串联电抗器进行无功补偿的必要性(2012-10-31)
串联电抗器在电力系统无功补偿中的优化配置方法研究
串联电抗器在电力系统无功补偿中的优化配置方法研究随着电力系统不断发展和电力负荷增加，无功功率对电力系统的稳定性和经济性具有重要影响。
为了解决无功功率引起的电压的偏离和受电设备损坏的问题，串联电抗器被广泛应用于电力系统中进行无功补偿。
本文将研究串联电抗器在电力系统无功补偿中的优化配置方法。
首先，我们需要了解串联电抗器在电力系统中的作用。
串联电抗器主要用于提供无功功率补偿，以调整系统的功率因数。
通过引入串联电抗器，电力系统可以实现无功功率的自动补偿，降低电网的传输损耗，提高电力系统的运行效率。
其次，为了确定串联电抗器的优化配置方法，我们需要考虑以下因素：1. 电力系统的功率因数要求：不同的电力系统对功率因数的要求会不同。
优化配置方法需要考虑电力系统的功率因数要求，以确保系统的功率因数在合理范围内。
2. 负荷变化对功率因数的影响：负荷变化会导致电力系统功率因数的变化。
优化配置方法需要考虑负荷变化对系统功率因数的影响，并根据情况调整串联电抗器的容量。
3. 无功功率的补偿效果：优化配置方法需要考虑串联电抗器对无功功率的补偿效果。
通过模拟和实验，可以确定最佳的串联电抗器配置方法，以实现最佳的无功功率补偿效果。
4. 经济性考虑：在优化配置方法中，需要考虑电力系统的经济性。
即通过最佳的串联电抗器配置，实现无功功率补偿的同时，降低系统的运行成本。
基于以上考虑，可以采用以下步骤进行串联电抗器的优化配置：第一步：收集电力系统的运行数据，包括电力系统的负荷数据、功率因数要求、无功功率数据等。
第二步：根据收集到的数据，建立电力系统的模型，包括负荷模型、电源模型和传输线模型等。
第三步：通过模拟和实验，确定不同负荷下的功率因数变化情况，并找出功率因数偏离要求的原因。
第四步：根据功率因数偏离要求的原因，确定串联电抗器的配置方法。
可以考虑增加或减少串联电抗器的容量，并调整其位置，以达到最佳的功率因数补偿效果。
第五步：通过经济性分析，确定最佳的串联电抗器配置方法。
无功补偿串联电抗器的作用
无功补偿串联电抗器的作用
无功补偿串联电抗器以其独特的功能而闻名，它既能补偿电流系统中由于电压变低、相位调制而消失的无功功率变化，又能控制系统中的电流波动，降低系统中的过载状态，以满足系统安全运行的要求。
无功补偿串联电抗器可以有效地改善电网的供电可靠性和电网安全性，提高了线路服务质量，避免了由电压降低而导致的线路负荷及资源浪费现象。
无功补偿串联电抗器能够维持电压的稳定性，帮助线路运行更稳定，减少停电情况，满足线路安全运行的标准。
此外，无功补偿串联电抗器还能有效降低交流负荷的变动对电压的影响，防止潮流的失衡状态，避免发生瞬间大电流的短路故障，并减少电流暂态过大的损失，降低了受损设备的维护成本，从而提高系统的运行可靠性。
此外，由于无功补偿串联电抗器可将系统中的负载分布在不同的节点从而减小线路损耗，有助于提高系统的能量效率，保证系统中电能最大限度地得到利用。
另外，无功补偿串联电抗器还可以保护负载设备，实现系统负载的限电、软启动和保护，从而提升系统的安全性。
总之，无功补偿串联电抗器具有多项功能和多种优势，既可改善电网的供电可靠性，降低线路服务质量的不稳定性，又可增强系统的能量效率，保护负载设备，提升系统的安全性。
因此，无功补偿串联电抗器可以说是现代电网综合运行技术中不可或缺的重要组成部分。
浅谈电力系统中无功补偿的重要性
浅谈电力系统中无功补偿的重要性摘要：我国的电力系统是以电力网为主体，并与工矿企业及城市的电力用户相结合的一个网络。
随着社会经济的发展，电力网中用户负荷的不断增加，供电能力严重不足，与之相应的无功功率补偿容量也在不断增大。
所以，为了保证供配电系统安全、经济、可靠运行，在供电系统中需要安装无功补偿装置，以提高供配电系统中各方面设备的利用率及供电质量。
无功补偿装置是电力系统中重要的设备之一，它对电力系统的稳定运行、经济运行以及安全可靠运行起着重要作用。
关键词：电力系统；无功补偿引言目前，电力系统的无功补偿越来越受到重视，国家也加大了对无功补偿的投资力度。
随着我国电力事业的发展，电能在电力系统中占有重要地位，无功功率在系统中的作用越来越大。
同时，电力系统运行中出现的问题也日益增多，电能质量问题是最突出的一个。
随着现代科技技术的发展，在电网中引入了大量的可控元件、断路器、变压器等设备，这些设备都是以电功形式运行的。
在这些设备中，有些设备具有功率因数低、无功功率损耗大等特点，为了提高系统运行效率、保证电网供电质量和提高电力用户电能质量，我们必须对这些设备进行无功补偿。
1电力系统概念电力系统是由发电厂、变电站、输电线路、配电变压器和用户组成的。
在整个电力系统中，电压损失占全部有功损耗的2/3以上，所以降低电压损失是电力系统中的重要任务。
提高电力系统的电压质量，是电网安全运行的基础，也是供电企业改善经营管理的重要手段。
提高电压质量可以增加供电量，降低线损，改善供电环境。
因此，要不断提高电力系统的供电质量，就必须采用各种技术措施减少无功功率的消耗。
在电力系统中采用无功功率补偿装置（包括并联电容器、电抗器等）可有效地提高功率因数、降低线损、改善电能质量和提高设备利用率，具有明显的经济效益和社会效益[1]。
2提高功率因数提高功率因数是保证供配电系统安全、经济运行的一个重要措施，也是实现供电部门优化管理的重要手段。
提高功率因数有两个途径：一是减少无功负荷，二是增加有功负荷。
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。
无功补偿的作用与必要性
无功补偿的作用与必要性①无功电流的产生与损耗大家知道，我们的工厂低压配电是通过厂用变将10KV变成400V，然后通过低压配电系统，给用电设备提供电源，驱动动力设备工作的，动力设备多为感性负载。
如电动机、电焊机、空调机等。
当它投入运行以后，将产生很大的感性电流，这种电流它不做工，是无功电流。
由于它的存在，使得在配电网络中及变压器中，流过的电流就是电感电流与电阻电流之和，即I=I R+I L。
而变压器的容量是电流乘电压，即S= 3 UI(KVA)。
当电压一定时，要使变压器的容量得到充分利用，就必须减小电流，而减小电流的唯一办法，就只能使I L电感电流尽量减少。
同时由于I L电感电流的存在使得损耗大量增加，它的损耗大小与I L电感电流的平方成正比，这些损耗在变压器及线路中转变成热量散发，使得变压器及配电设备温度升高。
不仅影响设备的利用率，还由于温度过高，破坏设备的绝缘，缩短设备的使用寿命，甚至损坏设备。
所以怎样减少电感电流，就成了企业减少能源损耗，设备挖潜增加经济效益与社会效益的必经之路。
下面我们以调查东莞某外资企业的情况加以说明：该企业安装630KVA变压器两台，根据监测结果。
补偿前平均功率因数COS=0.71（还不算太低）总输出电流385.5A，总无功功率186KVAR，补偿后平均功率因数COS=0.985，总输出电流只有284A，总无功功率只有34KVAR，从而使：a) 无功功率下降率为Q=（1-Q2/Q1）×100%=(1-34/186)×100%=81.72%b) 减少线损率为▲P=［1-( I2/I1) 2］×100%=［1-( 284/385.5) 2］×100%=45.73%由此可见，投入补偿后明显减少了无功功率提高了功率因数，减少了电流和线损率。
②优化电能质量a) 抑制波动负荷和冲击负荷造成的电压波动和电压闪变，滤除高次谐波。
大家知道，投入、切除感性负载时，根据电磁原理，一定会产生操作过电压，这种过电压是由于感性负载电流突变产生的高次谐波形成的，而高次谐波对于电容来说相当于短路状态，所以电容是高次谐波的吸收器。
无功补偿的必要性
一、无功补偿的必要性现代化的企业中，电动机等感性负荷占据相当大比重，为了保证电动机拖动系统的可靠性，在选择电动机的时候，往往容量偏大，出现“大马拉小车”的现象，使电机的负荷率降低，造成功率因数和效率下降。
电机的最高效率一般在75％至满负荷期间出现，而它的功率因数则在满负荷时最高。
它们在消耗有功功率的同时，也需要吸收大量无功功率。
无功功率的出现不仅导致发电机出力下降，降低了输配电设备效率，而且还增大了网损，严重影响供电质量。
解决这一问题，目前主要措施是增容，即扩大变压器和配电线路容量，从而提高供电能力。
但是，增容投资大，施工工程量大，周期长。
无功补偿对企业的节能降耗意义非常大。
假如COSØ=0.7，则SINØ=0.71，此时整个配电室有功功率与无功功率基本相等，输电线路、变压器的负载有一半是无功功率，况且线路、变压器的损耗与电流平方成正比，这个数字非常庞大。
；如果把功率因数提高到0.95 以上，无功功率大大降低，节能效果显著。
大部分企业对无功补偿的认识不足，仅仅是为了应付电力部门力调电价的考核，重视了变电站内的高压无功补偿，而厂区内的低压无功补偿往往不被重视，甚至忽视。
部分企业动力车间为了减少故障率，减少设备的维护费用，低压无功补偿处于退出状态，功率因数偏低。
部分企业认为有自备电厂，发电机可以输出无功功率，企业与电厂之间输电距离又短，降低线损意义不大，所以忽视了无功补偿。
其实，降低线损仅仅是其中一个指标，管理者忽视了发电机的有效出力，如果无功就地补偿，发电机在煤耗增加不多的情况下多发有功功率，减少从网上的购电量，从节能将耗的角度来分析，企业的利润会更可观。
随着节能降耗的意识加强，发电厂内部的厂用电也逐渐在进行无功补偿，提高厂变利用率，降低内部损耗。
二、低压无功补偿的现状和发展低压无功补偿的发展经历了4 代，第一代产品是常规的机械开关电器，自从有无功补偿开始，就一直延续到现在，目前还有很多客户在使用。
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一项重要技术，它对于改善电力质量、提高能效具有重要作用。
本文将介绍无功补偿的作用和原理。
一、无功补偿的作用1. 提高电力系统的功率因数无功补偿可以减少电力系统中的无功功率，提高功率因数。
功率因数是指有功功率与视在功率的比值，它反映了电力系统的有功功率和无功功率之间的协调程度。
功率因数接近1时，电力系统的能效较高，能够更好地满足用户对电力质量的要求。
2. 改善电力网络稳定性无功补偿可以消除电力系统中的无功电流，减小电力系统的无功损耗，提高电力系统的稳定性。
无功电流会导致电压的波动和失真，影响电力系统的正常运行。
通过补偿无功功率，可以降低电力线路的电压损失，改善电力网络的稳定性。
3. 提高电力系统的可靠性无功补偿可以提高电力系统的可靠性。
电力系统中的无功功率会导致电压降低和电压波动，可能引起电力设备的故障和损坏。
通过补偿无功功率，可以提高电力系统的电压稳定性，减少电力设备的故障率，提高电力系统的可靠性。
二、无功补偿的原理1. 电容补偿原理电容补偿主要通过连接并联的电容器来提供无功功率，对电力系统中的感性负载进行补偿。
电容器可以产生与感性负载相反的无功功率，从而使系统的功率因数得到提高。
电容补偿能够快速响应，适用于对瞬时无功补偿要求较高的场合。
2. 感应补偿原理感应补偿主要通过连接串联的感应电抗器来提供无功功率，对电力系统中的容性负载进行补偿。
感应电抗器可以产生与容性负载相反的无功功率，从而提高系统的功率因数。
感应补偿适用于对动态无功补偿要求较高的场合。
3. 谐波补偿原理谐波补偿主要针对电力系统中存在的谐波问题进行补偿。
谐波是电力系统中频率为基波频率整数倍的电压和电流成分，会导致电力系统中的电压波动和电流失真。
通过连接并联的谐波滤波器，可以减小谐波的影响，提高电力系统的质量。
总结起来，无功补偿的作用主要包括提高功率因数、改善电力网络稳定性和提高电力系统的可靠性。
无功赔偿用串联电抗器的功用与效果
无功赔偿用串联电抗器的功用与效果如今工矿公司无功赔偿多选用分组主动盯梢赔偿，单组容量多为900kvar以下，通常都将电力电容器，串联电抗器及真空接触器等装于同一柜内，这么就恳求电抗器体积小、功用好、分量轻、便于设备维护；现对无功赔偿用串联电抗器的用处、功用介绍如下。
一、串联电抗器类种1、油浸式铁芯电抗器；2、干式铁芯电抗器；3、T•式空芯电抗器；4、干式半芯电抗器；5、干式磁屏蔽电抗器；二、无功赔偿电抗器用处分为：1、限流电抗器；、按捺谐波电抗器；3、滤波电抗器；三、串联电抗器的效果是多功用的，首要有：1、降低电容器组的涌流倍数和涌流频率，便于挑选配套设备和维护电容器。
依据GB50227规范恳求应将涌流捆绑在电容器额外电流的20倍以下，为了不发作谐波拓展（谐波牵引），恳求串联电抗器的伏安特性尽量为线性。
网络谐波较小时，选用捆绑涌流的电抗器；电抗率在0.1%-1%支配即：可将涌流捆绑在额外电流的10倍以下，以削减电抗器的有功损耗，并且电抗器的体积小、占地上积小、便于设备在电容器柜内。
选用这种电抗器是即经济，又节能。
2、串联滤波电抗器，电抗器阻抗与电容器容抗全调谐后，构成某次谐波的沟通滤波器。
滤去某次高次谐波，而降低母线上该次谐波的电压值，使线路上不存在高次谐波电流，行进电网的电压质量。
滤波电抗器的调谐度：XL=omega 儿=l/n2XC=AXC式中A—调谐度(％)XL—电抗值(Omega;)XC—容抗值(Omega;)n-谐波次数L—电感值(mu;H)omega;——314各次谐波滤波电抗器的电抗率3次谐波为11.12%5次谐波为4%7次谐波为2.04%11次谐波为0.83%高次谐波为0.53%按上述调谐度配备电抗器，可满意滤除各次谐波。
3、按捺谐波的电抗器，先决条件是需要了解电网的谐波状况，查清周围用电户有无大型整流设备、电弧、炼钢等能发作谐波的设备，有无功用不超卓的高压变压器及高压电机，尽或许实测一下电网谐波的实习量值，再依据实习谐波量来配备恰当的电抗器。
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调谐滤波方案说明
一、单一使用电容器进行无功补偿的危害
1． 当配电系统中存在了感性设备（变压器），容性设备（电容器）就会形成谐振电路。
当发生串并、联谐振时，谐波电流、电压会被放大20倍或以上倍数，这里不用考虑谐波的量，只要存在谐波，谐波电流就有被放大的可能。
谐振点会随着电容投切量的改变而不断改变，放大的谐波电流次数也会改变，随时随刻都可能发生谐振。
这就是我们目前使用的补偿电容器经常鼓肚、爆炸的肯本原因。
2． 用电系统的谐波源是必然存在的（高频整流设备，如可控硅整流器；开关电源等控制系统；各种变频设备，如：大功率中央空调、空调挂机、立柜；电梯；各种影音播放设备；电脑灯具；电动机、水泵；不同容量的UPS 电源等）。
3． 单一使用电容器进行无功补偿，谐波电流会大量流入电容器。
谐波电流都是高频电流。
感抗会随着频率的升高而变大，容抗会随着频率的升高而变小。
（感抗、容抗与频率关系公式如下：）
这样电流会向阻抗小的地方流。
电容器工作时都是满负荷工作的，一旦谐波电流流入电容器，量小会造成过电流，影响电容器使用寿命；量大会直接造成电容器鼓肚甚至爆炸，后果不堪设想。
4． 根据以上几点说明，我们不难看出，串联可以改变谐振点的电C
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抗器进行无功补偿的方案是必要的和必然的，如此的无功补偿设计方案是合理的，是对用户端配电系统的安全负责的。
二、 那么如何解决现存的危机和隐患呢？我们和大家分享一下目前在国际上较为领先的电能质量公司的一些先进技术和产品。
为了提高电容器的使用寿命，为了使电容器从一种消耗品演变成为一种经久耐用的电网设备，很多公司在电容器电压等级、最大过载电流，电抗器耐温度等参数上寻找更合理和安全的指标。
1、目前我们看到的电容器中，我们认为电容器耐压在500V 是比较合理的（电容器的耐压问题，尚在行业中存在异议）。
计算一下电容器耐压在500V ：
谐波电抗器升压电网电容器＋＋＝U U U U
%18400%7400400⨯+⨯+=
V 500=
其中： IEC-60289中对于电网中谐波电压按照3次谐波电压含量为0.5%，5次为6%、7次为5%、11次为3.5%、13次为3%计算。
那么从计算中可以看出，在全面考虑各项指标后，电容器的耐压做到500V 是一种必要和安全的设计。
2、电容器内附熔丝与外附熔丝的区别
电容器选择熔丝保护的形式有内附熔丝与外附熔丝；当选择内附熔丝的电容器时，如果电容器某个单元熔丝发生故障，电容器依然运行，但电容器容量降低，谐振点就会发生偏移，当谐振点偏移到某次谐波
的频率时，就会引起谐波的谐振。
（谐振频率与电容器容抗之间的关系公式如下：）
如：6%电抗器的调谐滤波器组所采用的是内附熔丝电容器，一旦电容器内单元熔丝发生故障，造成电容器容值下降（关键的是，当内附熔丝电容器容值下降时，凭肉眼是无法察觉的！），假设下降三分之一，电容器依然运行时，则依据谐振频率计算公式：
原调谐滤波器组谐振点为： )(20450*6100
Hz =
而容值下降后则为：
)(250*204230320Hz f f ===
'
那么此时调谐滤波器组的谐振频率为250赫兹，等于5次谐波频率，此时一旦系统中产生5次谐波，那么肯定会造成电容器与系统产生串、并联谐振，造成电容器的故障，甚至会引发严重的配电间安全事故。
而外附熔丝是一个电容单体只有一个单元，这个单元损坏，整个电容器就退出工作。
故此不存在上述隐患。
3、电容器最大过载电流如何选择
过载电流含基波电流和谐波电流，电容器运行都是满负荷运行，且谐波负荷容量较大，谐波电流也较大，这样电容器实际工作电流远高于2In。
过载电流导致电容器的金属化聚丙烯膜升温，导致寿命降低。
并且补偿柜中接触器的取值一般为1.3—1.5In，熔断器的取值一般为1.5—2.0In,所以建议应选择过载能力在3In以上的电容器,才能有效保证电容器在系统中正常使用时候的安全性。
4、电抗器温度保护的必要性
电抗器会吸收部分谐波电流并将之以热能的形式散发掉。
所以电抗器的工作温度正常情况下都会达到100摄氏度以上。
当电抗器的温度超过电抗器的温限时，其结构中的绝缘层就会被烧毁，导致相间短路而发生更严重的事故，故调谐滤波电抗器必须设置过温保护功能。
督凯提公司滤波电抗器采用H级绝缘材料，设有170℃的过温度保护，耐温达到180℃。
5、电抗器电抗率的选择
目前常用的6%、7%的电抗器，6%电抗器的谐振点在204Hz，避免4.08次以后谐波不发生谐振，但我们不建议使用，因为它与200Hz 也就是四次谐波非常接近，并且200Hz处于调谐滤波器的容性区域，又非常接近谐振点，一旦有四次谐波，很容易被放大。
偶次谐波比较少见，当整流设备发生故障脉冲数变化时，比如6脉冲变为5脉冲，此时就会产生四次谐波。
7%电抗器的谐振点在189Hz，避免3.77次以后谐波不发生谐振，此时200Hz处于调谐滤波器感性区域，所以不会放大。
所以我们建议选7%以上的电抗器。
6、调谐滤波电抗器必须考虑3、5、
7、11、13次谐波的耐流
调谐滤波器在分流谐波后会流入基波电流和谐波电流，而谐波电流里3、5、7、11、13次谐波的含量最大，所以调谐滤波电抗器要充分考虑3、5、7、11、13次谐波耐流。
7、贴标调谐滤波器与原装进口调谐滤波器的区别
首先可以区分贴标产品的一个重要手段就是判断调谐电抗器，国产电抗器一般都不具备过温度保护功能，而进口原装电抗器都具备此功能；贴标品牌不具备本身品牌的各种认证资质，其后期的服务也不
会受到原产厂家的质量保障！应该选择认证的公司名称与产品商标相符合，认证上的地址即为产品的生产地址的品牌调谐滤波器组。
三、建议方案：
由于大功率中央空调、空调挂机、立柜；各种电机设备；电脑灯具；照明设备等均会产生3、5、7、11、13等各次谐波，为了抑制这些谐波造成对电容器，对高精度仪器甚至对整个电网的影响，我们建议最好采取电压等级为500V电容器串联7%的滤波电抗器抑制上述谐波，保护电容器及其各项设备的正常运行。