无功功率补偿和并联电容器

毕业论文

题目：无功功率补偿和并联电容器专业：

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电力工程系

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目录

摘要

第一章绪论 (1)

1.1无功功率的产生和影响 (1)

第二章无功功率补偿 (2)

2.1无功补偿的原理 (2)

2.2无功补偿的意义 (3)

2.3无功功率补偿装置 (4)

2.4无功补偿容量的确定 (5)

第三章功率因数 (6)

3.1功率因数的提高 (6)

3.3功率因数调整电费 (8)

3.4功率因数的标准值及其适用范围 (10)

第四章电力电容器 (10)

4.1电容器组投入和退出运行 (10)

4.2并联电容器的补偿方式 (11)

4.3并联电容器的接线方式 (11)

4.4电容器组的运行注意事项 (12)

4.5电容器组的运行维护 (13)

第五章风力发电 (13)

5.1风力发电系统无功补偿的重要性分析 (13)

5.2风力发电的无功补偿 (14)

第六章结论与研究展望 (15)

参考文献 (15)

摘要：近年来，随着电网容量增加，对电网无功要求也与日增加。无功电源与有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。电力系统中，应保持无功功率的平衡，否则，将导致系统电压不正常，严重时，将导致设备损坏，系统瓦解。此外，网络功率因素和电压的降低，还将导致网络输送能力下降、输电损耗增大、电气设备不能充分利用等。因此，解决好网络补充问题，有着极其重要的意义。

关键词：无功补偿；功率因数；并联电容器；风力发电；

第一章绪论

1.1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)。其中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。

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场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，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，

只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。

在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：

cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。

第二章无功功率补偿

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。

2.1无功补偿的原理

2.1.1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，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。

2.1.2无功补偿的原则

提高用电单位的自然功率因数，无功补偿分为集中补偿、分散补偿和随机随器补偿。应该遵循：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则。

2.2.1无功补偿的目的

无功功率补偿装置能够提供或吸收感性无功功率，可使电网中输送的无功功率减少，从而达到提高功率因数、提高电压质量、减少电能损耗和提高电网输送电能的目的。

2.1.2无功补偿的意义

加装无功补偿设备后，电力网功率因数的提高，具有一下几个方面的意义：

(1)减少系统原件的容量，换个角度看是提高电网的输送能力。

电气设备的视在功率在补偿后为

S＇=[P2 + (Q- Q C)2]1/2

由公式可知，加装无功补偿后，减少了电网无功输送量，在输送同样的有功功率情况下，设备安装容量可以减少，节约大量有色金属，也节约了投资。

对于运行中的电气设备而言，无功补偿后其中通过的无功功率减小了，有功的输送量提高，使设备容量得到充分利用。

(2)降低网络功率损耗和电能损耗。

当负荷电流流过线路时，其功率损耗为

ΔP=[( P2 +Q2)/U2](R ｘ10-3) （KW）

线路输送的无功由补偿后的Q减少到Q＇时，线路的功率损耗下降，每年的线路上和变压器中的电能损耗也下降。

(3)改善电压质量。

潮流计算得到的线路电压损耗的公式为

ΔU=(PR+QX)/U （V）从公式可以看出，减少线路输送的无功功率，则电压损耗有所下降，改善了电力网和用户的电压质量。可见无功补偿是保证电能质量的重要措施。

2.1.3无功补偿的一般方法

无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。

低压个别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与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。

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负荷而直接控制电容器的投切。

高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。