且包括感性无功功率的补偿。在超高压输电线路中(500kV及以上)，由于线路的容性充电功率很大，据统计在500kV每公里的容性充电功率达1.2Mvar／km。这样就必须对系统进行感性无功功率补偿以抵消线路的容性功率。如实际上，电网在500kV的变电所都进行了感性无功补偿，并联了高压电抗和低压电抗，使无功在500kV电网平衡。
三
输配电网络的无功优化(闭式网)
电力系统的无功补偿从优化方面可从两个方面说起，即输配电网络(闭式网)和配电线路及用户的无功优化和补偿(开式网)。
1、无功优化的目标函数
参考文献［3］中著名的等网损微增率定律指出，当全网网损微增率相等时，此时的网损最小。无功的补偿点应设置在网损微增率较小的点(网损微增率通常为负值时进行无功补偿)，这样通过与最优网损微增率相结合进行反复迭代求解得到优化的最佳点。一方面，该方法没有计及其它控制变量的调节作用，同时在实际运行中也不可能通过反复迭代使全网网损微增率相等，这样做的计算量太大且费时。与此同时，国内外学者对无功优化进行了大量研究，提出了大量的无功优化的数学模型的优化算法。无功优化的数学模型主要有两种，其一为不计无功补偿设备的费用，以系统网损最小为主要目的。即优化状态时无功优化的目标函数可用下式表达：
其二，以系统运行最优为目标函数，它计及了系统由于补偿后减小的网损费用和添加补偿设备的费用，可用下式表达：
式中，β为每度电价，τmax为年最大负荷损耗小时数，α、γ分别表示为无功补偿设备折旧维护率和投资回收率，KC为单位无功补偿设备的价格，QC∑为无功补偿总容量。
模型二考虑了投资问题，可认为是一种比较理想的模型。特别是随着电力市场的实行，各部门都追求经济效益，显然考虑了无功投资问题更合理一些。
2、优化算法
由于电力系统的非线性、约束的多样性、连续变量和离散变量混合性和计算规模较大使电力系统的无功优化存在着一定的难度。将非线性无功优化模型线性化求解，是一些算法的出发点，如基于灵敏度分析的无功优化潮流、无功综合优化的线性规划内点法、带惩罚项的无功优化潮流和内点法等等，以上均是通过将非线性规划运用泰勒级数展开,忽略二阶及以上的项,建立线性化模型求得优化解。这些方法由于在线性化的过程中，忽略了二阶及以上的项，其计算的收敛性得不到保证。为了提高优化计算的收敛性，又提出了将罚函数的思想引入线性规划,提出了带惩罚项的无功优化潮流模型与算法，使依从变量的越限消除或减小到最低限度。但它不能从根本上结局线性化后的不收敛问题。
针对线性算法方法的不足，又提出了一些运用非线性算法，混合整数规划、约束多面体法和非线性原-对偶算法等等。尽管这些方法能在理论上找到最优解，但由于无功优化本身的特性，使计算复杂、费时，且不能保证可靠收敛。
为了提高收敛性和非线性的对于无功优化中的离散变量(变压器分接头的调节，电容器组的投切)的处理，基于人工智能的新方法，相继提出了遗传算法，Tabu搜索法，启发式算法，改进的遗传算法，分布计算的遗传算法和摸似退火算法等等，这些算法在一定的程度上提高了无功优化的收敛性和计算速度，并且有些方法已经投入实际应用并取得了较好的效果。
但在无功优化仍有以下一些问题需要解决：
1)由于无功优化是非线性问题，而非线性规划常常收敛在局部最优解，如何求出其全局最优解仍需进一步研究和探讨。
2)由于以网损为最小的目标函数，它本身是电压平方的函数，在求解无功优化时，最终求得的解可能有不少母线电压接近于电压的上限，而在实际运行部门又不希望电压
接近于上限运行。如果将电压约束范围变小，可能造成无功优化的不收敛或者要经过反复修正、迭代才能求出解(需人为的改变局部约束条件)。如何将电压质量和经济运行指标相统一仍需进一步研究。
3)无功优化的实时性问题。伴随着电力系统自动化水平的提高，对无功优化的实时性提出了很高的要求，如何在很短的时间内避免不收敛，求出最优解仍需进一步研究。
四 配电线路上的无功补偿及用户的无功补偿
1、配电线路上的无功补偿
由于35kV、10kV及一些低压配电线路的电阻相对较大，无功潮流在线路上流动时引起的功率损耗较大且电压损耗较大，故其无功补偿理论建立在其上。经典的线路补偿理论认为电容器安装的位置可见下表。
其原理可简述如下：
当线路输送的无功功率Q，线路长度L，每组补偿距离为x时，每组补偿容量为Qx
Qx=Qx／L
当认为电容器安装在补偿区间中心时，降低的线损最大。无功潮流图可见图1所示：
当
对任一组电容器安装位置离末端的位置为： xi=L(2i-1)/(2n+1) 其最佳补偿容量为：
nQx=2nQ／(2n+1) 这样即可求得表1的数据。
对于配电线路的无功补偿可有效降低网损，但它的效果不如在低压侧补偿。这个结论是假定无功潮流是均匀分布的，如果线路上的无功潮流为非均匀分布的，得出的结论将不同；同时在线路上安装电容器组时，其维护、操作比较不便，且也没有考虑补偿设备的投资问题。因此，建议采用下述方式。
2、用户的无功补偿
对于企业及大负荷用电单位，按照无功补偿的种类又分为高压集中补偿、低压集中补偿和低压就地补偿。文献［8］指出在补偿容量相等的情况下，低压就地补偿减低的线损最大，因而经济效益最佳。这是可以理解的。由于低压就地补偿了负荷的感性部分，使流经线路和变压器上的无功电流大大减小，显然此种方法所取得的经济效益最佳。但是上述并没有指出最佳补偿容量应为多少?同时也没有计及无功设备的投资。文献［6］指出了对于开式网的最佳补偿容量，三种常见的开式网可见图2所示。
（1）放射式开式网的最佳无功补偿
对于用户或经配变出线的开式网络，针对开式网的接线的最佳无功补偿容量，参考文献［6］进行了详细的推导。其目标函数采用 了简单的推导：
对于网络为放射式网络，此时网络年计算支出费用与无功补偿的关系可表达为：
由于主要研究的是无功功率对有功网损的影响，因此有功功率对网损的影响可不考虑，(4)式可简化为下式：
在其余节点的补偿QCn,op均于上式相同。（2）干线式和链式开式网的最佳无功补偿
对于干线式及链式接线开式网，在 上述公式简单明了，且将著名的等网损微增率和最优网损微增率结合在一起，通过计算公式一次性能得出最佳补偿容量，避免了计算的迭代过程，具体算例可见参考文献［3］例6-2，在6-2例中，求解最佳补偿容量是通过求解5组方程，6次迭代所得，而利用上述的推导公式可一次性计算出。
五 影响功率因数的主要因素
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
1、异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。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。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。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其处于低负载运行状态。
2、供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响
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，一般工厂的无功将增加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。
3、电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须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。
六 低压配电网无功补偿的方法
提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。
1、随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。
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，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。
2、随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以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，配变空载无功是用电单位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。
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，是目前补偿无功最有效的手段之一。
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以上的专用配变用户，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。
七 无功功率补偿容量的选择方法
无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。
1、单负荷就地补偿容量的选择的几种方法
（1）、美国资料推荐：Qc=(1/3)Pe [额定容量的1/3]（2）、日本方法：从电气计算日文杂志中查到：1/4~1/2容量计算
考虑负载率及极对数等因素，按式（5）选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，对一般情况都可行，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。
（3）、经验系数法：由于电机极数不同，按极数大小确定经验系数选择容量 比较接近实际需要的电容器，采用这种方法一般在70%负荷时，补后功率因数可在0.95~0.97 之间
经验系数表
电机类型 一般电机 起重电机 冶金电机 极数 2 4 6 8 10 8 10 补偿容量（kvar/kw）0.2 0.2~0.25 0.25~0.3 0.35~0.4 0.5 0.6 0.75 电机容量大时选下限，小时选上限 ；电压高时选下限，小时选上限4 Qc=P[√1/COS2φ1-1-√1/COS2φ2-1] 实际测试比较准确方法此法适用于任何一般感性负荷需要精确补偿的就地补偿容量的计算。
（4）、如果测试比较麻烦，可以按下式 Qc≤ √3UeIo×10-3(kvar)Io-空载电流=2Ie(1-COSφe)瑞典电气公司推荐公式
Qo
若电动机带额定负载运行，即负载率β=1,则：Qo 根据电机学知识可知，对于Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。（5）、按电动机额定数据计算：
Q= k(1-cos2φe)3UeIe×10-3(kvar)K为与电动机极数有关的一个系数 极数： 2 4 6 8 10 K值： 0.7 0.8 0.85 0.9
2、多负荷补偿容量的选择
多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。
（1）对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择： Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm
式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ
1、tgφ2意义同前，tgφ1由有功和无功电能表读数求得。
（2）对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择： Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)
式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ
1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。
多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。但电气设备不连续运转或轻负荷运行时，会造成过补偿，使运行电压抬高，电压质量变坏。因此这种方法选择的容量，对于低压来说最好采用电容器组自动控制补偿，即根据负荷大小自动投入无功补偿容量的多少，对高压来说应考虑采取防过补偿措施。
八 无功补偿的效益
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于电力系统中，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。
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，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，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。
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，从而满足了负荷增长的需要；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，使系统不致于过载运行，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。
3、降低系统的能耗
补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损 P减少的百分数为：
ΔP%=(1-I22/I12)×100%=（1-COS2φ1/ COS2φ2）× 100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%～45%。
4、改善电压质量
以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：
△U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV)两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；
配电线路：X=（2~4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的
变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10)PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的
可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
5、增加变压器容量
三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：
△S=P/ COSφ1×[（COSφ 2/ COSφ1）-1] 如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：
（155÷0.857）×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
九 结束语
电力系统的无功优化和无功补偿需要比较精确的负荷数据、发电机数据、变压器参数等等。同时在电力系统的实际运行中，电力系统的状态是连续变化的，因此无功优化和无功补偿应根据实际情况灵活运用。随着调度自动化、配网自动化和无人变电站的进一步实现，需要计算快，收敛性良好的算法，同时伴随着电力市场的实行，无功定价理论的逐渐成熟，无功优化的理论也将相应改变并进一步完善。
文中集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网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和提高功率因数的方法，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。
十 参考文献
1、靳龙章、丁毓山著：《电网无功补偿实用技术》，中国水利水电出版社，1997年
2、孙成宝、李广泽著：《配电网实用技术》，中国水利水电出版社，1997年
3、陈珩著：《电力系统稳态分析》，水利电力出版社，1995年
4、徐先勇、王正风著：《电力系统无功功率负荷的最佳补偿容量》，华东电力，1999年
第三篇：国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定
SHENHUA 本质安全管理体系（HSE)●「机电管理类」● 国家电网电力系统电压质量和无功电力管理规定
国家电网公司电力系统电压质量
和无功电力管理规定
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线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0%—+10%；事故运行方式时为系统额定电压的-5%—+10%。
3．发电厂和220kV变电站的110kV—35kV母线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的-3%—+7%；事故运行方式时为系统额定电压的±10%。
4．带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%—+7%。
（二）特殊运行方式下的电压允许偏差值由调度部门确定。
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（五）定期召开专业工作会议，并组织相关技术培训。
（六）每年进行电压无功专业的技术和工作总结，总结报告于次年2月15日前向国家电网公司上报工作总结报告电子版，2月底前以正式文件上报。
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订计划实施。
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与低压补偿相结合，以低压补偿为主；降损与调压相结合，以降损为主的原则。
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之有效的新技术、新方法，不断提高电压质量技术监督的专业水平
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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。
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