无功功率补偿装置在电力系统的作用和原理
无功功率补偿装置在电力系统的作用和原理无功功率补偿装置在电力系统中所起的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。
大多数用电设备是根据电磁感应原理工作的，如变压器、电动机等，他们依靠电场与磁场的交换，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（Q）。电源所能提供的最大功率称为视在功率（S）。电能转换为其它形式的能量，而需要的功率称为有功功率（P）。有功功率与视在功率的比值称为功率因数（COSф）。公式为：COSф=P/S
为了提高功率因数，使无功功率降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，所以增设电容器，通过电容器的充放电功能改变电流与电压的相位角来降低线路及设备的损耗。
无功补偿技术特点通常有两种方式：
①集中自动补偿。（调节灵活。维护方便）。
②就地固定补偿。（造价高，维护不方便）。
无功补偿的性质有两种：
①三相电容自动补偿。（针对三相负载相对平衡的场所）
②分相电容自动补偿。（针对民用建筑等三相负载严重不平衡的场所）
投切方式有三种：
①延时投切方式（静态补偿方式）
依靠具有抑制电容涌流的接触器通过延时投切电容器，为防止电容频繁投切，损坏电容或引起供电系统震荡引起事故。所以每组电容投入时都要经过一段延时。主要用于负载相对稳定，变化不太大的系统中。
②瞬间投切方式：（动态补偿方式）
通过脉冲信号使晶闸管导通，检至2个周期发出控制信号，20~30毫秒内完成一个投入过程。投入指令消失后必须快速放电以备电容器再次投入。（国内同类产品从性能上、元器件的质量、产品结构上还不是太完善）
③动、静态混合补偿方式：
一部分使用接触器延时投切，另一部分使用电力半导体投切。控制技术目前还见不到完善的软件。
无功补偿控制器采样方式有三种：功率因数型、无功功率型、无功电流型。
①功率因数型：
有功功率在线路中所占的比例。通过改定投切门限实现投切功能。
②无功功率型：（无功电流型）
只需要设定目标功率因数，自识别各路电容器组的功率，根据负载自动调节切换时间及报警等。根据线路需要及电容容量，使功率因数补偿到最佳状态。
补偿无功功率节电原理
补偿无功功率节电原理 在交流电路中，由电源供给负载率有两种：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。电动机的转子磁场就是靠从电源取得无用功率建立的。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。为了形象地说明问题，现举一个例子：农村修水利需要挖土方运土，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，这些用点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、变压设备的供电能力。 （3） 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。 （4） 造成底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cos φ来表示。Cos φ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户设备合理使用状况、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： P= UI θcos 3 Q=3UIcos θ S=3UI cos θ=P/S
无功补偿控制器及动态补偿装置工作原理
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。 一、按投切方式分类： 1．延时投切方式 延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。 下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如COSΦ超前且》0.98，滞后且》0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ不满足要求时，如COSΦ滞后且《0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测COSΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投
无功补偿装置几种常见类型比较
无功补偿装置几种常见类型比较 常见的动态无功补偿装置有四种：调压式动态无功补偿装置、磁控式动态无功补偿装置、相控式（TCR型）动态无功补偿装置、SVG 动态无功发生器。 ① 调压式动态无功补偿装置 调压式动态补偿装置原理是：在普通的电容器组前面增加一台电压调节器，利用电压调节器来改变电容器端部输出电压。根据 Q=2πfCU2改变电容器端电压来调节无功输出，从而改变无功输出容量来调节系统功率因数，目前生产的装置大多可分九级输出。该装置为分级补偿方式，容易产生过补、欠补。由于调压变压器的分接头开关为机械动作过程，响应时间慢（约3~4s），虽能及时跟踪系统无功变化和电压闪变，但跟踪和补偿效果稍差。但比常规的电容器组的补偿效果要好的多；在调压过程中，电容器频繁充、放电，极大影响电容器的使用寿命。由于有载调压变压器的阻抗，使得滤波效果差。虽然价格便宜， 占地面积小，维护方便，一般年损耗在0.2%以下。 ② 磁控式(MCR型)动态无功补偿装置 磁控式动态无功补偿装置原理是：在普通的电容器组上并联一套磁控电抗器。磁控电抗器采用直流助磁原理，利用附加直流励磁磁化铁心，改变铁心磁导率，实现电抗值的连续可调，从而调节电抗器的输出容量，利用电抗器的容量和电容器的容量相互抵消，可实现无功功率的柔性补偿。 能够实现快速平滑调节，响应时间为100-300ms，补偿效果满足风场工况要求。
磁控电抗器采用低压晶闸管控制，其端电压仅为系统电压的1％～2％，无需串、并联，不容易被击穿，安全可靠。设备自身谐波含量少，不会对系统产生二次污染。占地面积小，安装布置方便。装置投运后功率因数可达0.95以上，可消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。免维护，损耗较小，年损耗一般在0.8%左右。 ③相控式动态无功补偿装置（TCR） 相控式动态无功补偿装置（TCR）原理是：在普通的电容器组上并联一套相控电抗器（相控电抗器一般由可控硅、平衡电抗器、控制设备及相应的辅助设备组成）。相控式原理的可控电抗器的调节原理见下图 所示。 通过对可控硅导通时间进行控制，控制角（相位角）为α，电流基波分量随控制角α的增大而减小，控制角α可在0°~90°范围内变化。控制角α的变化，会导致流过相控电抗器的电流发生变化，从而改变电抗器输出的感性无功的容量。 普通的电容器组提供固定的容性无功，感性无功和容性无功相抵消，从而实现总的输出无功的连续可调。 i 相控式原理图 优点： 响应速度快，≤40ms。适合于冶金行业。 一般年损耗在0.5%以下。缺点：晶闸管要长期运行在高电压和大电流工况下，容易被
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则
国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则 为进一步加强国家电网公司无功补偿装置的技术管理工作，规范电网无功补偿的配置要求，提高电网的安全、稳定、经济运行水平，国家电网公司在广泛征求公司各有关单位意见的基础上，制定完成了《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，并于8月24日以国家电网生［2004］435号印发，其全文如下： 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。
无功功率补偿装置的几种方式
无功功率补偿装置的几种方式 国家认监委于2007年4月18日发布的2007年第9号公告《强制性认证产品目录描述与界定表》，明确将低压无功功率补偿装置列入强制性产品认证。 于2007年8月6日发布的国家认监委2007年第21号公告《关于部分电子电器产品发布新版实施规则的公告》，其中包括了《CNCA-01C-010；2007低压成套开关设备强制性认证实施规则》。该实施规则对低压无功功率补偿装置的各项要求进行了明确的规定。 中国质量认证中心于2007年7月20日发布了《低压无功功率补偿装置实施CCC认证的原则和程序》明确了低压无功功率补偿装置的认证原则及申请、受理、资料等要求。 因此，本文针对已列入强制性产品认证的无功功率补偿装置的关键环节-保护问题，进行进一步较深入的讨论，以期使无功功率补偿装置的功能和性能得到进一步的提高，确保认证产品的性能安全可靠。 2．无功功率补偿装置的主回路构成 一般无功功率补偿装置主回路的典型构成,如下图所式 体积小.其缺点是对电网存在污染,易损坏, 过载能力低,成本高,对工作环境要求较高.此种投切方式适用于负载变化大,功率因数变化快,控制精度高的场所. 这种投切方式是近几年才开发出来的产品,其构成就是把机电开关和电力电子开关复合在一起,以求把这两种投切方式的优点进行组合,抑制缺点. 其结构就是将机电开关和电力电子开关并联在一起,进行工作.其工作原理是先将晶闸管投入运行,待电流稳定后,在投入机电开关,然后晶闸管撤除工作,完成投入.断开时,先将晶闸管投入工作,机电开关停止工作,晶闸管在停止工作,完成切除.这种将机电开关和电力电子开关的复合投切方式,可以说,尽可能的利用各自的优点,降低缺点. 目前,此种投切方式在目前的市场上,使用量还是比较大的.但一些固有的缺 点仍然存在,例如对电网的污染问题. 此外, 电力电子开关方式和复合式开关方式的制造商,还在其制造的产品上,增加了一些辅助和保护功能.还须视各产品分别看待.
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义
用电企业无功功率补偿的作用、目的和意义 电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中 S——视在功率，kVA P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用： 1、提高功率因数 如图2所示图中
无功补偿及低压补偿装置原理简介
无功补偿及低压补偿装置原理简介 一、一次电路 一次电路的构成如下图所示，包括隔离开关QS、10组熔断器FUI～FUIO、接触器KM1～KMIO、热继电器FRl~F'R10、补偿电容器CI~CIO．另外还有电流互感器TAa、TAh和TAc．避雷器BLI、BL2和BL3。其中熔断器和热继电器用于对电容器进行短路及过电流保护；接触器是对电容器进行手动或自动投入、切除的开关器件；电流互感器获取的电流信号用于测量无功补偿柜补偿电流的大小：避雷器用子吸收电容器投入、切除操作时可能产生的过电压，是一种额定电压为AC220V的低压避雷器。 二、二次控制电路 包括一个物理结构分为7层的转换开关2SA、无功补偿自动控制器（以下简称补偿控制器）等元器件。转换开关2SA用来手动控制投入或切除1~10路补偿电容器，并完成自动控制器电压信号、电流信号的接人或退出。补偿控制器可以根据功率因数的高低或无功功率r与用蠛的大小自动投入或切除电容器，并在系统电压较高时自动切除电容嚣。具体电路见下图。 转换开关2SA有一个操作手柄，出下图可见，该手柄有自动、零位和手动l~lo共12个挡位，每旋转30°即可转换一个挡位。 在每个挡位，会有桐应的转换开关触点接通.2SA共可转换13对触点，分别是(7)、(8)、(9)、(10)等等，一直到下部的(1)、(2)触点。为了标示出转换开关2SA在不同的挡位与各组触点之问的对应关系，与12个挡位相对应的有12条纵向虚线，虚线与每一组触点（略偏下、无形相交的位置，可能标注有圆点或不标注圆点。标注有圆点的，表示转换开关旋转至该档位时，圆点（略偏上）位
置的一组触点是接通的，否则该组触点星开路状态。例如，在触点(7)、(8)略偏下位置，手动1．手动IO挡位时均标注有圆点，表示这10个挡位时触点(7)、(8)均接通。而在手动l挡位，只在触点(7)、(8)和(1)、(2)位置标注有圆点，说明在该挡位这两组触点是接通的。 无功补偿屏如欲进入自动控制投切状态，需给补偿控制器接人进线柜或待补偿电路总进线处A相电流互感器二次的电流信号I^，B桐、C相电压信号，以及接触器线圈吸合所需的工作电源。具体接线见下图中补偿控制器接线端子图。 图中US1、US2端干连接的103、104号线即是B相、C相电压信号（转换开关2SA在自动挡位时，103号线经2SA的(3)、(4)触点、熔断器FU13、X12端子、隔离开关Qs，连接至B桐电源；104号线沿类似线路连接至C相电源）；ISI、IS2端子连接的即是进线柜的电流信号（经由转换开关2SA转接）．COM端连接的l 号线即是接触器线圈吸合所需的丁作电源（1号线经熔断器FU11、XI1端子、隔离开关Qs，连接至A桐电源）。B相、C桐电压信号及A相电流信号在补偿控制器内部经过微处理器运算判断后，计算出功率因数的高低、无功功率的大小，一方面经过LED显示器显示功率因数值，同时发送电容器投切指令，例如补偿控制器发出投入电容器CI的指令时，其接线端子中的1号端子经内部继电器触点与COM端(1号线．A相电源)连通，该端子经3号线连接至接触器KMI线圈的左端，线圈的右端经热继电器FR1的保护触点接至2号线．即电源零线N。接触器KM1线圈得电后，主触点闭合．将电容器CI投入，实现无功补偿。此同时．KMI的辅助触点闭合，接通指示灯HL1，指示第一路电容器已经投入．如果无功功率数值较大，补偿控制器则控制各路电容器依次投入，直到功率因数补偿到接近于1。每一路电容器投入时的时间间隔是可调的，通常将其调整为几秒至儿十秒之间。补偿控制器遵
电力系统无功补偿论文
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 电气与信息工程学院 自动化13-2 马春野 20131802
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。 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。
工厂无功功率因数的补偿
工厂无功功率因数的补 偿 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
许多企业一般都是在企业内部配电室里二次侧的千伏母线上集中安装一些电容器柜，对变配电系统的无功功率进行补偿，这对于提高企业内部的供电能力，节约变配电损耗都有积极作用。可是，由于企业内部的电动机大都通过低压导线连接，即在供配电线路的未端，分散在各个生产车间里面，形成了企业内部的输配电网络，其结果造成大量的无功电流仍然在企业内部的输配电线路中流动，所造成很大的损耗。由此，企业尽可能提高自然功率因数外，还必须采取分组补偿和就地补偿等措施，来提高功率因数，最终实现节能降耗的目的。 二、现状 在二十五家企业中，抽查了他们的变压器和总共119条输配电线路运行情况，绝大多数企业能将自己变电系统中的功率因数补偿到以上的规定指标，以免被罚款。这就是说在功率因数的补偿工作中，他们的集中补偿做的不错，但仍有部分企业的分组补偿和就地补偿做的就差些了，或根本就没做，补偿好的单位，其主变压器的二次端至各车间的输配电线路的功率因数基本上在以上，而补偿差些的单位其输配电线路大部分功率因数在以下，如温州某皮革有限公司（以下简称A公司）抽查七条输配电线路，有五条在以下的，而温州某钢业有限公司（以下简称B公司）的一条输配电线路的功率因数只有。综合这些单位被抽查的输配电线路的功率因数，在以上的约占52%，在～之间的约占27%，在以下的约占21%。 可见分组补偿和就地补偿做得远远不够，这主要是企业对功率因数认识不足引起的，如B公司企业规模较大，企业内有二级变压从35KV变 10KV，到车间再变至380V，有企业变电站，中心控制室，全电脑控制显示，其设施和环境可谓一流，但检查发现其补偿就有问题，将无功补偿
无功补偿的意义及原理
四、无功补偿的意义及原理 人们对有功功率的理解非常容易，而要深刻认识无功功率却并不轻而易举的。在正弦电路中，无功功率的概念是清楚的，而在含有谐波时，至今尚无公认的无功功率定义。但是，对无功功率这一概念的重要性和无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率应包含对基波无功功率的补偿和对谐波无功功率的补偿。 无功功率对供电系统和负荷的运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略地说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。而为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 无功补偿的作用主要有以下几点： （1）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗； （2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输系统的稳定性，提高输电能力； （3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。 （一）．无功补偿的物理意义 无功功率只是描述了能量交换的幅度，而并不消耗功率。图中的单相电路就是这
方面的一个例子，其负载为一阻感负载。电阻消耗有功功率，而电感则在一周期内的一部分时间把从电源吸收的能量储存起来，另一部分时间再把储存的能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率的大小表示了电源和负载电感之间交换能量的幅度。电源向负载提供这种功率是阻感负载内在的需要，同时也对电源的输出带来一定的影响。 下图是带有阻感负载的三相电路，为了和上图对照，假设u、R、L的参数均和上图相同，且为对称三相电路。这时无功功率的大小当然也表示了电源和负载电感之间能量交换的幅度。无功能量在电源和负载之间来回流动。
无功功率补偿容量计算方法
论文：无功功率补偿容量计算方法 一、概述 在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。按照传统的计算方法有标么值法和有名值法等。采用标么值法计算时，需要把不同电压等级中元件的阻抗，根据同一基准值进行换算，继而得出短路回路总的等值阻抗，再计算短路电流等。这种计算方法虽结果比较精确，但计算过程十分复杂且公式多、难记忆、易出差错。下面根据本人在实际工作中对短路电流的计算，介绍一种比较简便实用的计算方法。 二、供电系统各种元件电抗的计算 通常我们在计算短路电流时，首先要求出短路点前各供电元件的相对电抗值，为此先要绘出供电系统简图，并假设有关的短路点。供电系统中供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器及架空线路（包括电缆线路）等。目前，一般用户都不直接由发电机供电，而是接自电力系统, 因此也常把电力系统当作一个“元件”来看待。 假定的短路点往往取在母线上或相当于母线的地方。图1便是一个供电系统简图，其中短路点出前的元件有容量为无穷大的电力系统，70km 的110kV架空线路及3台15MVA的变压器，短路点d2前则除上述各元 件外，还有6kV, 0.3kA,相对额定电抗(XDK%)为4的电抗器一台。
下面以图1为例，说明各供电元件相对电抗(以下“相对”二字均略)的计算方法。 1、系统电抗的计算 系统电抗，百兆为1,容量增减，电抗反比。本句话的意思是当系统短路容量为100MVA时，系统电抗数值为1;当系统短路容量不为100MVA,而是更大或更小时，电抗数值应反比而变。例如当系统短路容量为200MVA时，电抗便是0.5(100/200=0.5);当系统短路容量为50MVA时，电抗便是2(100/50=2),图1中的系统容量为“』，则100/oo=0,所以其电抗为0。图1供电系统图 本计算依据一般计算短路电流书中所介绍的，均换算到100MVA基准容量条件下的相对电抗公式而编出的(以下均同)，即X*xt=习z/Sxt (1) 式中：Sjz为基准容量取100MVA. Sxt为系统容量(MVA)O 2、变压器电抗的计算 若变压器高压侧为35kV,则电抗值为7除变压器容量(单位MVA, 以下同)；若变压器高压侧为110kV,则电抗值为10.5除变压器容量；若变压器高压侧为10(6)kV,则电抗值为4?5除变压器容量，如图1中每台变压器的电抗值应为10.5/15=0.7,又如一台高压侧35kV, 5000kVA 及一台高压侧6kV, 2000kVA的变压器，其电抗值分别为7/5=1.4, 4.5/2=2.25 本计算依据公式为：X*b=(ud%/100).⑸z/Seb) (2) 式中ud%为变压器短路电压百分数，Seb为变压器的额定容量(MVA) 该公式中ud%由变压器产品而定，产品变化，ud%也略有变化。计算方法中按10⑹kV、35kV、110kV电压分别取ud%为4.5、7、10.5。
无功功率补偿投切原理
无功功率（reactive power ）：无功功率是按电磁感应原理工作的某个交流供用电设备和交流电源之间的能量交换，这种能量互换的最大值称为无功功率。这部分能量是用电器工作所必须的，但不能转换为我们所需要的能量，如机械能和热能。为了形象的描述电源利用的程度，我们提出了功率因数的概念，功率因数就是电路中有用功率和视在功率（电源总功率）的比值。由此可见，提高电网的功率因数对国民经济发展的重要意义。功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利用，减少线路电流和功率损失。 无功补偿原理：通常我们用来提高功率因数的方法就是补偿法。即采用能够提供无功功率的装置来补偿用电设备所需的无功功率，降低电源的功率损失，提高功率因数，采用电力电容器来补偿用电设备所需无功功率的方法，称为电容无功补偿法。 这是由于理想的电容器在电路里是不消耗电能的，它只是从电源吸收电能转换成电场能，再把电场能转换成电能还给电源，完成它与电源之间的能量互换，因此电容上的功率也是无功功率，它的无功功率是由于电容上的电流I超前电压90°引起的，而我们的用电设备大多数都是感性负载，其工作时由于电流滞后引起的无功功率刚好与电容引起的无功功率相反。所以我们可以利用电容工作时产生的无功功率来补偿用电设备在工作时消耗的无功功率。 电容投切无功补偿简介：通过以上分析我们知道在电路中接入电容可以为设备提供无功功率，提高功率因数。由于我们的设备不可能是纯容性或纯感性的，且设备运行的状态也是不可预知的，如开、关机，或开机时不同工作状态所需要的无功功率都不相同。当补偿器提供的无功功率大于设备所需时，也会对电网造成极大影响。所以我们需要适时的调整无功功率的补偿来匹配设备所需的无功功率，即电容组投切方式。电容组投切的时机和数量则由专用控制器决定，而电容组容量一般选择系统额定容量的15%~40%。 电容投切无功补偿装置组成及其技术要点： 电容器：选用优质自愈式并联电容器，可按不同容量灵活编码组合，投切级数多，大容量补偿可一次到位。 控制器：选用快速DSP芯片，能够准确快速的检测出电路当前的功率因数，并根据当前功率因数选择合适的电容组数量投入到电路中，或在过补偿时及时投入感性电抗消除影响。 投切开关：触点式：功耗较小，但不适合频繁开启的场合。 晶闸管式：开关频率高，但功耗较高，容易损坏。 复合式：开关时采用晶闸管，导通后切换到触点式，开关频率高，功耗小，但是结构复杂 电抗器（装置中多为感性）：多用在高压系统中，用来消除过补偿功率，滤除谐波。
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》
《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
配电网无功功率补偿方法的
第04期2011年2月 企业研究Business research No.04FEB.2011 1引言 无功功率补偿是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一项重大课题，正在受到越来越多的关注。电网中无功功率不平衡主要有以下两个方面的原因：一方面是供电部门传送的电力质量不高；另一方面是用户的电气性能不够好。这两方面的综合原因导致无功功率的不均匀分布和各种问题的产生。显然，这些需要补偿的无功功率如果都要由发电端产生和提供并经过长距离传输是不可能的,最有效的方法是在大量需要无功功率的地方安装无功补偿装置并进行无功功率的就地补偿。 2SVC 补偿原理 静态无功功率补偿装置(SVC)是对电力系统中的无功功率进行快速动态补偿，不仅可以实现对动态无功功率因数的修正、提高电力系统的静态和动态稳定性使系统能够抵御的大的故障诸如单相接地短路、两相短路和三相短路，还可以减少电压和电流的不平衡。 图2-1a)所示为系统、负载和补偿器的单相等效电路图。其中，U 代表电路的电压，R 和X 分别代表电路的电阻和电抗。设负载变化很小，故有，则当时，表示电路电压与无功功率变化的特性曲线如图2-1b)中所示，由于电路电压变化率较小，其横 坐标也可以换为无功功率的电流。由此可以得出，该特性曲线 是向下倾斜的，即随着系统供给的无功功率Q 的不断增加，系统电压逐渐逐级下降。 3TCR 型无功补偿装置3.1晶闸管控制电抗器(TCR) TCR 是SVC 中最重要的组成部分之一，其单相基本结构是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。如图3-1所示，串联的晶闸管要求同时触发导通。这样的电路并联到电网上， 相当于电感负载的交流调压电路的结构。IEEE 将晶闸管控制电抗器(TCR)定义为一种并联型晶闸管控制电抗器，通过控制晶闸管的导通时间，进而可以使其有效电抗连续变化。反并联的两个晶闸管就像一个双向开关，晶闸管阀T1在电压的正半周期导通，而晶闸管阀T2在电压的负半周期导通。 通过改变晶闸管的触发角α，可以 改变电抗器电流的大小，即可以达到连续调节电抗器的基波无功功率的目的。由于电感的存在，在TCR 触发角α<90°时触 发的晶闸管中包含直流分量，且不对称；因此，TCR 型晶闸管的触发角的有效范围在90°-180°。当α=90°时，晶闸管完全导通，相当于与晶闸管串联的电抗直接接到了电力网络中，这时其吸收的无功功率最大。当触发角在90°-180°之间时， 配电网无功功率补偿方法的研究 李学勤 作者简介：李学勤，河北电力设备厂，河北，邯郸，056004） 装置的电路图 无功补偿原理 图2-1无功功率动态补偿原理 图3-1TCR 的基本结构 127 ··
SVC静态无功补偿装置的原理和应用
1、引言 S V C 全称为静态无功补偿装置即Static Var Compensator ，主要型式有TCR 和TSC 以及两者结合。输配电系统装设SVC 的主要用途是在动态或稳态情况下提供系统电压支持和HVDC 换流站的无功控制，同时也用于阻尼输电系统的功率振荡、平衡系统的三相电压和抑制由于负荷变化引起的波动。一般SVC 装置通过降压变压器对35KV 电压等级进行补偿。 2、SVC 原理概述 2．1 SVC 主接线 图1为220KV 干练变电站SVC 回路主接线示意图，该回路共由三个支路组成，其中包括TCR 支路（即称晶闸管和电抗器组成）的相控支路、三次滤波支路和五次滤波支路。TCR 支路为SVC 中最重要的组成部分，我们可以通过对晶闸管导通关断角大小的控制来改变该回路所输出感性电流的大小从而改变输出的感性无功。由于TCR 支路中所输出的电流包含一定量大小的谐波成分以三、五次为主，因此需要对输出的电流进行必要的滤波从而防止本地电能质量的下降。之所以把TCR 支 SVC 静态无功 补偿装置的原理和应用 沈小平 上海交通大学 路接成三角形也考虑到谐波的问题因为三角形接线可以使三次谐波不向外流出，但实际情况并没有那么理想因此需要三次滤波支路进行必要的滤波。 2．2 TCR 控制原理 我们都知道晶闸管阀导通时，阀两端电压为零，流经阀的电流全部流过TCR 支路。以半个周波为例当触发角为110°时，导通角为70°此时阀两端无压范围角为70°；当触发角165°时，导通角为15°此时阀两端无压范围角为15°；因此当触发角越小导通角越大，由于回路中串有电感，电流大小不能突变，导通角越大时阀导通电流有相对宽裕的范围升高到较大值，当导通角为30°或更小时，阀电流升到较大值的范围小，有时甚至没有升到较大值时阀已截止，即导通角越大电流越大。一般SVC 晶闸管阀正相触发角在110°～165°之间， 负相触发角在290°～345°之间。图2为晶闸管导通关断时电流示意图。 图2 这里必须指出TCR 触发角a 的可控范围是90度到180度。当触发角为90度时，晶闸管全导通，此时TCR 中的电流为连续正弦波形。当触发角从90度变到接近180度时，TCR 中的电流呈非连续脉冲波形，对称分布于正半波和负半波。当触发角低于90度时，将在电流中引入直流分量，从而破坏并联阀正负半波的对称运行。而当触发角为180度时，电流减小到零。为了能保证正负半波对称波形的质量，干练站SVC 图1
电力电容器的补偿原理
1电力电容器的补偿原理 电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。 2电力电容器补偿的特点 2.1优点 电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便;有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右);建设周期短;投资小;无旋转部件,运行维护简便;个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。 2.2缺点 电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸;电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷;无功补偿精度低,易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。 3无功补偿方式 3.1高压分散补偿 高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。其主要用于城市高压配电中。 3.2高压集中补偿
高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切,可合理地提高用户的功率因素,利用率高,投资较少,便于维护,调节方便可避免过补,改善电压质量。但这种补偿方式的补偿经济效益较差。 3.3低压分散补偿 低压分散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安装在用电设备附近,以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其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,可减少配电网和变压器中的无功流动从而减少有功损耗;可减少线路的导线截面及变压器的容量,占位小。缺点是利用率低、投资大,对变速运行,正反向运行,点动、堵转、反接制动的电机则不适应。 3.4低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切装置作为控制保护装置,根据低压母线上的无功符合而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行,做不到平滑的调节。低压补偿的优点:接线简单、运行维护工作量小,使无功就地平衡,从而提高配变利用率,降低网损,具有较高的经济性,是目前无功补偿中常用的手段之一。 4电容器补偿容量的计算 无功补偿容量宜按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定,其计算公式如下: QC=p(tgφ1-tgφ2)或是QC=pqc(1) 式中:Qc:补偿电容器容量; P:负荷有功功率; COSφ1:补偿前负荷功率因数; COSφ2:补偿后负荷功率因数; qc:无功功率补偿率,kvar/kw。 5电力电容器的安全运行
电力系统电压与无功补偿
现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要，而且也要满足对电能质量上的要求。所谓电能质量，主要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。 1 电压与无功补偿 电压顾名思义就是电(力)的压力。在电压的作用下电能从电源端传输到用户端，驱动用电设备工作。 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称 为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。
国际电工委员会给出的无功功率的定义是：电压与无功电流的乘积 为无功功率。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件活动所需要的功率交换称为无功功率。
我们以电感元件和电容元件的并联回路来说明这个问题，见图1a，在电压的作用下，电感回路中电流滞后电压90°，而在电容回路中电流却是超前电压90°，即在同一电压作用下，任一瞬时，IL和IC在时间轴对称。我们将每一瞬间电感上的电压与电感电流IL相乘得到电感的功率曲线PL(图1b)，同样的，将电容上的电压与电容电流IC相乘得到电容的功率曲线PC(图1c)。 如图2a所示，功率在第二个和第四个1/4周期内电感在吸收功率，并把所吸 电感收的能量转化为磁场能量；而在第一和第三个1/4周期内
无功功率补偿原理及方法分析
无功功率补偿原理及方法分析 摘要：无功功率补偿是保障电力系统能源质量的有效方法，其在降低电能消耗以及能源节约方面的效果是非常明显的，所以其在长距离电能运输中的作用是不可忽视的。为保障电网系统运行的效益，我国加大了对无功功率补偿技术研究的力度，本文通过对电网系统进行研究，探讨一下无功功率补偿的原理和方法以及其在电网系统中的应用。 关键词：无功功率补偿补偿原理补偿方法 无功功率补偿是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一项重大课题，正在受到越来越多的关注。电网中无功功率不平衡主要有以下两个为一面的原因:一为一面是供电部门传送的电力质量不高；另一为一面是用户的电气性能不够好，这两为一面的综合原因导致无功功率的不均匀分布和各种问题的产生。显然，这此需要补偿的无功功率如果都要由发电端产生和提供并经过长距离传输是不可能的，最有效的为一法是在大量需要无功功率的地为一安装无功补偿装置并进行无功功率的就地补偿。 1 无功补偿的原理 电流在电感元件中做功时，电流滞后于电压90o；而电流在电容元件中作功时，电流超前于电压90o。在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180o。如果在电磁元件电路中安装一定的电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而提高电能做功的能力，这就是无功补偿的道理。图1和图2分别为感性阻抗和容性阻抗中电流、电压和功率的波形变化规则。在第一个四分之一周期内，电流由零逐渐增大，此时，电感吸收功率，转化为磁场能量，而电容放出储存在电场中的能量；第二个四分之一周期，电感放出磁场能量，电容吸收功率，以后的四分之一周期重复上述循环。 从图3可以看出并联电容器无功补偿原理。将并联电容器C与供电设备(如变压器)或负荷(如电动机)并联，则供电设备或负荷所需要的无功功率，可以全部或部分由并联电容器供给，即并联电容器发出的容性无功，可以补偿负荷所消耗的感性无功。