并联电容无功补偿对电网电气参数的影响
无功补偿对电力系统频率稳定性的影响
无功补偿对电力系统频率稳定性的影响电力系统的频率稳定性对于保障供电可靠性和电力质量至关重要。
而无功补偿作为电力系统中的重要调节手段，对频率稳定性有着显著的影响。
本文将探讨无功补偿对电力系统频率稳定性的影响，并分析其中的机理和优化方法。
一、无功补偿的基本概念和分类无功补偿是指通过调节电压和电流的相位差，改变无功功率的传递，以达到提高功率因数、降低无功功率流动和维护电压稳定等目的的电力调节手段。
根据无功补偿的具体实施方式，可以分为静态无功补偿和动态无功补偿。
静态无功补偿主要通过电容器和电抗器的并联或串联来实现，并通过调节电容器或电抗器的连接或剔除来改变电力系统的无功功率流动。
而动态无功补偿则通过控制器件（如STATCOM等）来实现对电网无功功率的快速调节，能够更好地应对电力系统的无功功率波动。
二、无功补偿对频率的影响机理1. 静态无功补偿的影响机理静态无功补偿通过调节无功功率的流动路径，对电力系统中的频率稳定性产生影响。
在传统的电力系统中，静态无功补偿主要通过电容器或电抗器的并联或串联实现，通过调节这些无功装置的连接或剔除，可以改变无功功率在系统中的分布。
当无功功率的分布发生变化时，由于无功功率流动与频率变化有一定的关联性，系统的平衡态就会发生变化，从而对电力系统的频率稳定性产生影响。
2. 动态无功补偿的影响机理相较于静态无功补偿，动态无功补偿具有更高的调节速度和精度。
它能够根据电网瞬时的无功功率需求快速响应，有效地维持电力系统的频率稳定性。
动态无功补偿器件通常采用功率电子器件，通过电子开关可以实现无功功率的迅速吸收或注入，从而调整系统的功率平衡，保持频率的稳定。
三、无功补偿的优化策略为了减小无功补偿对频率稳定性的不利影响，需要制定一系列优化策略。
1. 优化静态无功补偿的布局静态无功补偿设备的布局合理与否对频率的稳定性有很大影响。
通过合理的设备布局和无功功率分配，可以减小补偿设备之间的相互干扰，提高电力系统的频率稳定性。
无功补偿的作用和原理
无功补偿的作用和原理无功补偿是电力系统中的重要概念，它是指通过采用补偿设备来控制无功功率的流动，以保持电力系统的功率平衡和电压稳定。
本文将介绍无功补偿的作用和原理，以及常用的无功补偿设备。
一、无功补偿的作用无功功率是电力系统中的虚功，对电网的运行和稳定性有一定的影响。
无功补偿的作用主要表现在以下几个方面：1. 改善电力系统的功率因数电力系统的功率因数是指有功功率和视在功率的比值，用来衡量电能的有效利用程度。
功率因数低会引起电网的电压降低、电流增大、线路损耗增加等问题。
通过无功补偿，可以减小无功功率的流动，提高功率因数，从而减少电网的损耗，提高供电质量。
2. 调整电网的电压水平无功补偿设备可以根据实际需要主动投入或退出运行，调节电网的电压水平。
当电压过高时，可以通过投入无功补偿设备来吸收一部分无功功率，从而降低电压水平；当电压过低时，可以通过退出无功补偿设备来释放一部分无功功率，提高电压水平。
通过这种方式，可以保持电网的电压稳定，提高供电可靠性。
3. 抑制电网谐波和电磁干扰无功补偿设备可以对电网谐波进行滤波和衰减，减少电网谐波对其他电气设备的干扰。
此外，无功补偿设备还可以提高电网的电能质量，减少电气设备的故障率，延长设备的使用寿命。
二、无功补偿的原理无功补偿的原理主要涉及电力系统中的三个方面：功率因数、无功功率和电压。
功率因数是电力系统中有功功率和视在功率的比值，通常用功率因数角（cosφ）来表示。
当电力系统中存在感性负载时，功率因数是正值；当电力系统中存在容性负载时，功率因数是负值。
为了提高功率因数，可以通过引入合适的无功补偿设备来平衡系统中的感性负载和容性负载。
无功功率是电力系统中的虚功，通常用无功功率角（Q）来表示。
感性负载所产生的无功功率是正值，而容性负载所产生的无功功率是负值。
通过补偿设备，可以调整电力系统中无功功率的流动方向和大小，实现无功功率的消纳或释放。
电压是电力系统中的重要参数，通过无功补偿设备可以调节电网的电压水平。
用并联电容器补偿无功功率的原理及相关方法
用并联电容器补偿无功功率的原理及相关方法无功补偿的原理：电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,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,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理.集中补偿电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。
串联补偿是把直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。
这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。
并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。
这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。
按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。
1.集中补偿电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。
可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。
2.分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端所高压或低压母线上，也称为分散补偿。
这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。
但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。
3.就地补偿将电容器或电容器组装设在异步或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。
无功补偿对电力系统电压的影响与调节
无功补偿对电力系统电压的影响与调节无功补偿在电力系统中扮演着重要的角色。
它对电力系统的电压稳定性和功率因数的调节起着关键作用。
本文将探讨无功补偿对电力系统电压的影响以及相应的调节方法。
一、无功补偿对电力系统电压的影响无功补偿是用于对抗电力系统中无功负荷而引起的电压波动现象的一种方法。
随着无功负荷的增加，电网中的无功功率需求也会增加。
由于无功功率的存在，电力系统的电压会出现波动和不稳定的现象。
1.1 电压降低与电流上升无功功率引起的电压降低现象会导致电力系统中的电流上升。
当无功功率过多时，电网电压会下降，从而影响到系统中各个设备的正常运行。
如果不及时采取措施进行补偿，电力系统可能会发生电压崩溃等严重故障。
1.2 电压波动与电气设备损坏无功功率的不稳定会导致电网电压的波动。
电压的快速升降会对电气设备产生冲击，从而损坏设备，缩短其使用寿命。
特别是对于对电压要求较高的设备，如半导体器件等，电压波动可能会造成不可逆转的损坏。
1.3 电压不平衡与谐波扩散无功功率引起的电压不平衡会导致电力系统中各相电流的不平衡。
这种不平衡会产生谐波电流，扩散到电网中的其他设备，增加了电力系统的谐波污染问题。
谐波电流会引起额外的能量损耗，导致电网效率降低。
二、无功补偿的调节方法为了消除或减轻无功功率对电网电压的影响，需要采取相应的无功补偿措施。
以下是几种常见的无功补偿调节方法：2.1 静态无功补偿装置静态无功补偿装置是一种通过改变电容和电抗的连接方式来实现无功功率的补偿调节。
其中，串联电容可以用来补偿无功功率，提高电网电压；并联电抗则用于吸收无功功率，降低电网电压。
2.2 动态无功补偿装置动态无功补偿装置是通过控制电容和电抗的导纳值来实现无功功率的补偿调节。
该装置可以实时监测电力系统的电压和电流，通过对电容和电抗进行调节，及时平衡电力系统的无功功率，以保持电压的稳定。
2.3 SVC（静止无功补偿器）SVC是一种在高压电力系统中广泛应用的无功补偿装置。
并联无功补偿装置对电网谐波的影响
【 者 简 介】杨 海 霞 （９ １ ） 女 ， 作 １７ 一 ， 内蒙 古 呼 和 浩 特 市 人 ， 业 于 哈 尔 滨 理 工 大 学 ， 士 学 位 ， 毕 学 工程 师 ， 从 事 无 功 电 压 管理 工作 。 现
维普资讯
ｌＲ ａ ｔ ｅ Ｃｏ ｅ ｓ ｔ ｎ Ｅ ｕｐ ｎ ｎ Ｈａ ｍｏ ｉ ｉ ｅ ｔ ｃ Ｐ ｗ ｒＧｒｄ ｎ ｕ ｎ ｅ ｏ ａ ａｌ ｅ ｃ ｉ ｍｐ ｎ ａ ｉ ｑ ｉ ｍｅ ｔｏ ｒ ｎ ｃ ｎ Ｅｌｃ ｒ ｏ ｅ ｉ ｌ ｅ ｖ ｏ ｉ
在福 兴城 铁路 牵 引站滤 波装 置 不运 行时 ， 谐波 超标 ，
超标 的 主要分 量 为 ３次 、 ９次谐 波 。福 兴城牵 引 站 的 并联 电抗器 电抗 率 为 ６ ， ％ 在线 监测 仪监 测 的数据 显
示 ， ３次谐 波 电流放 大 近 ２ 对 ０倍 。后 改造 为 电抗 率
２ ０ 年第 ２ ０６ ４卷第 ３期
ｏ 、 、 ． ＝ ： 、 ／ ／ ／ 吉 击 ８ ８ 。
长胜 ２ ０ｋ 变 电站 串联 电容 器运 行时 ， ２ Ｖ 现场 谐
波在线 检 测装 置测试 的出线 负荷 电压 、电流谐 波数
薛 家 湾变 电站 １０ｋ ｌ Ｖ母 线接 有 电铁 机车 负荷 ，
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ｎａ ＝
ｊ ， 常 Ｒ， … 故 Ｒ 置 通 可 忽略 。 薛家 湾地 区 电网 系
统 简 化 电路 图见 图 １ 示 ，串联 电容 器等 效 电路 图 所
杨海霞。 王
欣 ， 剑峰 刘
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低压配电网并联电容器无功补偿优化算法的研究
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第１ ５卷
第 ３期
哈 尔 滨 理 工 大 学 学 报
Ｊ ＵＲＮＡＬ Ｏ Ｏ Ｆ ＨＡＲ Ｎ ＵＮＩ Ｒ Ｉ Ｙ ＯＦ Ｓ Ｉ ＮＣ ＢＩ ＶＥ Ｓ Ｔ Ｃ Ｅ Ｅ ＡＮＤ Ｔ ＨＮＯＬ ＧＹ ＥＣ Ｏ
Ｖｏ ５ Ｎｏ ３ Ｌ１ ．
２１ ００年 ６月
Ｊ ｎ ０ｌ ｕ ．２ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｔ ｌ ａ ｔ ｅ Ｐ ｗｅ ｍｐ ｎ ａ ｉｎ Ａｌｏ ｉ ｍ ｓ ａ ｃ ｎ Ｏｐ ｉ ｍａ Ｒｅ ｃ ｉ ｏ ｒＣｏ ｅ ｓ ｔ ｇ ｒ ｈ ｖ ｏ ｔ
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无功补偿技术对功率因数的影响
无功补偿技术对功率因数的影响发表时间：2008-10-31T17:11:48.217Z 来源：《中小企业管理与科技》作者：王君[导读] 摘要:用电设备的功率因数低，使电源设备的容量不能充分利用，又增大了输电线路的功率损耗，降低了供电效率。
通过现场技术改造，既采用无功补偿技术，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。
本文分析论述了无功补偿的方法，无功功率补偿容量的选择方法及效益，阐明了提高用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。
摘要:用电设备的功率因数低，使电源设备的容量不能充分利用，又增大了输电线路的功率损耗，降低了供电效率。
通过现场技术改造，既采用无功补偿技术，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。
本文分析论述了无功补偿的方法，无功功率补偿容量的选择方法及效益，阐明了提高用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。
关键词:功率因数无功补偿1、前言数量众多、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。
减少了电网无功功率的输入，给用电企业带来很多效益。
利用无功补偿技术既能提高用电系统的功率因数，降低能耗，又能改善电网电压质量。
2、影响功率因数的主要因素（1）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，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。
无功功率对功率因数的影响
无功功率补偿对功率因数的影响发布时间：10-08-17 来源：点击量：1636 字段选择：大中小0引言无功补偿，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：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。
1影响功率因数的主要因素1.1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。
1.2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。
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Uq = I qs 。
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0
式( 1) 中, Y ij 为电网络导纳矩阵的元素; Ui ( i = 1, 2, !, m) 为第 i 个节点的电压, 是未知量; I ks ( k = 1, !, q) 为第 k 个电源的电流源电流, 是已知量。!为系数行列式, 式( 1) 的解为
是无功功率沿电力网传送却要引起功率损耗和电压 损耗。因此, 并联电容补偿无功功率, 可以改变电力 网的无功潮流分布, 改善用户处的电压质量, 减少网 络中的功率损耗和电压损耗。
传统的无功补偿装置主要为同步调相机和并联 电容器。但是相比较并 联电容器具有 补偿简单经
30 4
河北工业科技
第 26 卷
济、灵活方便和应用范围广等优点, 已被广泛安装在 配电网中作为无功补偿、电压调节、改善功率因数以 及电网经济运行的手段。
第 26 卷第 5 期 2009 年 9 月
河 北工业科 技
H ebei Jour nal of Industr ial Science and T echno log y
文章编号: 1008 1534( 2009) 05 0303 06
V ol. 26, No . 5 Sept. 2009
并联电容无功补偿对电网电气参数的影响
Key words: capacito r; energ y sav ing and consumption reducing ; pow er lose
电力系统并联电容大多是针对某个节点进行无 功补偿。因为无功功率的产生虽然不消耗电能, 但
收稿日期: 2008 12 24; 修回日期: 2009 02 28 责任编辑: 陈书欣 作者简介: 郭小燕( 1979 ) , 男, 河 北石家 庄人, 讲 师, 硕士, 主要 从事电力系统运行、控制与分析方面的研究。
2 补偿电容容量的确定[ 4~ 7]
2. 1 无功补偿总容量确定 以 10 kV 的电网为例, 无功补偿的总 容量, 可
按下式计算:
QC = 1. 15QD - Q G - QR - QL , 式中: QC 为容性无功补偿设备的总容量; QD 为最大 的自然无功负荷; QG 为本网发电机的无功功率; Q R 为主网和邻网输入的无功功率( 负荷的变化) ; QL 为 线路和电缆的充电功率。 2. 2 无功补偿度
( 1. Shijiazhuang T r aining Cent er, H ebei Electr ic Pow er Co rporat ion, Shijiazhuang Hebei 050001, China; 2. H ebei Cang zhou Bo haix inqu Po wer Supply Company , Cangzhou H ebei 061113, China; 3. Hebei N ing jin P ow er Supply Co mpany, N ingjin H ebei 055550, China)
结果具有规律性, 约定电源节点编号从 1 开始, 依次 到 q; 其后的节点编号次序任意。电源以电流源描 述, 记为 I ks , k= 1, !, q。
电网的节点电压导纳矩阵方程为
Y 11
Y 12
! Y1q
! Y 1m
U1
I 1s
Y 21
Y 22
! Y2q
! Y 2m
U2
I 2s
Y q1
Y q2
! Y qq
RS ( QL V
QC -
QLC ) ,
精确求解:
| E| 2=
V+
RSP L + X SQS V
2
+
X SP L + RSQS V
2
,
第5期
郭小燕等 并联电容无功补偿对电网电气参数的影响
30 5
其中:
Q S = QL - Q C - QL C 。
输 -
QC Se
QLC ) 。
! A mm
0
式( 2) 中, A ij 为式( 1) 中导纳矩阵对应元 素( i , 说, ∀i 是一个已知量。
2)。
2. 4 稳定运行电压需要确定补偿容量
设补偿的无功容量为 QLC , 线路末端输出功率为
Se; 始端电压为 E; 负荷 S= PL + jQL ; 线路容性充电功
率 QC; 线路阻抗 ZS = RS + jX S 。则电压变化为
V=
RSP L +
X S ( QL V
QC -
Q LC ) +
j X SPL +
cos
=
P S
=
P
2 L
+
( QC +
PL Q C1 +
QE -
QL ) 2 ,
补偿前的平均功率因数为 cos 1, 补偿后的平均功
率因数为 cos 2, 则补偿容量可用下述公式计算:
QC = P L ( t an 1 - t an 2 )
或写成
QC = PL (
1- cos2 cos 1
1-
1- cos2 cos 2
郭小燕1, 王 峰1, 孙国才2, 侯桂祥3
( 1. 河北省电力公司石家庄电力培训中心, 河北石家庄 050001; 2. 河北省沧州渤海新区供电分公 司, 河北沧州 061113; 3. 河北省宁晋县供电公司, 河北宁晋 055550)
摘 要: 根据 十一五 规划, 在整个 十一五 期间单位 GDP 能耗要下降 20% 左右。这一规划目标 在全社会掀起了大力提倡降耗节能的高潮。电力企业一直重视降耗节能, 其中并联电容无功补偿 是电力企业节能降耗的主要措施之一。目前关于并联电容的研究大都集中在优化的目标和手段上 面, 而忽略了电容器的投入对电网中其他节点电气参数的影响方面的探讨和分析。通过实例分析, 说明了并联电容器的投切对整个网络的电气参数都有影响, 即并联电容器的投入不仅对补偿节点 的电压和无功注入产生了影响, 而且对电网中节点间的支路功率损耗产生影响, 同时也对电网元件 对地支路的功率损耗产生影响。
Abstract: T he plan that the unit GD P energ y consuming must descend 20% in the eleventh five has been an aim. It causes
the tide of energ y saving and consumptio n reducing in the w ho le so ciety. T he pow er enterprises hav e impo rtant role fo r that and the r eact ive pow er compensation of the parallel connectio n capacito rs is one o f the main measures fo r enter pr ises. At pr esent, most studies abo ut the par allel co nnectio n capacit ors are for cused on the compensatio n tar get and measures, while negleeting the devo tio n o f the capacitor s to the parameter s o f t he other nodes. In this paper, t he fact is co nfo rmed that the electr ic par amet er s of the who le net wo rk is influenced by the capacitor s. Once the capacito rs ar e sw itched on, the vo ltag e and r eact ive po wer o f co mpensation nodes ar e affect ed, and the pow er lose among t he nodes is chang ed, and at the same time reactive pow er lose be tw een t he node and the ea rth is chang ed to o.
图 1 电容器动态投切图
F ig . 1 Capacito r dynamic switch
1. 3 混合投切方式 实际上就是静态与动态补偿的混合, 一部分电
容器组使用接触器投切, 而另一部分电容器组使用 电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优
势互补, 该方式比起单一的投切方式拓宽了应用范 围, 节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组, 这种方式补偿效果更为理想。还可采用分相补偿方 式, 可以解决由于线路三相不平衡造成的损失。
当线路输送有功功率 P 时, 在输电线的电阻上产
生使线路始端电压上升的电压分量, 而线路输送感性
无功功率 Q, 在输电线路的电抗上则会产生使线路始
端电压下降的分量。因此需要进行容性无功补偿, 以
提高系统电压质量, 保证系统电压在合格范围内。
3 电容器投切前后网络功率变化的理论分析
3. 1 补偿电容器前的网络方程[ 8 ~ 12] 设电网络具有 m 个节点, q 个电源。为使所得
电网的无功补偿水平用无功补偿度表示, 由下 式计算( 网络中无功补偿度不应低于部颁标准 0. 7 的规定) :