无功功率补偿基础知识..
电力系统无功补偿技术导则 道客
电力系统无功补偿技术导则道客全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：电力系统无功补偿技术导则在现代社会中，电力系统是不可或缺的基础设施之一，无论是工业生产还是生活居住，都需要电力系统的支持。
而在电力系统中，无功补偿技术起到了至关重要的作用。
本文将介绍关于电力系统无功补偿技术的相关知识，以及在实际应用中的一些导则。
一、电力系统无功补偿技术的基本概念无功补偿技术是指在电力系统中采取一些措施，使得系统中的无功功率得以补偿和平衡。
在电力系统中，无功功率是指由于负载电流与电压之间的相位差引起的功率，它并不对外界提供有用功率，但却占据了电力系统的传输容量。
因此，对于电力系统来说，合理地补偿无功功率是非常重要的。
无功补偿技术包括了无功电容补偿和无功电抗补偿两种形式。
无功电容补偿是通过连接无功电容器来实现系统的无功功率补偿，使得系统中的无功功率得以补偿。
而无功电抗补偿则是通过连接无功电抗器来实现系统的无功功率补偿，同样可以提高系统的功率因数，并减小系统的无功损耗。
二、电力系统无功补偿技术的作用1. 改善电力系统的功率因数功率因数是评价电力系统运行质量优劣的一个重要参数，它反映了系统中有用功率和无用功率的比值。
当功率因数较低时，系统中的无功功率较大，会造成系统发生一系列问题，如电压波动、电流不平衡等。
通过无功补偿技术，可以有效地提高系统的功率因数，减少系统中的无功功率，从而改善系统的运行性能。
2. 提高电力系统的稳定性在电力系统中，无功功率是影响系统稳定性的重要因素之一。
当系统中的无功功率过大时，会导致系统电压不稳定、设备过载等问题。
通过无功补偿技术，可以有效地补偿系统中的无功功率，保持系统电压稳定，提高系统的稳定性。
3. 减小系统的无功损耗在电力系统中，由于无功功率的存在，会造成一定的无功损耗。
通过无功补偿技术，可以有效地降低系统中的无功损耗，提高系统的能效。
三、电力系统无功补偿技术的应用导则1. 根据系统的实际情况选择合适的无功补偿设备在进行无功补偿时，需要根据系统的实际情况选择合适的无功补偿设备，包括无功电容器和无功电抗器。
变压器 动态无功补偿
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。
动态无功补偿装置及其于电网意义基础知识讲解
课前引导
风场与光伏电站无功补偿的必要性
适合开发风电、光伏的地区一般都处于电网末端，此处电网架构比较薄 弱，风电的并入会对电网产生重要影响 ，其中最突出的问题就是风电场的并 网引起系统无功的变化，进而影响系统电压，甚至可能导致电压崩溃。因此， 需要对风电场、光伏电站进行无功补偿以改善无功状况，从而达到改善系统和 风电场、光伏电站的电压水平的目的。
电能转换 （负载）
无功功率补偿的概念与意义
功率因数：有功功率出力在设备容量中所占的比重。
0 cos 1.0
功率三角形
S Q
S2 Q2 P2 P S cos
Q S sin
P
P S 或 cos
1.0
节电：
Q0
无功功率补偿的概念与意义
➢自然功率因数
负荷自然功率因数：无功补偿前负荷的功率因数
波形和相量图
Us
滞后的电流
IL
Us
UI
IL UI jxIL
(c) UI < Us
UI Us
IL 超前的电流
IL Us jxIL UI
(b) UI > Us
UI
没有电流
Us
Us
UI
(a) UI = Us
说明
UI = Us，IL = 0，SVG不吸发无 功。
UI > Us，IL为超前的电流，其 幅值可以通过调节UI来连续控 制，从而连续调节SVG发出的无 功。
SVG与SVC的对比
与相控电抗器TCR和磁阀控制电抗器MCR相比，SVG的具有明显性能优势： SVG能耗小，相同调节范围下，SVG的损耗只有MCR的1/4，TCR的1/2，
运行费用低，更节能环保； SVG是电流源型装置，主动式跟踪补偿系统所需无功；从机理上避免了大
无功功率补偿
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。
2012无功补偿基础知识
达 股 码：002180
无功补偿的基本原理
电阻元件电压与电流关系
u = 2U sin ωt
i = 2 I sin ωt
瞬时功率p: 瞬时功率p:瞬时电压与瞬时电流的乘积 p:
p = u ⋅ i = U m I m sin 2 ωt
结论: p大于等于0（耗能元件），且随时间 结论: 变化
V
达 股
码：002180
常用实现无功补偿的方法
机机机机常机 不不不频繁机机
晶闸晶晶电晶 电器器器器
MSC:分组，有级离散， 分组，有级离散， 分组 投切涌流冲击大， 投切涌流冲击大， 易损坏， 易损坏，频繁投切 更易导致故障
TCR:动态无级平滑， 动态无级平滑， 动态无级平滑 响应速度快， 响应速度快，但是 晶闸管串接在高压 回路中， 回路中，易出故障
V
达 股
码：002180
无功补偿的基本原理
电感元件电压与电流的关系
i = 2 I sin ωt
u=L
=
di dt
2 I ω L cos ω t
= 2U sin(ωt + 90°）
瞬时功率p 瞬时功率p
p = u ⋅ i = U m I m sin ωt sin(ωt + 90°）
无功补偿的基本原理
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，当容性负荷 释放能量时，感性负荷吸收能量，感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量, 能量在两种负荷之间交换。这样感性负荷所吸收的无功功率可从容性负荷输出的 无功功率中得到补偿。这就是无功补偿的基本原理。
V
达 股 码：002180
1
无功补偿
有功、无功定义、低功率因素危害 无功补偿基本原理 MCR与TCR比较 高压动态无功补偿装置应用场合 2
无功功率补偿计算
无功功率补偿量的计算需要根据补偿前后的有功功率、视在功率、功率因数等参数来确定。
以下是公式：
补偿前有功功率为P，无功功率为Q，视在功率为S，功率因数为COSθ1；补偿后有功功率为P1，无功功率为Q1，视在功率为S1，功率因数为COSθ2。
1.补偿前后的有功功率不变，即P=P1。
2.补偿后的视在功率S1等于补偿前的视在功率S加上补偿容量Q。
即S1=S+Q。
3.补偿后的无功功率Q1等于补偿前的无功功率Q加上补偿容量Q。
即Q1=Q+Q。
4.补偿后的功率因数COSθ2等于补偿前的功率因数COSθ1除以(1+补偿容量Q/S)。
即COSθ2=COSθ1/(1+Q/S)。
通过以上公式可以计算出无功功率补偿量以及补偿后的功率因数。
无功补偿电容器和LC滤波器、谐波分析、无功补偿知识积累
无功电流：在配电网中产生无功功率时（通常为感性），线路中的部分能量实际上不是从电源传输到负荷。
而是以100Hz 的频率在电容和电感之间来回交换。
串联补偿电容器的投切 8 无功补偿技术8.1 无功补偿基础知识8.1.1 无功功率、无功电流、无功补偿 8.1.2 功率因数校正8.2 无功补偿电容器和LC 滤波器8.2.1 无功补偿电容器 8.2.2 LC 滤波器8.3 静止无功补偿装置8.3.1 无功功率动态补偿原理8.3.2 TCR 8.3.3 TSC8.3.4 SVG8.4 瞬时无功功率理论和应用8.4.1 三相电路瞬时无功功率理论8.4.2 谐波和无功电流的实时检测 8.4.3 瞬时无功功率理论的其他应用 8.5 有源电力滤波器2.2 无功功率和功率因数2.2.1 正弦电路的无功功率和功率因数在正弦电路中，负载是线性的，电路中的电压和电流都是正弦波。
设电压和电流分别可表示为u U t i I t I t I t i i p q==-=-=+2222s in s in ()c o s s in s in c o s ωωϕϕωϕω (2-22)式中ϕ为电流滞后电压的相角。
电流i 被分解为和电压同相位的分量i p 和与电压相差90︒的分量i q 。
i p 和i q 分别为i I t i I t pq ==-⎫⎬⎪⎭⎪22c o s s i n s i n c o s ϕωϕω (2-23) 电路的有功功率P 就是其平均功率，即P uid t uiui d t U I U I t d t U I t d t U I pq ==+=-+-=⎰⎰⎰⎰121212212202020202πωπωπϕϕωωπϕωωϕππππ()()()(cos cos cos )()(sin sin )()cos (2-24) 电路的无功功率定义为Q U I =s i n ϕ(2-25) 可以看出，Q 就是式(2-24)中被积函数的第2项无功功率分量ui q 的变化幅度。
低压无功补偿技术交流(CL)
无功补偿－基本概念
1．负载的性质与特征 根据电工理论分析：负载可以分为：电阻性、电感性、电容性。 要
记住：纯电阻、电感、 电容性的负荷几乎没有（除非实验室）。 一般工程上，都是充满着 R-L-
C 的综合性负载。 电路分析方法： 就是确定电路中的电压 U 与电流 I 之间的关系（大小和相位）以及能
为热能→这是一种不可逆的转
无功补偿－基本概念
电阻型负载
无功补偿－基本概念
②．电感性负载
电感电路中电流 i 与电压 u 在相位上 滞后 90° 相位差 j = 90o 即电压 u 比电流 i 超前 90°
即U= I ωL sin(ωt + 90o )
无功补偿－基本概念
电容型负载 在 C 元件电路中 电流比电压超前 90° U= I ωL sin(ωt + 90）
4、提高电力网能力的传输 视在功率与有功功率成下述关系： P=Scosφ 可见，在传送一定功率P的条件下，cosφ越高，所需视在功率越小。
无功补偿——补偿原则
发电厂
输变电
配用电
无功电源：发电机、调相机、电容器 Qmax=∑QF+ ∑QS + ∑QB + ∑QC+ ∑QT
无功补偿——基础知识
有功功率
交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部 分用于作功而被消耗掉，这部分能量将转换成机械 能、光能、热能和化学能，这部分能量我们称之为 有功功率。
无功功率
另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用， 对于外部电路它并没有作功，而是由电能转换为磁能， 再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部 分能量我们称之为无功功率。
Байду номын сангаас
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—补偿前和补偿后满负载容量的情况下：变压器容 量为S，补偿前功率因数为 cos1， 补偿后功率因数要求提高到 cos2 那么补偿容量为 Q S sin 1 sin 2
计算方法
无功功率的计算方法
1
Q S sin(cos ) 式中S 为视在功率， (cos 1 ) 为功率因数角。 线路损耗的计算公式 PS=I2 rΣ 式中I为视在电流 rΣ为供配电设备线路内阻和。 变压器的损耗的计算公式 PB= 3rBI2 式中I为视在电流， rB 为变压器内阻。
为什么要进行无功功率补偿
—是为了减小供配电线路中往复交换的无 功功率，提高供配电线路的利用率。
进行就地动补的意义是什么？
就地动补的意义
—是能将用电设备至发电厂全程供配电设备、 线路、都得到补偿，降损节能效果显著，特别是 低压线路及变压器的损耗大幅度降低，企业和用 户直接受益。
就地动补的有功节能是什么？
就地动补的有功节能
—是减小供配电设备线路损耗，变压器损 耗等一切无功电流引起的发热功率。这部分损 耗功率Ps可由下式表达： Ps=i2rΣ 式中i为视在电流，rΣ为供配电设备线路电阻和。
使用就地动补后线路损耗的节能比
—补偿后视在电流的平方与补偿前视在电流的 平方之比。 即：I22rΣ：I12rΣ 式中 I1 为补偿前视在电流，I2 为补偿后视 在电流， rΣ为供配电设备线路电阻之和。
动补与静补的主要区别及优点
静补投切速度慢，不适合负载变化频繁的场合，
容易产生欠补或者过补偿，造成电网电压波动， 损坏用电设备；并且有触点投切设备寿命短，噪 声大，维护量大，影响电容器使用寿命。 动补可对任何负载情况进行实时快速补偿，并 有稳定电网电压功能，提高电网质量，无触点零 电流投切技术增加了电容器使用寿命，同时具备 治理谐波的功能。
动态无功功率补偿基础知识
杨国权
2003.08.05
什么叫无功？
电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负
载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量交换 Q 表达式如 而占有的电网容量叫无功，无功功率 下：
Q UI sin
式中无功量 Q 的单位为Var（乏），线电压的单 位为V（伏），视在电流I单位为A（安）。
到国家标准。
适用场合
—适用于如：冶金、化工、船舶，造纸等工矿企业， 及居民生活小区，商业区域。
TFC系列动补补偿量计算公式
—补偿前和补偿后负载容量不变的情况下：变压 cos1 ，补偿后功 器容量为S，补偿前功率因数为 cos2 ， 率因数要求提高到
那么补偿容量为
1 1 Q S cos1 1 1 2 2 cos cos 1 2
器）动态无功功率补偿技术，晶闸管以10ms速度直接 将滤波器投入电网，实现了低成本、高效益。 采用计算机数字化控制技术，对三相对称或非对称供 配电线路中的无功功率进行实时、动态跟踪补偿，使 功率因数始终保持在0.90以上。在电网电压高低不同 时采用不同的补偿算法以确保不发生欠补偿和过补偿。 过补偿会引起电网电压升高。
计算方法
谐振频率的计算公式 变压器阻抗的计算公式
2 3nU2 Uk Z B n0 LB 100S
f
1 2 LC
式中n为谐波次数， 0为电网角频率，LB为变压 器漏感，U2为变压器二次线电 压，UK为变压器阻 抗压降比，S为变压器容量。 n 2 1 பைடு நூலகம்滤波器阻抗的计算公式
高次谐波
三相六脉波整流电路有哪些高次谐波
—三相整流设备含有5、7、11、13等次（6n±1）
的高次谐波，含量为基波的 1/5，1/7，1/11，1/13…1/（6n±1）高次谐波含量为： 即
1 1 6n 1
n 2
( 15 )2 ( 17 )2
高次谐波
本装置的投切时间为10ms，系统动态响应30ms。
滤波器投入电网和退出电网均在电流过零点，入 网电流为正弦，确保二进制编码码投切方式对电 网不产生冲击电流，保证晶闸管安全工作，延长 补偿电容器运行寿命。
TFC系列动补治理谐波的指标
治理五次谐波量50%以上； 非标准设计，可以对各次谐波进行治理，达
指根据电网中的无功类型，人为地补偿容 性无功或感性无功来抵消线路中的无功功率。
无功功率有那些危害：
—无功功率不做功，但占用电网容量和导线截
面积，造成线路压降增大，使供配电设备过载， 谐波无功使电网受到污染，甚至会引起电网振荡 颠覆。
什么是动态无功补偿？
动态无功补偿
根据电网中动态变化的无功量实时快速地 进行补偿。
六相十二脉波整流电路有哪些高次谐波
六相十二脉波整流电路含有： 11、13、23、25…（12n±1）次高次谐波， 高次谐波电流含量是： 即
1 1 12 n 1
n 2
1 2 1 2 ( 11 ) ( 13 )
TP-TFC系列动补的主要特点
用于低压电网，靠近负载，采用TFC（晶闸管开关滤波
TFC系列动补的主要特点
本技术可以抵销三相非对称负载引起的零序电流和负
序电流，补偿后，三相非对称负载和本装置对电网等 效于三相对称负载。 本装置的微机故障自诊断系统可以对多种故障进行处 理，如过电流、过电压、电源缺相和相序错等，容错 运行技术的应用，提高了补偿装置在无人值守下的运 行可靠性。
TFC系列动补的主要特点
什么是谐波？
谐波
指电网中非基波（50Hz中国）的其他频率的 电流或电压，如高此谐波，谐波亦属于无功类别。
谐波的危害
—谐波是供配电系统中的公害，可造成供配电 线路，用电设备发热，产生趋肤效应，使电气设 备、电动机产生机械振荡。干扰无线电设备不能 正常运行。电网中谐波量过大，可引起电网振荡， 造成电网颠覆的严重事故。
无功及分类
1、感性无功：电流矢量滞后电压矢量90度，
如：电动机、变压器线圈、晶闸管变流设备等；
2、容性无功：电流矢量超前电压矢量90度，
如：电容器、电缆输配电线路、电力电子超前控制设 备等；
3、基波无功：与电源频率相等的无功； 4、谐波无功：与电源频率不相等的无功。
什么是无功补偿？
无功补偿：