无功补偿与电力系统过电压的关系
浅谈电力系统电压与无功功率补偿技术
文章编号： ０ － １Ｘ ２ １） ００ ０— １ １ ９ ９４ （００ ３— ３ ７０ ０
引言 电力系统 中无功补 偿对 电力系 统的重要 性越 来越受 到重视， 合理地 投停 使 用无 功补 偿设 备， 对调 整 电网 电压、提 高供 电质 量 、 制谐波 干扰 、保证 电网 抑 安全 运行 都有着 十分 重要 的作 用 。 如果 系统 无功 电源 不足， 则会 使 电网 处于低 电压 水平 上的无 功功 率平 衡， 即靠 电压 降低 、 荷吸 收无 功功 率的 减少来 弥补 负 无功 电源 的不足 。 同样， 如果 由于 电网缺乏 调节 手段 或无 功补偿 元件 的不 合 理 运行使 某段 时 间无功功 率过 剩， 会造 成整 个 电网的运 行 电压过 高 。因此， 也 要 维持整个 系统 的电压水 平， 就必 须有足 够 的无 功 电源 来满 足系统 负荷对 无功 功 率 的需 求和 补偿 线 路和 变 压 器 中 的无 功功 率 损耗 。 １无功 功率 补 偿的 作 用 １ 改善 功 率 因数及 相 应地 减 少 电 费 、 根据 国家 水 电部， 价局 颁 布的 “ 率 因数调 整 电费 办法 ”规 定三 种功 物 功 率 因数标 准值 ， 相应 减少 电费 ： （） １ 高压供 电 的用 电单位 ， 率 因数 为 ０ ９以上 。 功 ． （） 压供 电 的用 电单位 ， 率因 数为 ０ ８ ２低 功 ． ５以上 。 （） 压供 电 的农业 用户 ， 率因 数为 ０ ８以上 。 ３低 功 ． ２、 降低 系 统 的能 耗 功 率 因数 的 提高 ， 减 少线 路 损耗 及变 压 器 的铜 耗 。 能 设Ｒ 为线路 电阻， １ △Ｐ 为原 线路损 耗 ， ２ 功率 因数 提高 后线 路损 耗， △Ｐ 为 则线 损减 少 △Ｐ ＝△Ｐ 一Ａ Ｐ ＝ Ｒ Ｉ ２ １ ２ （ ） １ ２ ３ （１— ２） １ 比原来损 失减 少 的百 分数 为 （ ／Ａ Ｐ ） ０ ％ Ｉ （ ２ Ｉ ） ． ０ ％ ２ ＡＰ １ Ｘ１ ０＝ ～ Ｉ／ １２ １０ （） 式 中， Ｉ Ｐ （ ｌ ｏ Ｉ ＝ ／ ３ Ｕ ｃ ｓ巾１ ， ２ Ｐ （ ２ ｏ ） Ｉ ＝ ／ ３ Ｕ ｃ ｓ巾２ 补偿 后 ， ） 由于 功率 因数 提 高， ２Ｕ ， Ｕ ＞ １为分 析方 便， 可认 为 ｕ 一 ｕ ， ２ １则 ０＝ １ （Ｏ １ ｃ ｓ由２ ２ ． ０ ％ ３ ［一 ＣＳ ／ｏ ） ］ １ ０ （） 当功 率因数 从 ０８ ． 提高至 ０ ９ ， 过上 式计 算， 求得有 功损 耗 降低 ２％ ．时 通 可 １
无功补偿工程 (一)
无功补偿工程 (一)无功补偿工程是电力系统的重要组成部分，它能够提高电力系统的稳定性和运行效率，实现无功平衡，保障电力系统的安全运行。
本文将从以下几个方面进行说明。
一、无功补偿的介绍无功补偿是指电力系统中的无功电能在适当的电气设备的作用下，通过高压电网的调节和控制达到一定的平衡状态，从而保证电力系统的正常运行。
无功补偿可以分为静态无功补偿和动态无功补偿，其中静态无功补偿包括电容器补偿和电感器补偿，动态无功补偿包括STATCOM、SVC、TCR等。
二、无功补偿工程的作用1.提高电力系统的稳定性无功补偿能够改善电力系统的动态稳定性，减小电力系统的损耗，提升电力系统的稳态和动态性能。
2.提高电力系统的传输能力无功补偿能够优化电力系统的输电运行方式，提高电力系统的传输能力，从而降低整体输电成本。
3.保障电力系统的安全运行无功补偿能够保护电力系统中的电力设备，防止电力系统在突发事件发生时出现过电压或欠电压的情况，从而保障电力系统的安全运行。
三、无功补偿工程的实现方式电容器补偿和电感器补偿是静态无功补偿常用的实现方式。
电容器补偿是利用电力电容器的电容贡献来平衡电力系统中的无功电能，电感器补偿则是利用电力电感器的自感电抗来平衡电力系统中的无功电能。
动态无功补偿包括STATCOM、SVC、TCR等，这些装置能够根据电力系统的需求实现快速无功补偿和逐渐无功补偿，达到电力系统稳态的要求。
四、无功补偿工程的应用无功补偿工程主要应用于高压变电站、电力电容器、风电场、冶金、矿山、造纸、钢铁等行业。
在高压变电站中，无功补偿能够保证电力系统的稳定运行，提高电力系统的能效；在电力电容器中，无功补偿能够减少电缆中的劣化，延长电力设备的寿命；在风电场中，无功补偿能够改善机组的功率因数，提高电能质量。
结语无功补偿工程在现代电力系统中具有重要的地位和作用，它能够提高电力系统的稳定性和运行效率，保障电力系统的安全运行。
随着技术和经济的进步，无功补偿工程将会在未来得到更广泛的应用和发展。
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿高压输电系统的过电压问题是电力系统中常见的问题之一，过电压会带来许多潜在的危害，如设备的过热、击穿、闪络等，严重影响电力系统的可靠性和安全性。
本文将重点讨论高压输电系统中的过电压潜供电流问题和无功补偿方法。
过电压潜供电流是指当高压输电系统出现过电压时，由于线路及设备的电容性电流响应导致的额外电流。
过电压潜供电流会对电力设备造成损害，例如电力变压器、绝缘子等。
在高压输电系统中，经常会出现各种过电压现象，例如雷击、故障、开关操作等，这些都会导致输电线路和设备的电压突变，从而产生潜供电流。
为了解决过电压潜供电流问题，需要采取一些措施。
可以采用适当的绝缘措施，如增加设备的绝缘等级，保证电气设备能够承受额外的潜供电流。
可以采用过压保护装置，及时检测输电线路和设备的过电压情况，并采取措施进行保护，避免潜供电流对设备造成损坏。
对于容易产生过电压的设备，可以采用隔离开关等装置，将其与输电线路隔离，减少对电力系统的影响。
无功补偿也是解决高压输电系统过电压问题的重要方法之一。
无功补偿主要是通过调节电力系统的无功功率，降低系统的电压水平，减少或消除过电压现象的发生。
无功补偿有静态无功补偿和动态无功补偿两种方式。
常用的无功补偿设备有电容器和电抗器。
在高压输电系统中，可以根据实际的电压和无功功率情况，合理配置无功补偿设备，改善系统的功率因数，减少电压波动，提高电力系统的稳定性。
需要注意的是，在配置无功补偿设备时，应充分考虑电力系统的特点和需求。
应根据实际的无功功率需求，选择适当的容量，以充分发挥无功补偿设备的效果。
还需要进行合理的运行控制，根据电网的负荷情况动态调节无功补偿设备的投入和退出，以保证系统的正常运行和稳定性。
高压输电系统中的过电压潜供电流和无功补偿问题是非常重要的，对电力系统的可靠性和安全性具有重要影响。
通过合理配置无功补偿设备和采取有效的保护措施，可以有效地解决过电压潜供电流问题，提高电力系统的稳定性和可靠性。
关于电力系统电压与无功补偿问题探讨
关于电力系统电压与无功补偿问题探讨电力系统中无功补偿对电力系统的重要性越来越受到重视，合理地投停使用无功补偿设备，对调整电网电压、提高供电质量、抑制谐波干扰、保证电网安全运行都有着十分重要的作用。
如果系统无功电源不足，则会使电网处于低电压水平上的无功功率平衡，即靠电压降低、负荷吸收无功功率的减少来弥补无功电源的不足。
同样，如果由于电网缺乏调节手段或无功补偿元件的不合理运行使某段时间无功功率过剩，也会造成整个电网的运行电压过高。
因此，要维持整个系统的电压水平，就必须有足够的无功电源来满足系统负荷对无功功率的需求和补偿线路和变压器中的无功功率损耗。
一、无功功率就地补偿的概念无功补偿装置的分布，首先要考虑调压的要求，满足电网电压质量指标。
同时，也要避免无功功率在电网内的长距离传输，减少电网的电压损耗和功率损耗。
无功功率补偿的原则是做到无功功率分层分区平衡，就是要做到哪里有无功负荷就在那里安装无功补偿装置。
这既是经济上的需要，也是无功电力特征所必需的，如果不这样做，就达不到最佳补偿的目的，解决不了无功电力就地平衡的问题。
二、无功功率的平衡在电力系统中，频率与有功功率是一对统一体，当有功负荷与有功电源出力相平衡时，频率就正常，达到额定值50Hz，而当有功负荷大于有功出力时，频率就下降，反之，频率就会上升。
电压与无功功率也和频率与有功功率一样，是一对对立的统一体。
当无功负荷与无功出力相平衡时，电压就正常，达到额定值，而当无功负荷大于无功出力时，电压就下降，反之，电压就会上升。
电压与无功功率之间的关系要比频率与有功功率之间的关系复杂得多，大体上有以下几点：2.1在一个并列运行的电力系统中，任何一点的频率都是一样的，而电压与无功电力却不是这样的。
当无功功率平衡时，整个电力系统的电压从整体上看是会正常的，是可以达到额定值的，即便是如此，也是指整体上而已，实际上有些节点处的电压并不一定合格，如果无功不是处于平衡状态时，那么情况就更复杂了，当无功出力大于无功负荷时，电压普遍会高一些，但也会有个别地方可能低一些，反之，也是如此。
电力系统的无功功率和电压控制
若大于，则任何分接头都无法满足要求，需其他调压措施配合
双绕组升压变压器一般按高压侧的电压要求选择分接头
Ut1max
U1max U1max U 2max
Ut2
Ut1
U 2 U2
Ut2
U1 U1 Ut2 U2
Ut1min
U1min U1min Ut 2 U 2min
Ut1
Ut1max
发电机的端电压与发电机的无功功率输出密切相关，增加端电 压的同时也增加无功输出，反之，降低端电压也就减小无功输 出，因此发电机端电压的调节受发电机无功功率极限的限制。 发电机有功出力较小时，无功调节范围会大些，调压能力会强 些。发电机端电压的允许调节范围为0.95~1.05UN，如果端电压 低于0.95UN，输出的最大视在功率要相应减小（小于SN）
仅当系统无功功率电源容量充足时，改变变压器变比调压才有
效。当系统无功不足、电压水平偏低时，应先装设无功功率补偿
设备，使系统无功功率容量有一定的裕度。
例5.1，p191
5.2.5 应用无功功率补偿装置调节电压
常用并联电容器、同步调相机、静止补偿器等并联无功补偿装置
减小线路和变压器输送的无功，从而减小电压损耗、提高电网电
对故障后的非正常运行方式，一般允许电压偏移较正常时大5%
5.2.3 应用发电机调节电压
应用发电机调压不需要另外增加投资。根据励磁电源的不同， 同步发电机励磁系统可分为直流机励磁系统、自励半导体励磁 系统、它励半导体励磁系统 3大类。现代发电机励磁系统都有 自动调节功能，即自动励磁调节器（AER）或自动电压调节器 （AVR），通过改变励磁调节器的电压整定值，自动控制励磁 电流，即发电机空载电势，实现发电机端电压的闭环控制。
电力系统的无功功率和电压调整
P
取决于发电机的视在
功率。以O点为圆心
B
， 以 OB 为 半 径 的 圆
弧S。
T
E qN
(U N xd
)
S
IN
xd
(U N xd
)
F
O'
U
N
U (
N
xd
)
O
Q
I N
图 2-4 隐 极 式 发 电 机 组 运 行 极 限 图
电力系统的无功功率和电压调整
2. 励磁绕组温升约束。取决 于发电机的空载电势。以 O’点为圆心，以O’B为半 径的圆弧F。
❖ 解决问题：无功补偿，无功电源的最优分布
电力系统的无功功率和电压调整
第一节 电力系统中无功功率的平衡
❖ 一、无功功率负荷和无功功率损耗
1.无功功率负荷 2.变压器中的无功功率损耗 3.电力线路上的无功功率损耗
❖ 二、无功功率电源
1.发电机 2.电容器和调相机 3.静止补偿器和静止调相机 4.并联电抗器
将异步电动机同步化运；
电力系统的无功功率和电压调整
第二节 电力系统中无功功率的最优分布
❖ 一、无功功率电源的最优分布 ❖ 二、无功功率负荷的最优补偿
电力系统的无功功率和电压调整
无功功率电源的最优分布
❖ 研究的是：在无功电源总量是定值时，每个 节点安装多少无功电源，使全网的有功损耗 最少？
❖ 等网损微增率准则
电力系统的无功功率和电压调整
无功功率负荷的最优补偿
❖ 如何确定无功补偿容量、补偿设备的分布使 无功补偿获得的收益最大？
❖ 最优网损微增率准则
电力系统的无功功率和电压调整
一、无功功率电源的最优分布
❖ 目标：
电力系统电压及无功补偿
电力系统电压及无功补偿电力系统电压与无功补偿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。
2、无功功率按电路的性质有正有负，Q为正值（感性）时表示吸收无功功率，Q为负值(容性)时表示发出无功功率，在感性电路中，电流滞后于电压，f ＞0，Q为正值。
而在容性电路中，电流超前于电压，f < 0，Q为负值。
这就是人们通常称电动机等设备“吸收”无功而电容器发出“无功”的道理。
3、输电线路电压损耗由两部分组成，即有功功率在电阻上的压降和无功功率在电抗上的压降。
一般说来，在超高压电网的线路、变压器的等值电路中，电抗的数值比电阻大得多。
所以无功功率对电压损耗的影响很大，而有功功率对电压损耗的影响则要小得多。
因此，可以得出结论，在电力系统中，无功功率是造成电压损耗的主要因素。
由电压损耗表达式DU = (PR + QX)/U可知，要改变电压损耗有两种办法。
（1）改变元件的电阻；（2）改变元件的电抗，都能起到改变电压损耗的作用。
可采取的一种办法是增大导线截面减小电阻以减小电压损耗，这种办法在负荷功率因数较高、原有导线截面偏小的配电线路中比较有效。
适宜负荷不断增加的农村地区采用。
而电网中用的最多的办法是减少线路中的电抗，在超高压输电线路中广泛采用的分裂导线就可以明显降低线路的电抗。
在我国，220kV线路一般采用二分裂、500kV线路采用四分裂导线。
采用分裂导线，降低线路电抗，不仅仅减少了电压损耗，而且有利于电力系统的稳定性，能提高线路的输电能力。
减小线路电抗的另一种办法是采用串联电容补偿，就是在线路中串联一定数值的电容器，大家知道，同一电流流过串联的电感、电容时，电感电压与电容电压在相位上正好差180串联电容器补偿，现在主要应用于超高压、大容量的输电线路上4、除了用改变电力网参数来减少电压损耗以外，改变电压损耗的另一个重要方面是改变电网元件中传输的功率。
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿
高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿高压输电系统是现代电力系统中非常重要的一环，它承担着将发电厂产生的电能，通过变压器升压后输送到各个电力用户的重要任务。
在输电过程中，由于各种原因，会出现过电压和无功功率的问题，这些问题严重影响了电网的稳定性和安全性。
针对高压输电系统过电压潜供电流和无功补偿的问题进行研究和解决具有重要的意义。
我们来看看高压输电系统过电压潜供电流的问题。
过电压是指系统中电压超过额定值的电压现象，其产生原因主要有电网并网运行时的短路、大电眼（或其它负荷）的突然消失以及大负荷突然接入等情况。
过电压会影响高压输电线路的绝缘性能，增加设备的电气应力，导致设备的寿命缩短。
同时过电压还会对系统中的保护装置产生错误动作，使得系统运行不稳定。
而潜供电流是指在绝缘故障时，电系统中并不存在明显跨相故障，但因其它原因（如电压势差、电压梯度等）而使线路上出现的电流。
潜供电流会导致系统的安全运行受到威胁。
针对高压输电系统过电压潜供电流的问题，可以采取一些措施进行防范。
可以采取合理的系统设计措施，如合理地设置在线路的绝缘子串电阻，提高线路的绝缘水平；在系统的运行管理中，需要严格执行各项操作规程，并对系统进行严格的检查和测试，以确保系统的运行安全性。
接下来，我们来谈谈高压输电系统的无功补偿问题。
无功功率是指在电力系统中，电压和电流之间的相位差，是指电力系统的感性或容性负荷。
无功功率过大会导致电网中电压下降，甚至使得设备运行不稳定。
需要对无功功率进行补偿，以维持电网的正常运行。
目前，常见的无功功率补偿装置主要有静态无功功率补偿装置和动态无功功率补偿装置。
静态无功功率补偿装置是通过电容器或电感器与电力系统并联或串联来调整系统的无功功率，它具有快速响应、调节精度高的特点。
而动态无功功率补偿装置则是利用电子器件（如晶闸管或GTO等）来调整电力系统的无功功率，它在响应速度和动态性能上具有优势。
在实际的高压输电系统中，需要根据系统的具体工况和负荷需求来选择合适的无功功率补偿装置，以保障系统的稳定运行。
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无功补偿与电力系统过电压的关系无功补偿是电力系统中一个重要的概念，它与电力系统中的过电压
问题密切相关。
本文将介绍无功补偿的概念和作用，并探讨无功补偿
与电力系统过电压之间的关系。
一、无功补偿的概念和作用
无功补偿是指在电力系统中使用电容器或电感器等装置来产生无功
电流，从而改善功率因数的一种措施。
在电力系统中，无功电流与有
功电流同时存在，其作用是维持电力系统的稳定运行，提高电能利用
率和线路传输能力。
无功补偿的主要作用有三个方面：
1. 改善功率因数：功率因数是指有功功率与视在功率的比值，是衡
量电力系统电能利用率和电能质量的一个重要指标。
功率因数低会导
致电线电压降低、电力系统线路传输能力减小，甚至引发过电压问题。
通过无功补偿，可以减小无功功率，提高功率因数，从而改善电能利
用效率。
2. 校正电压：电力系统中，电压的稳定性对电器设备的正常运行至
关重要。
无功补偿装置可以通过调节无功功率的大小来维持电力系统
的电压稳定，防止电压的波动或过低引发电器设备的故障。
3. 降低线路损耗：电力系统中，存在着导线的电阻和电抗，导线上
的电流流过导线时会产生一定的损耗。
无功补偿可以减小导线上流动
的无功电流，从而降低导线损耗，提高电力系统的传输能力。
二、尽管无功补偿在电力系统中具有重要作用，但过量的无功补偿也会带来过电压问题。
在电力系统中，无功补偿装置会产生电容电流或电感电流，这些电流会与设备本身的电阻电流叠加，导致电流变大，从而引起过电压现象。
过电压会对电力设备造成损坏，甚至导致系统的短路事故。
因此，在实际应用中，无功补偿装置需要根据电力系统的需求进行合理配置，以避免过电压问题。
合理的无功补偿装置能够确保电力系统的稳定运行，提高电能利用率，同时避免过电压风险。
三、无功补偿与过电压问题的解决方案
为了解决无功补偿引起的过电压问题，可以采取以下几种措施：
1. 使用适当的无功补偿设备：在设计和选择无功补偿装置时，应该根据电力系统的实际需求进行合理配置，避免因过量的无功补偿产生过电压。
具体的容量和参数应该根据电力系统的负荷特性、传输距离和电源电压等因素进行计算和选择。
2. 配置过压保护装置：在电力系统中，可以配置过压保护装置，当检测到电力系统中产生过压时，能够及时切断电源，防止过电压对设备的损坏。
3. 系统运行监测和调试：定期对电力系统进行监测和调试，确保无功补偿装置的正常运行和系统的稳定性。
可以通过实时监测和记录数据，及时发现并解决过电压问题。
在实际应用中，无功补偿与电力系统过电压问题密切相关。
正确配置和使用无功补偿装置，加强系统监测和调试，能够提高电能利用率和电力系统的稳定性，同时避免过电压对设备的损坏。
总结：
无功补偿在电力系统中具有重要作用，能够改善功率因数、校正电压和降低线路损耗。
然而，过量的无功补偿也可能导致过电压问题。
因此，在使用无功补偿装置时，必须合理配置和选择设备，同时加强系统监测和调试，以确保电力系统的稳定运行，提高电能利用率，同时防止过电压对设备的损坏。