8—供用电网络无功功率的补偿
供用电系统教案——供配电系统的无功补偿和电压调整
第五章 供配电系统的无功补偿和电压调整5-1 供配电系统的电压偏移与无功平衡一、 电压偏移影响1.电力系统的负荷：电动机、照明设备、电热器具、家用电器、冲击性负荷（电弧炉、轧钢机等）2.所有的用电设备都是以额定电压为条件制造的，最理想的工作电压是额定电压。
3.电压偏移的影响：<1> 对用电设备的影响a ． 异步电动机（电力系统负荷中占较大比重，如起重机、磨煤机、碎石机）转矩与端电压平方成正比。
① 端电压降低太多，使带额定负荷的电动机可能停止，重载电机可能无法起动。
且带负载的电动机电流增大，使绕组温升，加速绝缘老化。
② 电压过高，对绝缘不利。
b ． 白炽灯端电压低于额定电压，会使发光效率和光通量下降。
端电压高于额定电压5％，则寿命会减少一半，但发光效率会提高。
c ． 电热器具 （阻抗值不随电压变化的负荷）电压变化会影响其出力；d ． 精密仪器加工业如电子元件加工业，电压大幅波动会产生大量不合格产品。
综上所述，电压偏移越小越好。
但由于电力系统节点多，结构复杂，负荷分布不均又经常变动，故保证所有节点电压都是额定电压是不可能的。
<2> 对电力系统本身电压降低，使网络中功率损耗和电能损耗加大，可能危及电力系统稳定性；电压过高，电气设备绝缘易受损。
二、电压偏移标准正常情况下：35Kv 及以上 %5± ;10Kv 及以下 %7± ;低压照明 +5％，－10％ ;低压照明与动力混合使用 +5％，－7％事故情况下：电压偏移允许值比正常值多5%，但电压的正偏移不大于10％。
三、 负荷的电压静态特性 static voltage characteristic of load—系统频率一定时，负荷功率随电压变化的关系。
<一> 有功负荷的电压静态特性static voltage characteristic of active load取决于负荷性质及各类负荷所占的比重。
无功补偿原理基础知识详解ppt课件
什么是无功功率
� 从物理概念来解释容性无功功率：由于电容器是贮 藏电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电 压交变时，相应的电场能量也随着变化。当电压增 大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的 电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式贮 藏起来；当电压减小和电场能量减弱时，电容器把 电场能量释放并输回到外面电路中。交流电容电路 不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间 的往复转换。
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什么是功率因数
� 非正弦电路的功率因数：
P=UI1 cosφ 1
Q=UI1sinφ 1
S=UI
此时非正弦电路功率因数为：λ = P = I1 cosΦ
UI I
1
式中：cosφ 1—基波功率因数 I1—基波电流
I—总电流
由上式可以看出：功率因数是由基波电流相移和电 流波形畸变两个因素决定的。总电流可以看成由三 个分量，基波有功电流、基波无功电流和谐波电流 组成。
� 需要注意的是：若电容器的实际运行电压与 电容器的额定电压不一致，则电容器的实际 补偿容量QC1为
QC1 =⎝⎜⎜⎛UUNCW⎠⎟⎟⎞2QNC
式中：UW—电容器的实际运行电压 UNC—电容器的额定电压 QNC—电容器的额定容量
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电容器直接补偿的危害及防范措施
� 随着电力电子技术的飞跃发展，我国的工矿企业中 大量的使用以晶闸管为主要开关器件的整流及变频 设备，这些设备都是产生大量谐波的发源地。我们 在许多工矿企业中，经常遇到这样的情况，无功功 率补偿装置（电容器直接补偿）投入后，供电设备 中的电器件（包括变压器、电抗器、电容器、自动 开关、接触器、继电器）经常损坏，这就是谐波电 流被电容器直接补偿引起的谐波放大后而造成的。
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浅谈配电网络无功补偿
效益。由补偿电容器就地提供无功功率 ， 可避免 由输 电系统传输无功功率 ， 从而降低无功损耗 ， 提供系统 的传输功率及供电系统的效率 。
２ 功率 因数低对供配 电系统 的影 响
功率 因数低 是无 功 功率 大 的表现 ， 功 功 率 无 大会 对系统 造成 如下 影 响 ：
系统 电气设 备 的容 量 必 然要 加 大 ， 就会 增 加 系统 成本 ， 电气设备 利用 率降低 。 使
（ ）供 配 电系 统 的 损 耗 增 加 。从 供 配 电 系 ２
ｌ 无 功 补偿 的 基本 原 理
无 论是 工业 负荷 还 是 民用 负 荷 ， 大多 数 均 为
统功率 损耗 计算公 式 中可看 出 ， 过 系统 的电 流 通 增加 ， 系统 上 的功率也 会增 加 。
圜
建
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供配 电 ・
浅 谈 配 电 网络 无 功 补 偿
盂 坚
（ 中船 第 九设 计研 究院 工程 有 限公 司 ， 海 ２ ０６ ） 上 ０ ０３
摘 要 ： 无功功率常影响到供电系统的效率， 因此需要限制无功功率的大小。分
式。
（ ）在供配电系统 中， １ 只有在 能使负荷使用 要求 得 以满 足 的情 况 下 ， 采 用 同 步 电动 机替 代 才
异步 电动 机工 作 ， 同步 电动 机兼 作 无 功 补偿 设 且
备 ， 时 无 功 补 偿 的 调 节 可 做 到 平 滑 的 自动 调 此 节 。专 为无 功补 偿 而 设 的 同 步 电动 机 称 为 同 步 调相 机 ， 由于 投资 和损 耗 较 大 ， 不 便 于维 护 、 又 检 修 ， 配 电系 统 中很少 采用 这种 补偿 方式 。 供 （ ）采 用并 联 电容 器 补 偿 是 目前 供 配 电 系 ２ 统 中普遍 采用 的一 种 无 功 补偿 方 法 ， 叫移相 电 也
无功功率补偿投切原理
无功功率（reactive power ）：无功功率是按电磁感应原理工作的某个交流供用电设备和交流电源之间的能量交换，这种能量互换的最大值称为无功功率。
这部分能量是用电器工作所必须的，但不能转换为我们所需要的能量，如机械能和热能。
为了形象的描述电源利用的程度，我们提出了功率因数的概念，功率因数就是电路中有用功率和视在功率（电源总功率）的比值。
由此可见，提高电网的功率因数对国民经济发展的重要意义。
功率因数的提高，能使发电设备的容量得到充分利用，减少线路电流和功率损失。
无功补偿原理：通常我们用来提高功率因数的方法就是补偿法。
即采用能够提供无功功率的装置来补偿用电设备所需的无功功率，降低电源的功率损失，提高功率因数，采用电力电容器来补偿用电设备所需无功功率的方法，称为电容无功补偿法。
这是由于理想的电容器在电路里是不消耗电能的，它只是从电源吸收电能转换成电场能，再把电场能转换成电能还给电源，完成它与电源之间的能量互换，因此电容上的功率也是无功功率，它的无功功率是由于电容上的电流I超前电压90°引起的，而我们的用电设备大多数都是感性负载，其工作时由于电流滞后引起的无功功率刚好与电容引起的无功功率相反。
所以我们可以利用电容工作时产生的无功功率来补偿用电设备在工作时消耗的无功功率。
电容投切无功补偿简介：通过以上分析我们知道在电路中接入电容可以为设备提供无功功率，提高功率因数。
由于我们的设备不可能是纯容性或纯感性的，且设备运行的状态也是不可预知的，如开、关机，或开机时不同工作状态所需要的无功功率都不相同。
当补偿器提供的无功功率大于设备所需时，也会对电网造成极大影响。
所以我们需要适时的调整无功功率的补偿来匹配设备所需的无功功率，即电容组投切方式。
电容组投切的时机和数量则由专用控制器决定，而电容组容量一般选择系统额定容量的15%~40%。
电容投切无功补偿装置组成及其技术要点：电容器：选用优质自愈式并联电容器，可按不同容量灵活编码组合，投切级数多，大容量补偿可一次到位。
低压无功补偿计算公式
低压无功补偿计算公式在电力系统中，无功功率是指在交流电路中，电压和电流之间存在一定的相位差，导致电能来回转换而没有实际的功率输出。
而无功功率对于电网的稳定运行和功率因数的控制具有重要意义。
为了解决电网中无功功率的问题，可以采用无功补偿装置来调节电路中的无功功率，提高功率因数，减少能源损耗。
低压无功补偿是指在低压电网中采用无功功率补偿装置来改善电网的无功功率问题。
在实际应用中，我们需要根据电路参数和运行情况来计算需要补偿的无功功率，进而确定无功补偿装置的容量和工作模式。
下面我们来介绍一下低压无功补偿计算公式。
在低压电网中，无功功率的补偿可以采用静态无功功率补偿装置，比如无功功率补偿电容器。
静态无功功率补偿装置的容量大小需要根据电网的无功功率需求来确定，而无功功率的计算公式可以通过电压、电流和功率因数之间的关系来进行推导。
一般来说，低压电路中的无功功率可以通过以下公式来计算：无功功率=电压×电流×sin(相位角)，其中电压和电流是指电路中的有效值，相位角是电压和电流之间的相位差。
根据这个公式，我们可以计算出电路中的实际无功功率值。
在实际应用中，为了提高电网的功率因数，我们需要补偿一定量的无功功率，使得整个电路的功率因数接近于1。
因此，根据实际的无功功率值，我们可以计算出需要补偿的无功功率量，进而确定无功功率补偿装置的容量大小。
总的来说，低压无功补偿计算公式是根据电路中的电压、电流和功率因数之间的关系来进行推导的。
通过计算出电路中的实际无功功率值，我们可以确定需要补偿的无功功率量，进而确定静态无功功率补偿装置的容量。
通过合理配置无功功率补偿装置，可以有效改善电网的功率因数，提高电网的稳定性和可靠性。
电网中无功功率补偿研究
ｆ １ 变 压 器 消 耗 的 无 功 功 率 一 般 约 为 其 额 定 容 量 的 ｌ ％ ～ 上 所 带 机 械 负 荷 的 大 小 ． 而 无 功 功 率 取 决 于 转 子 中 的 励 磁 电 流 大 ２ Ｏ
在 定 吸 无 在 定 １ ， 的 空 载 无 功 功 率 约 为 满 载 时 的 １３。 因 而 ， 了 改 善 电 力 系 小 ， 欠 励 状 态 时 ， 子 绕 组 向 电 网 ” 取 ” 功 ， 过 励 状 态 时 ， ５％ 它 ／ 为 送 无 对 统 和 企 业 的 功 率 因 数 ． 压 器 不 应 空 载 运 行 或 长 期 处 于 低 负 载 运 行 子 绕 组 向 电 网 ” 出 ” 功 。 因 此 ， 于 恒 速 长 期 运 行 的 大 型 机 构 设 变
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● Ｉ
Ｌ
电 网 中 无 功 功 率 补 偿 研 究
◆ 文 ／郭 小会
中国； 技 术企 生
【 要】 摘
根 据 用 电设备 的 电磁 感 应 工作 原 理 ， 分析 了影 响 功 率 因数 的 主要 因素 ， 出了补 偿 的一 般 方 法。 提
状态。
备 可 以 采 用 同 步 电 动 机 作 为 动 力 。 异 步 电 动 机 同 步 运 行 就 是 将 异 步
使 ｆ ）供 电 电 压 超 出 规 定 范 围 也 会 对 功 率 因 数 造 成 很 大 的 影 响 。 电 动 机 三 相 转 子 绕 组 适 当 连 接 并 通 入 直 流 励 磁 电 流 ， 其 呈 同 步 电 ３ 当 供 电 电 压 高 于 额 定 值 的 ｌ ％ 时 。 于 磁 路 饱 和 的 影 响 。 功 功 率 动 机 运 行 ． 就 是 ” 步 电 动 机 同 步 化 ” Ｏ 由 无 这 异 。 将 增 长 得 很 快 。 有 关 资 料 统 计 ， 供 电 电 压 为 额 定 值 的 １Ｏ 时 ， 据 当 ｌ％
配电网无功补偿
配电网无功补偿摘要：随着社会进步、科技的发展，电力企业在如何更好地满足用户不断提高的用电需求同时，还要对用户电网进行更全面的管理、监控，提高供用电的安全可靠性，保证用户设备和配电网的安全运行，降低能量损耗。
在这个过程中，将有各种新技术、新设备发展起来，未来的无功补偿技术将会更加合理和经济有效。
关键词：无功功率产生；无功补偿现状；发展趋势一、配电网无功功率的产生在交流电力系统中，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）在需要有功功率的同时还需要无功功率，其大小和负荷的功率因数有关；由此可见，无功功率在输、配电线、变压器中的流动会增加有功功率损耗，产生电压降落。
二、低压配电网无功补偿的含义及现状低压配电网中的无功补偿是对低压配电网中的无功功率进行补偿的措施，旨在提高低压配电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善低压配电网的供电环境。
低压配电网中的无功补偿通过选择合适的补偿方法和补偿装置，可以最大限度的减少低压配电网的损耗，使电网质量提高，减少电压波动和降低谐波，从而提高电压稳定性和电能质量。
目前低压电网无功补偿普遍采取在配电房集中补偿、分散就地补偿和个别补偿三种方式。
无功信号的采集使用单相信号，利用三相电容器进行三相共补：现在控制信号采集一般在单相上进行，这种方式不能满足三相负荷量在同一时间不同变化要求。
三相共补偿方式适用于负荷主要是使用三相负载的地方，如工业开发区的工业用电。
多采用集中补偿和就地补偿，即随机补偿。
但对于当前的负载主要为居民用户，由于电源接入点不同和用电负荷不同，三相负荷很可能不平衡，各相无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。
无功控制物理量多用电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。
低压电网的无功补偿
低压电网的无功补偿摘要：近年来，电力负荷增长迅速，造成电力供应紧张的现象，部分省市甚至出现拉闸限电，这对供电公司来讲，尽可能提高输配电设备的能力显得尤为重要；电力用户对电能的质量要求不断提高；减少电费开支、降低生产成本始终是电力用户一个目标。
这些都对提高功率因数提出了迫切的要求。
功率因素是反映电源输出的视在功率有效利用程度的一个基本概念，是用电设备的一个重要指标。
提高用户的功率因数，对于提高电力运行的经济效益和节约电能都具有重要意义。
由于目前我国在配网中普遍采用的变电所低压母线集中补偿和配电变压器低压侧集中补偿等方式，不能补偿低压电网中大量的无功损耗。
本文针对低压网的特点，从工程实际出发，提出了低压线路无功补偿方式及灵敏度分析法与无功分量直接分析法两种计算方法，以确定补偿电容的最佳安装位置和容量，并讨论了实际应用中电容器的在线动态控制。
计算表明，在低压线上投入无功补偿后，大大降低了线损，经济效益显著，可以推广采用。
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，导致电网中出现大量的无功电流。
无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。
因此采用无功补偿，提高功率因数、节约电能、减少运行费用、提高电能质量是很有效的措施。
本文对无功补偿的种类、特点、作用以及实际应用中所产生的经济效益等进行了论述。
关键词: 低电压；无功补偿；节电技术；功率因数；经济效益论文类型：调研报告1 绪论1.1 电力客户功率因数的现状在数值上，功率因数就是有功功率和视在功率的比值，既cosΦ=P/S。
要提高功率因数，就必须尽可能地减少无功功率在使用过程中的消耗。
功率因素提高后，可以减少输送电流，减少设备的成本，提高设备资源的利用率，减少资源的浪费。
而功率因数降低，会使线路的电压损失增加，结果负载端的电压下降，严重影响电动机、空调及其它用电设备的正常运行。
特别是在用电高峰季节，功率因数太低，会出现大面积的电压偏低，对工业生产带来很大损失，并严重影响居民的正常生活。
无功补偿的意义及补偿方式
无功电力应就地平 衡 ， 用户应 在提高用电 自然功率 因数的基础上 ， 设计和安装无功补偿设备， 并做到随
其负荷和电压变动及 时投入或切 除， 防止无 功倒送 而对设备造成危害。
３４ 无功 补偿 可 改善 电压 质量 ．
Ｐ
配电网中无功补偿设 备的合理配置 ， 电网的 与 供 电电压 质量 关 系十分 密 切 。合 理 安装 补 偿 设备 可 以改 善 电压线
斌 （９６ ， ， １７ 一）男 贵州贵阳人 ， 工程师 ， 电气 主要从事 电气设计工作 。
贵 州 化
・
工
３ ・ ２
Ｇ ｉ ｏ Ｃ ｅ ｉａ ｎ ｕ ｔ ｕｚ ｕ ｈ ｍ ｃｌ ｄ ｓ ｙ ｈ Ｉ ｒ
２１ ０ １年 ８月 第３ ６卷 第 ４期
证。
式中 ： 补偿后的有功功率 （Ｗ）Ｐ一 Ｐ一 ｋ ； 补偿前 的有功功率（ Ｗ） ｃｓ ｋ ；ｏｑ 一补偿后 的功率 因数 ；ｏｃ ） ｃｓ ｐ
少， 所需配电变压器的容量 ＡＳ 也相应减少 ， ＡＰ可
提高功率因数 ， 从而节约电能 ， 对提高运行质量具有
非常重要 的意义。
由下式计算 ； ，
△Ｓ＝Ｓ—Ｓ ＝Ｐ １ ｃｓ １ （ ／ ｏ￣一Ｉ ｃ ｓ １ （ Ｖ ／ ｏｑ ） ｋ Ａ） ）
式中： 补偿后 的视在功率（ Ｖ ； 补偿 ｓ一 ｋ Ａ） Ｓ一 前的视在功率 （Ｖ ；ｏ ）一补偿后 的功 率 因数 ； ｋ Ａ） ｃｓ ｑ ｃｓ） ｏｑ一补偿 前 的功 率 因数 。 （） ３ 安装无 功补偿设备 ， 可使发 电机 多发有 功 功率 。系统采取无功补偿后 ， 使无功负荷降低 ， 发电 机就可少发无功 ， 多发有功 ， 充分达到铭牌 出力。
农村配电网常用无功补偿方式
功功 率 。如果 补 偿 容 量 Ｑ ＞ Ｑ ， 在 配 电 变 ０则
压 器功率 接 近空 载时造 成过 补偿 ， 而且 理论 分 析 、 试 验 以及 运行 经 验 均表 明 ， 出 现配 电变 压 器非 当 全相 运行 时 ， 易产 生铁磁谐 振 。因此推 荐 选用 Ｑ
补 偿 ） 。
般 将 随器补 偿 的电容 器安装 在 配 电变压 器
的低 压控 制 箱 内。对 于 １ ０ ｋ ０ ＶＡ 及 以上 的 配 电 变压 器采 用在 配变 处安装 电容器 自动 投切补 偿装
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２ ０ 年第 ５期 ０６
供 用 电
损耗 占供 电量 比例较 大 。随器 补偿 由于补 在低 压 侧， 故接 线 简 单 、 维护 管 理 方便 、 可有 效 地补 偿 且
２ 农 村 配 电网 负 荷 与 电 网 结构 的 特 点
目前 ， 农村 配 电 网无 功 负荷 主要 有 三部 分组
成 ： 配 电变压器 的空 载无 功功率 损耗 ； ① ②农 网 中
配 电变压 器 ， 遍 存 在 “ 马拉 小 车 ” 象 。在 负 普 大 现
荷低 谷 时接近 空 载 ， 电 变 压器 在 轻 载 或 空 载 时 配
的无 功负 荷 主要是 变压 器 的空载励 磁 无功 。
配 电变压 器空 载无 功损 耗是农 网无功 负荷 的
主要 部分 。对 于 轻 负 载 配 电变 压 器 而 言 ， 这部 分
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５ ２
供 用 电
第２ ３卷第 ５期
２０ ０ ６年 １ Ｏ月
农 村 配 电 网常 用 无 功补 偿 方 式
田 以 霖
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《供用电网络与设备》教学设计
学校：大连市经济贸易学校授课班级：13级32班
35kV 及以上电压供电的负荷： ±5％；
• 低压照明负荷： ＋5％ －10％； • 农村电网（正常）： ＋7.5％ －10％； • 农村电网（事故）： ＋10％ －15％；
在事故状态下，由于电力系统部分设备退出运行，电压损耗比正常大。
考虑故障时间较短，电压偏移允许比正常值再多5％，但电压的正常偏移不应超过10％。
维持系统电压正常水平
整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示：
系统无功负荷(包括无功损耗)静态电压特性如图所示:
要控制电力系统在额定电压运行，就要控制电力系统中无功电源发出的无功功率等于电力系统负荷在额定电压时消耗的无功功率。
结论：维持电力系统电压在允许范围之内变化是靠控制电力系统无功电源的出力实现的。
发电机
发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。
发电机的工作方式：
发电机供给的无功功率不是无限可调的，当发电厂距用户较远时，无功功率所引起的线损较大，在这种情况下，则应在用户中心设置补偿装置。
课堂练习：学生阅读教材，巩固本节课所学的知识。
课堂小结：学生总结本节课的收获 布置作业：练习计算。
响。
学生对不懂的知识提出自己的问题，教师给予解答。
对公式进行分析。
了解图像的意义。
得出结论
学生练习学生听讲，提出问题电压对电力用户的影响 G L 111
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i j k i j k Q Q Q ∑====+∆∑∑∑。