无功功率补偿精选(九篇)
第1篇：无功功率补偿范文
关键词：功率因数 无功功率 有功功率
0 引言
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示，我们可以用以下几项来介绍功率因数的重要性，及提高功率因数的方法。
1 有功功率和无功功率
企业的用电设备大部分都用电磁感应原理来工作的，比如：变压器、电焊机、电磁感应式电动机等等，它们都是靠电能转化成电磁能再转化为电能或机械能来实现的能量转换，这样，用电设备就必须从电网上吸收两种能量，一部分能量用于做功，即前边提到得机械能或热能，这部分能量大部分是为了满足生产和生活的需要，称为有功功率。另一部分能量用来产生交变磁场，它是变压器、电焊机或电感线圈形成能量转换和传输的介质，没有了磁场，就没有了传输能量的介质，从而使能量只能在电源或用电设备内部消耗，而不能对外传输，不能对外做功，这部分功率叫做无功功率。无功，顾名思义就是无用功，其实它并不是没有用，没有它，任何能量都只能自己消耗，不能传输，然而它确实在能量转换的过程中没有转换成其它能量，所以叫作无功功率。有功功率和无功功率都是电能运用所必须的，若有功功率不足，就不能满足用电负荷的需要，会将电网电压拉低，系统发电机的转速变慢，发电频率降低，影响用电质量，威胁发电厂和各用电设备的安全。若无功功率不足，系统电压也会降低，电流将会升高，电机过流过热，会导致用电设备绝缘破坏，甚至烧毁。
2 功率因数
功率因数是衡量企业供电系统电能利用程度及电气设备使用状况的一个具有代表性的重要指标之一，通常使用cosφ表示。一个供电设备的供电容量通常是用视在功率表示，字面意思就是我们所能看到的功率，即表见功率，但不是真实功率，它的真实功率是由视在功率和功率因数的乘积决定的。所以说功率因数是一个非常重要的供电指标，而视在功率是由有功功率的平方与无功功率的平方和，开跟号得到的。视在功率确定后，有功功率分量高就称为功率因数高，有功功率分量低就称为功率因数低，有功功率和无功功率都是靠发电机发出的，然而用电设备所需要的功率会因设备的感性和容性不同而不同，当用电设备是感性时，用电设备的电压会超前电流90°；当用电设备是容性时，电流超前电压90°，两个分量将在一条直线上，但方向相反，用电设备中感性的居多，所以这就需要一个容性的负荷进行无功补偿了。
3 有功功率和无功功率的三角关系
上述讲的有功功率和无功功率可以用直角三角形的关系来描述：三角形的两条直角边，一个表示有功功率，一个表示无功功率，它们的斜边就是视在功率，有功功率和视在功率之间的夹角就是功率因数角，功率因数角的余弦值就是功率因数。无功功率越少，功率因数角就越小，它的余弦值就越大，有功功率和视在功率就越接近，也就是说，能量的转换效率也就越高。这就提出了一个问题，怎样减少发电机的无功输出？或者说怎样减少感性负何的无功吸收？
4 提高功率因数的意义
由上述3可以看出，要使发电厂和供电所更有效利用资源进行电能的转换和传输，就必须合理的进行有功功率和无功功率的分配，在无功功率配置合理的情况下，尽量的多发有功，减少无功功率的输出。那就要提高用电设备的功率因数。当供电系统中输送的有功功率维持恒定的情况下，无功功率增大即功率因数的降低，就会引起：①系统中输送的总电流增大，使电气元件，如变压器、电抗器、导线等容量增大，从而扩大了企业投资；②由于无功功率增大，造成输电电流增大，从而也会增大供电设备的有功损耗；③因为系统中的总电流增大，所以电压损失增大，造成调压困难；④对发电机来说，转子温度升高，发电机达不到预期出力；⑤由于系统电流增大，系统电压降低，会造成其他设备不能正常出力。所以，我们必须提高供电系统的功率因数。
5 提高功率因数和无功补偿
企业 的感性负荷大部分是异步电动机，运行时要消耗一定的无功功率，使得电动机和输电线路的电流增大，如果给电动机增加就地补偿电容，不但可以使线路及配电装置的输送电流减小，而且还可以减少有功损耗，减少初期的投资容量。下面给出异步电动机的无功补偿 计算 公式，以供大家 参考 ：
设补偿前电动机的无功功率为q1，补偿电容器后的无功功率为q2，则补偿电容器的无功功率为:
qc=q1-q2=p1(tanφ1-tanφ2)=
式中：p1、p2为电动机运行时输入/输出的有功功率，η为电动机运行时的效率，φ1、φ2为电容器补偿前后的功率因数角。
补偿前的功率因数：cosφ1=(cosφe)1/k ，式中：cosφe为电动机额定负载时的功率因数，可从产品目录中查得，k为电机定子电流负载率，k=i1/ie，其中i1为电机运行时的实测定子电流（a），ie为电机的额定电流（a）。
补偿后的功率因数一般是0.95左右，如果再高，投入的成本太大，不 经济 ，确定了所需补偿的无功功率qc之后，那么补偿电容量c= 式中：f为电源频率（hz），ue为电机额定电压（v），qc为电容补偿的无功功率（var）。
注意：个别补偿的电容容量应根据电动机的功率、负载率及电网情况适当考虑，避免过补偿或欠补偿状态的出现。
6 补偿方式
工业 企业中常用的电容器补偿方式大概有三种：集中补偿、分组补偿和单个补偿。企业电力系统的补偿方式的选择，要视企业的具体情况而定。比如：从无功就地平衡来说，单个补偿的效果最好（单个补偿应用于大容量、长期运行、无功功率需要较大的设备，或者输电线路较长的设备，不便于实现分组补偿的场合，这种方式可以减少配线电流，导线截面，配电设备的容量），不论采取什么样的补偿方式，补偿电容必须选择适当，而这一切都是为了提高电力系统的功率因数。
7结束语
根据功率因数进行的无功补偿可以有效的提高设备的利用效率，减小了企业的初期投资，对企业供用电的稳定性有着深远的意义。
第2篇：无功功率补偿范文
论文关键词:无功补偿技术;作用;现状;发展趋势
无功功率补偿装置的主要作用是:提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗,稳定电压,提高供电质量。在长距离输电中,提高系统输电稳定性和输电能力,平衡三相负载的有功和无功功率等。
一、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,物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值,相应减少电费:
(1)高压供电的用电单位,功率因数为0.9以上。
(2)低压供电的用电单位,功率因数为0.85以上。
(3)低压供电的农业用户,功率因数为0.8以上。
2、降低系统的能耗
功率因数的提高,能减少线路损耗及变压器的铜耗。
设R为线路电阻,ΔP1为原线路损耗,ΔP2为功率因数提高后线路损耗,则线损减少
ΔP=ΔP1-ΔP2=3R(I12-I22)(1)
比原来损失减少的百分数为
(ΔP/ΔP1)×100%=1-(I2/I1)2.100%(2)
式中,I1=P/(3U1cosφ1),I2=P/(3U2cosφ2)补偿后,由于功率因数提高,U2>U1,为分析方便,可认为U2≈U1,则
θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)
当功率因数从0.8提高至0.9时,通过上式计算,可求得有功损耗降低21%左右。在输送功率P=3UIcosφ不变情况下,cosφ提高,I相对降低,设I1为补偿前变压器的电流,I2为补偿后变压器的电流,铜耗分别为ΔP1,ΔP2;铜耗与电流的平方成正比,即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2,认为U2≈U1时,即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知,功率因数从0.8提高至0.9时,铜耗相当于原来的80%。
3、减少了线路的压降
由于线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减小,有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机起动。
二、我国电力系统无功补偿的现状
近年来,随着国民经济的跨越式发展,电力行业也得到快速发展,特别是电网建设,负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升,也使电网中无功功率不平衡,导致无功功率大量的存在。目前,我国电力系统无功功率补偿主要采用以下几种方式:
1.同步调相机:同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表,它虽能进行动态补偿,但响应慢,运行维护复杂,多为高压侧集中补偿,目前很少使用。
2.并补装置:并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置,但电容补偿只能补偿固定的无功,尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化,但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节,不能实现无功的平滑无级的调节。
3.并联电抗器:目前所用电抗器的容量是固定的,除吸收系统容性负荷外,用以抑制过电压。
以上几种补偿方式在运行中取得一定的效果,但在实际的无功补偿工作中也存在一些问题:
1.补偿方式问题:目前很多电力部门对无功补偿的出发点就地补偿,不向系统倒送无功,即只注意补偿功率因素,不是立足于降低系统网的损耗。
2.谐波问题:电容器具有一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏;并且由于电容器对谐波有放大作用,因而使系统的谐波干扰更严重。
3.无功倒送问题:无功倒送在电力系统中是不允许的,特别是在负荷低谷时,无功倒送造成电压偏高。
4.电压调节方式的补偿设备带来的问题:有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的,线路电压的波动主要由无功量变化引起的,但线路的电压水平是由系统情况决定的,这就可能出现无功过补或欠补。
三、无功功率补偿技术的发展趋势
根据上述我国无功功率补偿的情况及出现的问题,今后我国的无功功率补偿的发展方向是:无功功率动态自动无级调节,谐波抑制。
1.基于智能控制策略的晶闸管投切电容器(TSC)补偿装置
将微处理器用于TSC,可以完成复杂的检测和控制任务,从而使动态补偿无功功率成为可能。基于智能控制策略的TSC补偿装置的核心部件是控制器,由它完成无功功率(功率因数)的测量及分析,进而控制无触点开关的投切,同时还可完成过压、欠压、功率因数等参数的存贮和显示。TSC补偿装置操作无涌流,跟踪响应快,并具有各种保护功能,值得大力推广。
2.静止无功发生器(SVG)
静止无功发生器(SVG)又称静止同步补偿器(STATCOM),是采用GTO构成的自换相变流器,通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功,进行无功补偿,若控制方法得当,SVG在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件,谐波含量小,同容量占地面积小,在系统欠压条件下无功调节能力强,是新一代无功补偿装置的代表,有很大的发展前途。
3.电力有源滤波器
电力有源滤波器是运用瞬时滤波形成技术,对包含谐波和无功分量的非正弦波进行“矫正”。因此,电力有源滤波器有很快的响应速度,对变化的谐波和无功功率都能实施动态补偿,并且其补偿特性受电网阻抗参数影响较小。
电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型。目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、LC滤波器混合使用及注入电路方式,目前并联型占实用装置的大多数。
4.综合潮流控制器
第3篇：无功功率补偿范文
关键词：电网；无功率；补偿器；发生器
中图分类号：TM247 文献标识码：A
一、目前我国配电网无功补偿的状况
配电厂受自然环境、居民区等问题制约，所以远离电力负荷中心，尽管建于负荷附近位置，由于单机容量的变大，发电机额定功率因数也随着变大，因此电网所接受的无功功率变小，仅由发电机提供的无功功率满足不了配电网对无功功率的需求，所以无功功率补偿设备的作用尤其重要。配电系统的无功功率补偿方法有以下几种：（1）同步调相机：目前很少利用，它是无功补偿设备最前期的典型代表，具有动态补偿功能，其反应慢，工作维护麻烦，一般表现为高压侧集中补偿。（2）并补装置：并联电容器是无功补偿中用于无功补偿最多的装置，但是电容的补偿只限于补偿固定的无功装置，虽然电容分组投切优于固定电容器补偿方法，并且更能适应负载无功的动态表现，但其补偿方法仅是一种有级无功调节，实现不了无功平滑的无级调节功能。（3）并联电抗器：现今我国电抗器容量都是固定的， 主要用于抑制过电压与除吸入系统容性的负荷。以上三种补偿措施在运行工作中取得较好的效果，但实际工作中存在以下问题：（1）谐波问题：电容器具备抗谐波功能，但谐波值一旦过大，会影响电容器使用寿命；但由于其对谐波具有放大功能，所以会使系统的谐波，受到更严重干扰。（2）无功的倒送问题： 电力系统中不能出现无功倒送，在负荷值低时，无功倒送会使电压偏高。（3）电压调节措施的补偿装备产生的问题：某些无功补偿装备主要是由电压定其无功的投切量，线路电压的波动与无功量变化有关，但线路的电压是根据系统变化而决定的，这就造成无功欠补或过补的出现
二、无功的补偿措施
并联电容器是无功补偿的一种表现方法。按照达到的补偿效果的不同与系统负载情况的不同，根据不同安装地扯，无功补偿可分为分单元补偿、集中补偿与就地补偿三种。下面分析无功补偿方法特点。（1）线路的分布补偿。线路的分布补偿为高压补偿的一种表现，为实现无功就地补偿功能，就要在电力线路上安装并联电容器，具有成本低、降损、高效等特点，并且安装简捷，低事故，维护工作容易，尤其是用于较长线路与多负荷供电点的线路上。所以，配电线路上组装并联电容器补偿，在社会发展中得到广泛的应用。（2）变电站的高压集中补偿。高压集中补偿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。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身有一定高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并起到一定补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高用户功率因数，避免功率因数降低导致电费增加。同时便于运行维护，补偿效益高。电容器组安装容量一般为10000kvar或更小，放置方法可设有专门室外布置或电容器室。由于变电站的补偿，对农网降损作用有限，下级补偿不够时，其是确保总受电端功率因数，是否能达到考核标准的一种有效补偿方法。高压集中补偿为无功平衡的一个主要构造，很多企业，特别是存在较多高压负载时，如：电炉、变压器等。其补偿特点有电压较高、补偿容量较大，比低压大很多。（3）变压器的低压母线补偿。变压器低压母线补偿，是以无功补偿投切装置充当控制保护装置，把低压的电容器组补偿于大型用户0.4kV母线上的补偿技术，较多表现为动态补偿。其补偿措施限于补偿线路的无功负荷，基荷段，补偿容量过大时，在负荷出现低谷时，其无功会倒送，会使电压升高和增加网损可能，对其他设备和电容器的正常运行造成影响。所以不能用低压母线补偿，取代下级补偿，如果在下级补偿处于完善的状态时，便能够除去线路补偿。（4）低压用户的分散补偿。低压用户的分散补偿主要为低压随机补偿，其方法是将低压补偿的电动机绕组与电容器组直接并接好，用一套保护装备与刀闸控制，将电动机同时投切，此方法为静态补偿。
三、无功补偿装置
静电电容器、同步电机、静态无功补偿器以及静态无功发生器，通常把这几种装备称为无功补偿装备。目前我国指的静态无功补偿装备，主要指采用晶闸管无功补偿设备的方法，有以下几类：
1 具有饱和电抗器的无功补偿装备功能
其主要装置分为可控饱和电抗器与自动饱和电抗器无功的补偿装置。可控饱和电抗器是以改变控制绕组工作时电流的控制铁心的饱和数据，使工作绕组的感抗改变，而进一步控制无功电流值。自动饱和电抗器的无功补偿装置采用电抗器的主要功能来稳定电压，再用铁心的饱和功能，而控制吸入或发出的无功功率数据。
2 静态无功补偿装置
静态补偿器的功能是持续而快速地控制无功功率，根据吸入或放出无的功功率来控制，其所连接输电节点的电压。静态无功补偿装备，由晶闸管所控制投切电容器及电抗器组合成，可分为晶闸管投切电容器与晶闸管控制电抗器两种补偿装置方法。⑴晶闸管控制电抗器由单个电抗器与两个相互反向并联而成的晶闸管相串联，三相接成的三角形。具有TCR型的补偿器，灵活性大，反应迅速，目前我国工业企业和输电系统中应用广泛。⑵晶闸管投切电容器由两个相互反向并联的晶闸管，而将电容器从电网中连接断开或并入电网，而串联的小电抗器，主要用来抑制电容器，投入电网工作时可能产生对电流的冲击。
3 新型静态无功发生器
静态无功发生器构造是一个电压源型逆变器，由可断开与关闭的晶闸管控制通断，把电力系统的电压同步与电容上的直流电压转换而成的三相交流电压，再把变压器和电抗器并联连接入配电网。控制好逆变器输出电压，灵活改变工作状态，让其处于感性、容性或没负荷的状态。
参考文献
第4篇：无功功率补偿范文
【关键词】无功功率补偿；经济效益
引言
在电机、电力系统用电设备中无功功率消耗和有功功率相比超出很多电能，造成了不必要的极大浪费。从这一角度出发，如果采用无功补偿，来提高功率因数，则可以很有效地节约电能、减少运行费用。电容补偿又叫做无功补偿或者功率因数补偿。电感性的无功功率通常存在于电力系统的中正在运行的用电设备，极大地造成了电源容量使用效率微弱，能够改良的方式是在系统中添加电容。当前无功补偿大致分为以下几类（1）集中补偿（2）组合就地补偿(分散就地补偿)（3）单独就地补偿。这几种补偿方式都有各自的特点，如何运用要因地制宜，具体情况具体分析，否则反而会带来不必要的浪费。
1 无功功率补偿的作用
1.1 降低系统的能耗
功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。当功率因数从0.8提高至0.9时，可知有功损耗降低21％左右。在输送功率P= 3UIcosφ不变情况下，cosφ提高，I相对降低，功率因数从0.8提高至0.9时，铜耗相当于原来的80％。
1.2 减少了线路的压降
由于线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高)，有利于大电机起动。
1.3 增加了供电功率，减少了用电贴费
对于原有供电设备来讲，同样的有功功率下，cosφ提高，负荷电流减小，因此向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备，发挥了设备的潜力。对于新建项目来说，降低了变压器容量，减少了投资费用，同时也减少了运行后的基本电费。
2 电容补偿在技术上应注意的问题
应注意以下问题：
(1)防止产生自励
采用电容器就地补偿电动机，切断电源后，电动机在惯性作用下继续运行，此时电容器的放电电流成为励磁电流，如果电容过补偿，就可使电动机的磁场得到自励而产生电压。因此，为防止产生自励，可按下式选用电容QC=0.93UI0
(2)防止过电压
当电容器补偿容量过大，会引起电网电压升高并会导致电容器损坏。我国并联电容器国标规定：“工频长期过电压值最多不超过1.1倍额定电压。”因此必须符合QC< 0.1Ss的条件。
(3)防止产生谐振。
(4)防止受到系统谐波影响。
对于有谐波源的供电线路，应增设电抗器等措施，使谐波影响不致造成电容器损坏。
3 电容补偿控制及安装方式的选择
3.1 电容补偿方式的选择
采用并联电容器作为人工无功补偿，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡，即低压部分的无功宜由低压电容器补偿，高压部分的无功宜由高压电容器补偿。对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，宜就地补偿。补偿基本无功的电容器组宜在配变电所内集中补偿，在有工业生产机械化自动化程度高的流水线、大容量机组的场所，宜分散补偿。
3.2 电容器组投切方式的选择
电容器组投切方式分手动和自动两种。
对于补偿低压基本无功及常年稳定和投切次数少的高压电容器组，宜采用手动投切；为避免过补偿或轻载时电压过高，易造成设备损坏的，宜采用自动投切。高、低压补偿效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。
3.3 无功自动补偿的调节方式
以节能为主者，采用无功功率参数调节；当三相平衡时，也可采用功率因数参数调节；为改善电压偏差为主者，应按电压参数调节；无功功率随时间稳定变化者，按时间参数调节。
4 电动机就地补偿电容器容量确定
就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流，因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件。负载率越低，功率因数越低；极数愈多，功率因数越低；容量愈小，功率因数越低。但由于无功功率主要消耗在励磁电流上，随负载率变化不大，因此应主要考虑电动机容量和极数这两个参数，才能得到最佳补偿效果。
5 电容补偿的工程实例应用
以某大型项目中能源中心为例，该项目设备装机容量约为21000多千瓦，其中高压电动机设备容量为5400多千瓦，其他低压设备容量为5000多千瓦。供电电源的电压等级为10kV。本着“节能、高效”的方针，初次尝试了采用燃汽轮机发电机组自发电，冷、热、电三联供，做到汽电共生，实现能源综合利用。经过经济分析，采用10kV作为高压电动机的供电电压等级，投资较省，同时亦减少变电环节，也就减少了故障点。根据负荷计算，共采用六路10kV电源，分别对高压电动机直配。
在这个项目中，高压电动机主要用于空调系统中的中央空调机组，以及主机的外部设备——冷冻水循环泵和冷却水循环泵多台设备。这些设备单机容量很大，离心机组单机最大达2810kW(共5台)，小的870kW(共4台)，冷冻水循环泵单机560kW(共9台)，冷冻水循环泵单机亦有380kW(共3台)，自然功率因数在0.8左右。如果在10kV配电室集中补偿电容，不采用高压无功自动补偿的话，如此大容量的电动机起、停会使10kV侧功率因数不稳定，有可能造成过补偿，引起系统电压升高。同时，从配电室至冷冻机房高压电动机的线路最近50m，最远140m，线路损耗相当可观，综合考虑到高压自动补偿元件、技术、价格均要求高，因此采用高压电容器就地补偿，与电动机同时投切。高压电容器组放置在电动机附近。这些电动机采用自耦降压起动方式，高压就地补偿装置以并联电容器为主体，采用熔断器做保护，装设避雷器用于过电压保护，串联电抗器抑制涌流和谐波。这样做，不仅提高了电动机的功率因数，降低了线路损耗，同时释放了系统容量，缩小了馈电电缆的截面，节约了投资。
对于低压设备，由二台1000kVA及二台1600kVA变压器配出，低压电机布置较分散，因此，在变电所变压器低压侧采用电容器组集中自动补偿。虽然一些低压电动机的容量也不小，就地补偿的经济效益亦有，但这些设备主要用于锅炉房和给排水设备，锅炉房的设备不如冷冻机房集中，环境较差，管理不便，因此，在低压配电室采用按功率因数大小自补偿是较合适的。
6 总结
对无功功率进行补偿的节能效果是有目共睹的，在应用的过程中，还应该在技术经济上综合考虑，根据具体情况进行分析，来决定是采用集中补偿还是就地补偿，还是两者综合采用，从而达到使电气设备经济运行的目的。
参考文献
第5篇：无功功率补偿范文
关键词：无功功率补偿 的技术经济 特点
交流异步电机在工业与民用建筑系统中应用广泛。在民用范围中运行机械多为连续运行，不调速，操作不频繁的场合，如风机、水泵、冷冻机多为结构简单，易维护的异步电动机。在工矿企业中，不少电动机负荷率低，经常处于轻载或空载状态，功率因数普遍不高。负荷率低，则功率因数愈低，无功功率相对于有功功率的百分比更大，显著地浪费电能。因此对异步电动机采用无功功率补偿以提高功率因数，节约电能，减少运行费用，提高电能质量，符合我国节约能源的国策，同时亦给企业带来经济效益。
1 无功功率补偿的种类和特点
1.1 集中补偿
在高低压配电所内设置若干组电容器，电容器接在配电母线上，补偿供电范围内的无功功率，如图1所示。1.2 组合就地补偿(分散就地补偿)电容器接在高压配电装置或动力箱的母线上，对附近的电动机进行无功补偿，如图2所示。
1.3 单独就地补偿
将电容器装于箱内，放置在电动机附近，对其单独补偿。图3为电容器直接接在电动机端子上或保护设备末端，一般不需要电容器用的操作保护设备，称为直接单独就地补偿。图3a为经常操作者，采用接触器；为非经常操作者，采用空气断路器；为高压电容器直接单独就地补偿，宜采用真空开关。图4为不采用控制设备，由电动机控制开关操作，但电容器必须采用内装熔丝或另装熔断器。如采用控制设备，如图5所示，为控制式单独就地补偿，多用于降压起动或有可逆运行等有特殊操作要求的电动机。
2 无功功率补偿的作用
2.1 改善功率因数及相应地减少电费
根据国家水电部，物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值，相应减少电费：
(1)高压供电的用电单位，功率因数为0.9以上。
(2)低压供电的用电单位，功率因数为0.85以上。
(3)低压供电的农业用户，功率因数为0.8以上。
根据“办法”，补偿后的功率因数以分别不超出0.95、0.94、0.92为宜，因为超过此值，电费并没有减少，相反初次设备增加，是不经济的。
2.2 降低系统的能耗
功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。
设R为线路电阻，ΔP1为原线路损耗，ΔP2为功率因数提高后线路损耗，则线损减少
ΔP=ΔP1－ΔP2=3R(I12－I22)(1)
比原来损失减少的百分数为
(ΔP/ΔP1)×100％=1－(I2/I1)2·100％(2)
式中，I1=P/( 3 U1cosφ1)，I2=P/( 3 U2cosφ2)补偿后，由于功率因数提高，U2 >U1，为分析方便，可认为U2≈U1，则
θ=[1－(cosφ1/cosφ2)2]·100％(3)
当功率因数从0.8提高至0.9时，通过上式计算，可求得有功损耗降低21％左右。
在输送功率P= 3UIcosφ不变情况下，cosφ提高，I相对降低，设I1为补偿前变压器的电流，I2为补偿后变压器的电流，铜耗分别为ΔP1，ΔP2；铜耗与电流的平方成正比，即
ΔP1/ΔP2=I22/I12
由于P1=P2，认为U2≈U1时，即
I2/I1=cosφ1/cosφ2
可知，功率因数从0.8提高至0.9时，铜耗相当于原来的80％。
2.3 减少了线路的压降
由于线路传送电流小了，系统的线路电压损失相应减小，有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高)，有利于大电机起动。
2.4 增加了供电功率，减少了用电贴费
对于原有供电设备来讲，同样的有功功率下，cosφ提高，负荷电流减小，因此向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备，发挥了设备的潜力。对于新建项目来说，降低了变压器容量，减少了投资费用，同时也减少了运行后的基本电费。
3 就地补偿与集中补偿的技术经济分析
3.1 电容补偿在技术上应注意的问题
(1)防止产生自励。
采用电容器就地补偿电动机，切断电源后，电动机在惯性作用下继续运行，此时电容器的放电电流成为励磁电流，如果电容过补偿，就可使电动机的磁场得到自励而产生电压，如图6所示。因此，为防止产生自励，可按下式选用电容
QC=0.9 3UI0
(2)防止过电压。
当电容器补偿容量过大，会引起电网电压升高并会导致电容器损坏。我国并联电容器国标规定：“工频长期过电压值最多不超过1.1倍额定电压。”因此必须符合QC< 0.1Ss的条件。
(3)防止产生谐振。
(4)防止受到系统谐波影响。
对于有谐波源的供电线路，应增设电抗器等措施，使谐波影响不致造成电容器损坏。
3.2 两者比较
就地补偿较集中补偿，更具节能效果。
4 电容补偿控制及安装方式的选择
4.1 就地补偿与集中补偿的有关规定
(1)GB12497—90《三相异步电动机经济运行》第7.6条规定：50kW以上的电动机应进行功率因数就地补偿。
(2)GB3485—83《评估企业合理用电技术导则》第2.9条规定：100kW以上的电动机就地补偿无功功率。
(3)GB50052—95《供配电设计规范》第5.03及5.0.10规定。
(4)国外用电委员会法规与专业学报均有类似规定与刊载。
4.2 电容补偿方式的选择
采用并联电容器作为人工无功补偿，为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡，即低压部分的无功宜由低压电容器补偿，高压部分的无功宜由高压电容器补偿。对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，宜就地补偿。补偿基本无功的电容器组宜在配变电所内集中补偿，在有工业生产机械化自动化程度高的流水线、大容量机组的场所，宜分散补偿。
4.3 电容器组投切方式的选择
电容器组投切方式分手动和自动两种。
对于补偿低压基本无功及常年稳定和投切次数少的高压电容器组，宜采用手动投切；为避免过补偿或轻载时电压过高，易造成设备损坏的，宜采用自动投切。高、低压补偿效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。
4.4 无功自动补偿的调节方式
以节能为主者，采用无功功率参数调节；当三相平衡时，也可采用功率因数参数调节；为改善电压偏差为主者，应按电压参数调节；无功功率随时间稳定变化者，按时间参数调节。
5 电容补偿容量的选定
5.1 集中补偿容量确定
先进行负荷计算，确定有功功率P30和无功功率Q30，补偿前自然功率因数为cosφ1，要补偿到的功率因数为cosφ2。则
QC=αP30(tgφ1－tgφ2)
α为平均负荷因数。
5.2 电动机就地补偿电容器容量确定
就地补偿电容器容量选择的主要参数是励磁电流，因为不使电容器造成自励是选用电容器容量的必要条件。负载率越低，功率因数越低；极数愈多，功率因数越低；容量愈小，功率因数越低。但由于无功功率主要消耗在励磁电流上，随负载率变化不大，因此应主要考虑电动机容量和极数这两个参数，才能得到最佳补偿效果。可用式(4)计算。
6 结合工程实例谈电容补偿的应用
以某大型项目中能源中心为例，该项目设备装机容量约为21000多千瓦，其中高压电动机设备容量为5400多千瓦，其他低压设备容量为5000多千瓦。供电电源的电压等级为10kV。本着“节能、高效”的方针，初次尝试了采用燃汽轮机发电机组自发电，冷、热、电三联供，做到汽电共生，实现能源综合利用。经过经济分析，采用10kV作为高压电动机的供电电压等级，投资较省，同时亦减少变电环节，也就减少了故障点。根据负荷计算，共采用六路10kV电源，分别对高压电动机直配。
在这个项目中，高压电动机主要用于空调系统中的中央空调机组，以及主机的外部设备——冷冻水循环泵和冷却水循环泵多台设备。这些设备单机容量很大，离心机组单机最大达2810kW(共5台)，小的870kW(共4台)，冷冻水循环泵单机560kW(共9台)，冷冻水循环泵单机亦有380kW(共3台)，自然功率因数在0.8左右。如果在10kV配电室集中补偿电容，不采用高压无功自动补偿的话，如此大容量的电动机起、停会使10kV侧功率因数不稳定，有可能造成过补偿，引起系统电压升高。同时，从配电室至冷冻机房高压电动机的线路最近50m，最远140m，线路损耗相当可观，综合考虑到高压自动补偿元件、技术、价格均要求高，因此采用高压电容器就地补偿，与电动机同时投切。高压电容器组放置在电动机附近。这些电动机采用自耦降压起动方式，高压就地补偿装置以并联电容器为主体，采用熔断器做保护，装设避雷器用于过电压保护，串联电抗器抑制涌流和谐波。这样做，不仅提高了电动机的功率因数，降低了线路损耗，同时释放了系统容量，缩小了馈电电缆的截面，节约了投资。
对于低压设备，由二台1000kVA及二台1600kVA变压器配出，低压电机布置较分散，因此，在变电所变压器低压侧采用电容器组集中自动补偿。虽然一些低压电动机的容量也不小，就地补偿的经济效益亦有，但这些设备主要用于锅炉房和给排水设备，锅炉房的设备不如冷冻机房集中，环境较差，管理不便，因此，在低压配电室采用按功率因数大小自补偿是较合适的。
第6篇：无功功率补偿范文
关键词:无功功率;功率因数;动态补偿;投切方式
中图分类号:TM761文献标识码:A
文章编号:1009-2374 (2010)24-0109-03
无功功率补偿装置在电力供电系统中承担着提高电网的功率因数、降低损耗、提高效率、改善供电环境的重要作用,我国的电力浪费是很惊人的。有些地区电网质量严重超标,要改善这一状况,从电力设计部门到供电部门,再到用户都要认真对待,对于所处的供电系统,它所提供的电网质量如何?电损多少?这个系统的负载对电网造成什么样的影响等,掌握了这些就可以做到合理的设计或改造这个供电系统。其中重要的一环就是选择无功功率补偿装置。合理选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络损耗,使电网质量提高。若选择或使用不当,则可能造成供电系统电压波动,谐波增大等。下面仅就低压无功补偿装置的特点及其使用注意事项做一些描述。
1按投切方式分类
1.1延时投切方式
延时投切方式即人们熟称的”静态”补偿方式。这种投切依靠于传统接触器的动作,当然用于投切电容的接触器专用的,它具有抑制电容的涌流作用,如CJ-19、CJX-2C等,延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时,电容器造成损坏,更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡,这很危险。当电网的负荷呈感性时,如电动机、电焊机等负载,这时电网的电流滞后电压一个角度,当负荷呈容性时,如过量的补偿装置的控制器,这时电网的电流超前于电压的一个角度,即功率因数超前或滞后,是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量,来决定电容器的投切,这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。下面就以功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时,如cosΦ超前且>0.98,滞后且>0.95,在这个范围内,此时控制器没有控制信号发出,这时已投入的电容器组不退出,没投入的电容器组也不投入;当检测到cosΦ不满足要求时,如cosΦ滞后且
1.2瞬时投切方式
瞬时投切方式即人们熟称的“动态”补偿方式,应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶,实际就是一套快速随动系统,控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算,在2个周期到来时,控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通,投切电容器组大约20～30毫秒内就完成一个全部动作,这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。
动态补偿的线路方式:
(1)LC串接法原理如图1所示,这种方式采用电感与电容的串联接法,调节电抗以达到补偿无功损耗的目的。从原理上分析,这种方式响应速度快,闭环使用时,可做到无差调节,使无功损耗降为零。从元件的选择上来说,根据补偿量选择1组电容器即可,不需要再分成多路。
这应该是非常理想的补偿装置。但由于要求选用的电感量值大,要在很大的动态范围内调节,所以体积也相对较大,价格也要高一些,再加一些技术的原因,这项技术到目前来说还没有被广泛采用或使用者很少。
(2)采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关,较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件,C1为电容器组。这种接线方式采用2组开关,另一相直接接电网省去一组开关,有很多优越性。
作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管,优点是选材方便,电路成熟又很经济;不足之处是元件本身不能快速关断,在意外情况下容易烧毁,所以保护措施要完善。当解决了保护问题,作为电容器组投切开关应该是较理想的器件。
动态补偿的应用范围前面已做了简单介绍,但就其实际的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间,准确的投切功率,还要有较高的自识别能力,这样才能达到最佳的补偿效果。
当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令(投入一组或多组电容器的指令),此时由触发脉冲去触发晶闸管导通,相应的电容器组就并入线路运行。需要强调的是晶闸管导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零,以避免涌流造成元件的损坏,半导体器件应该是无涌流投切。当控制指令撤消时,触发脉冲随即消失,晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值,必须由放电电阻尽快放电,以备电容器再次投入。
1.3混合投切方式
它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,但就其控制技术,目前还见到完善的控制软件,该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造,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加细致,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行造成的损失。
在无功功率补偿装置的应用方面,选择那一种补偿方式,还要依电网的状况而定,首先对所补偿的线路要有所了解,对于负荷较大且变化较快的工况,电焊机、电动机的线路采用动态补偿,节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式,也可使用动态补偿装置。对于一些特殊的工作环境就要慎重选择补偿方式,尤其线路中含有瞬变高电压、大电流冲击的场合是不能采用动态补偿的。一般电焊工作时间均在几秒钟以上,电动机启动也在几秒钟以上,而动态补偿的响应时间在几十毫秒,按40毫秒考虑则从40毫秒到5秒钟之内是一个相对的稳态过程,动态补偿装置能完成这个过程。如果线路中没有出现这么一段相对的稳态过程并能量又有较大的变化,我们把它称为瞬变或闪变,采用动态补偿就要出问题并可能引发事故。
2无功功率补偿控制器
无功功率补偿控制器有三种采样方式:功率因数型、无功功率型、无功电流型。选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。控制器是无功补偿装置的指挥系统,采样、运算、发出投切信号,参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。
2.1功率因数型控制器
功率因数用cosΦ表示,它表示有功功率在线路中所占的比例。当cosΦ=1时,线路中没有无功损耗。提高功率因数以减少无功损耗是这类控制器的最终目标。这种控制方式也是很传统的方式,采样、控制也都较容易实现。
“延时”整定,投切的延时时间,应在10～120s范围内调节“灵敏度”整定,电流灵敏度,不大于0～2A。
投入及切除门限整定,其功率因数应能在0.85(滞后)～0.95(超前)范围内整定。过压保护设量、显示设置、循环投切等功能。
这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现,又要兼顾补偿效果,这是一对矛盾,只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整的较好,也无法祢补这种方式本身的缺陷,尤其是在线路重负荷时。举例说明:设定投入门限;cosΦ=0.95(滞后),此时线路重载荷,即使此时的无功损耗已很大,再投电容器组也不会出现过补偿,但cosΦ只要不小于0.95,控制器就不会再有补偿指令,也就不会有电容器组投入,所以这种控制方式建议不作为推荐的方式。
2.2无功功率(无功电流)型控制器
无功功率(无功电流)型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个设计良好的无功型控制器是智能化的,有很强的适应能力,能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果,并能对补偿装置进行完善的保护及检测,这类控制器一般都具有以下功能:四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、根据负载自动调节切换时间、谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电流报警、电压、电流畸变率测量、显示电容器功率、显示cosΦ、U、I、S、P、Q及频率。
由以上功能就可以看出其控制功能的完备,由于是无功型的控制器,也就将补偿装置的效果发挥得淋漓尽致。如线路在重负荷时,即使cosΦ已达到0.99(滞后),只要再投一组电容器不发生过补,也还会再投入一组电容器,使补偿效果达到最佳的状态。采用DSP芯片的控制器,运算速度大幅度提高,使得傅里叶变换得到实现。当然,不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。国内的产品相对于国外的产品还存在一定的差距。
2.3用于动态补偿的控制器
对于这种控制器要求就更高了,一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的,要求控制器抗干扰能力强,运算速度快,更重要的是有很好的完成动态补偿功能。由于这类控制器也都基于无功型,所以它具备静态无功型的特点。
3结论
第7篇：无功功率补偿范文
关键词：无功功率补偿，原理，功能，效果
0.概述
CJK型低压无触点无功功率补偿装置是改善供电系统功率因数及电能质量的动态无功功率补偿及谐波滤除治理设备，采用大功率电力半导体模块和热管散热器、高次谐波滤波器、自愈式低压电容器，配以先进的投切技术，分相实时过零触发，无触点切换，具有无涌流、无振荡、快速动态响应，具有投切无涌流、无振荡、无火花、无噪声、自动动态跟踪补偿，补偿精度高，使用寿命长等一系列优点，是传统的接触器型补偿装置的理想升级换代产品，广泛适用于冶金、造船、汽车制造、建材、机械制造、电力、化工、石油、造纸、煤炭、市政设施以及其他用电负荷大、网压波动大，无功电流大，谐波严重以及三相电流不平衡等行业的配网系统。论文参考网。
1.工作原理
1.1监测终端工作原理
此装置由测量、显示、控制、接口和电源等部分组成。
如图所示：
测量部分由精密小型互感器（输入：0~600V、0~5A）及前置信号处理电路构成，从中获取电压、电流、频率、相位等多种实时数据；显示部分采用高品质的液晶（LCD）显示模块，每屏可以显示8*16个汉字（16*16）或128*64个像素的图形；控制部分以16位单片微机为核心，配以多路A/D，实时时钟，以及容错电路等芯片；接口部分采用半双工的RS-485接口，用于向下位机实时传递测量数据、可编程参数、最大（小）值及其时间标签。电源部分采用高频开关电源，使得仪器更加节能，更能适应各种不同的电源电压环境。
软件主要实现测量数据计算、内部参数计算、电能累加、人机界面等功能。由于软件量较大、功能复杂，因此程序采用了先进的编程理念：功能模块化，结构格式化，任务简单化，时间多元化。具有多种优点：程序维护简单，流程式清晰明了，事件并行处理，响应快速有效。
为了提高系统的可靠性、稳定性，内部装有高稳定度基准源，温度监测及软硬件冗余等容错技术；为了提高整机的抗干扰能力，采用了多项电磁兼容保护措施，确保了在恶劣的工作环境下也能安全工作。
2、电容投切方式
采用“循环+灵活编码”投切方式，根据当前无功需量，一次性动态精准选组投切电容器，使补偿容量与系统的需要容量始终保持靠近动态持平点，提高了补偿清度，彻底解决了欠补及无功倒送的问题，补偿精度可达0.95以上。
2.功能特点
2.1使用功能
保护：装置具备上电保护、掉电保护、过压保护、欠压保护、过流保护等多种保护功能。时钟：准确的时钟功能为系统事件的发生和各种统计量提供时间坐标。开关次数统计：统计并显示每只开关的当月动作次数和总动作次数。电压统计：统计包括电压合格率、超上限时间、超下限时间、最大值、量小值等。谐波测量：装置可测量至15次谐波并显示。多项监测：CJK型装置功能强大，它集合了电量变送器、数字式电度表、数显表、数据采集器、记录分析仪、RTU等仪器的部分或合部功能。测量功能包括：一条三相四线制回路或全部相电压/线电压（V）、电流（I）、功率（P、QO）、电能（WH、QH）、功率因数（COS￠）、频率（F）、谐波（%）及谐波棒图分析等到功能。通讯：CJK2W为了未来测量仪表的环境具备通讯功能，可通过RS232或RS485通讯口，与就地的计算设备通讯或组网与远程，允许连接开放式结构的局域网络。应用MODBUS通讯规约，在PC或数据采集系统上运行的软件，能提供一个对于工厂、电厂工业和建筑物的服务的简单、实用的电量管理方案。自动稳零：具有自动校准零点随时间和温度的漂移。宽动态输入：CJK2W允许用户对其工作状态“测量系统选择”、“CT、PT变比”、“通讯”、“电能累加复位”等到进行更改设定。故障自诊断：具有故障自动诊断功能，并将结果显示在屏幕上或通过串行口输出。抗电磁开扰：完善的电磁兼容性设计，具有极强的抗电磁干扰能力，适合在强电磁干扰的复杂环境中使用。
2.2基本功能
2.2.1数据采集
三相电压/三相电流/三相功率因数。有功功率/无功功率。频率/谐波电压/谐波电流/谐波分析至15次。
2.2.2数据通讯
实时监控。三相电压/三相电流/三相功率因数。有功功率/无功功率。谐波/频率。定期采集
累计数据。三相电压/三相电流/三相功率因数。三相有功功率/三相无功功率。
2.2.3参数设置
电流互感器变比/电压互感器变化。论文参考网。电压上限/电压下限设置。电压谐波总畸变率超限。单相电容设置/三相电容设置。投入门限系数/切除门限系数。投切延时/电容设置。系统报警延时设置。论文参考网。通讯波特率/通讯串口和奇偶校验位。
2.2.4无功补偿
取样物理量为无功功率，系统按照无功需量进行投切电容，无投切振荡，无补偿呆区
3.应用效果
2009年4月山东丰源中科公司一车间低压配电补偿投入使用后，实际情况表明，能节约30%左右的配网容量，系统功率因素可补偿到0.95以上，大大提高了变压器的能力，为长期运行节约大量的电能，取得良好的效果。
第8篇：无功功率补偿范文
论文摘要:目前,国内电网采用的电容补偿技术主要是集中补偿与就地补偿技术。就地补偿技术主要适用于负荷稳定,不可逆且容量较大的异步电动机补偿(如风机、水泵等),其它各种场合仍主要采用集中补偿技术。本文简述我国电力系统无功补偿技术的现状及目前电力系统无功补偿存在的问题,提出今后我国无功补偿技术发展的方向:无功功率动态自动无级调节,谐波抑制。
无功功率补偿装置的主要作用是:提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗,稳定电压,提高供电质量。在长距离输电中,提高系统输电稳定性和输电能力,平衡三相负载的有功和无功功率等。
一、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,物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值,相应减少电费:
(1)高压供电的用电单位,功率因数为0.9以上。
(2)低压供电的用电单位,功率因数为0.85以上。
(3)低压供电的农业用户,功率因数为0.8以上。
2、降低系统的能耗
功率因数的提高,能减少线路损耗及变压器的铜耗。
设r为线路电阻,δp1为原线路损耗,δp2为功率因数提高后线路损耗,则线损减少
δp=δp1-δp2=3r(i12-i22)(1)
比原来损失减少的百分数为
(δp/δp1)×100%=1-(i2/i1)2.100%(2)
式中,i1=p/(3 u1cosφ1),i2=p/(3 u2cosφ2)补偿后,由于功率因数提高,u2>u1,为分析方便,可认为u2≈u1,则
θ=[1-(cosφ1/cosφ2)2].100%(3)
当功率因数从0.8提高至0.9时,通过上式 计算 ,可求得有功损耗降低21%左右。在输送功率p= 3uicosφ不变情况下,cosφ提高,i相对降低,设i1为补偿前变压器的电流,i2为补偿后变压器的电流,铜耗分别为δp1,δp2;铜耗与电流的平方成正比,即
δp1/δp2=i22/i12
由于p1=p2,认为u2≈u1时,即
i2/i1=cosφ1/cosφ2
可知,功率因数从0.8提高至0.9时,铜耗相当于原来的80%。
3、减少了线路的压降
由于线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减小,有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机起动。
二、我国电力系统无功补偿的现状
近年来,随着国民 经济 的跨越式发展,电力行业也得到快速发展,特别是电网建设,负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升,也使电网中无功功率不平衡,导致无功功率大量的存在。目前,我国电力系统无功功率补偿主要采用以下几种方式:
1.同步调相机:同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表,它虽能进行动态补偿,但响应慢,运行维护复杂,多为高压侧集中补偿,目前很少使用。
2.并补装置:并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置,但电容补偿只能补偿固定的无功,尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化,但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节,不能实现无功的平滑无级的调节。
3.并联电抗器:目前所用电抗器的容量是固定的,除吸收系统容性负荷外,用以抑制过电压。
以上几种补偿方式在运行中取得一定的效果,但在实际的无功补偿工作中也存在一些问题:
1.补偿方式问题:目前很多电力部门对无功补偿的出发点就地补偿,不向系统倒送无功,即只注意补偿功率因素,不是立足于降低系统网的损耗。
2.谐波问题:电容器具有一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏;并且由于电容器对谐波有放大作用,因而使系统的谐波干扰更严重。
3.无功倒送问题:无功倒送在电力系统中是不允许的,特别是在负荷低谷时,无功倒送造成电压偏高。
4.电压调节方式的补偿设备带来的问题:有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的,线路电压的波动主要由无功量变化引起的,但线路的电压水平是由系统情况决定的,这就可能出现无功过补或欠补。
三、无功功率补偿技术的 发展 趋势
根据上述我国无功功率补偿的情况及出现的问题,今后我国的无功功率补偿的发展方向是:无功功率动态自动无级调节,谐波抑制。
1.基于智能控制策略的晶闸管投切电容器(tsc)补偿装置
将微处理器用于tsc,可以完成复杂的检测和控制任务,从而使动态补偿无功功率成为可能。基于智能控制策略的tsc补偿装置的核心部件是控制器,由它完成无功功率(功率因数)的测量及分析,进而控制无触点开关的投切,同时还可完成过压、欠压、功率因数等参数的存贮和显示。tsc补偿装置操作无涌流,跟踪响应快,并具有各种保护功能,值得大力推广。
2.静止无功发生器(svg)
静止无功发生器(svg)又称静止同步补偿器(statcom),是采用gto构成的自换相变流器,通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功,进行无功补偿,若控制方法得当,svg在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。其调节速度更快且不需要大容量的电容、电感等储能元件,谐波含量小,同容量占地面积小,在系统欠压条件下无功调节能力强,是新一代无功补偿装置的代表,有很大的发展前途。
3.电力有源滤波器
电力有源滤波器是运用瞬时滤波形成技术,对包含谐波和无功分量的非正弦波进行“矫正”。因此,电力有源滤波器有很快的响应速度,对变化的谐波和无功功率都能实施动态补偿,并且其补偿特性受电网阻抗参数影响较小。
电力有源滤波器的交流电路分为电压型和电流型。目前实用的装置90%以上为电压型。从与补偿对象的连接方式来看,电力有源滤波器可分为并联型和串联型。并联型中有单独使用、lc滤波器混合使用及注入电路方式,目前并联型占实用装置的大多数。
4.综合潮流控制器
第9篇：无功功率补偿范文
关键词: 节电技术；功率因数；无功补偿
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从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
一、影响功率因数的主要因素
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
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。
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。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。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
(3)电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
二、低压配电网无功补偿的方法
提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。
1、随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。
随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等。
2、随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。
随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
3、跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
三、无功功率补偿容量的选择方法
无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。
1、单负荷就地补偿容量的选择的几种方法
（1）美国资料推荐：Qc=(1/3)Pe [额定容量的1/3]
（2）日本方法：从电气计算日文杂志中查到：1/4―1/2容量计算，考虑负载率及极对数等因素，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，对一般情况都可行，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。
（3）经验系数法：由于电机极数不同，按极数大小确定经验系数选择容量 比较接近实际需要的电容器，采用这种方法一般在70%负荷时，补后功率因数可在0.95-0.97 之间。
2、多负荷补偿容量的选择
多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。
（1）对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：
Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2意义同前，tgφ1由有功和无功电能表读数求得。
（2）对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。
四、无功补偿的效益
在现代用电企业中，在数量众多、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。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。
1、节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。
2、提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。
3、降低系统的能耗补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损 P减少的百分数为：
ΔP%= (1-I22/I12)×100%=（1- COS2φ1/ COS2φ2） × 100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%～45%。
4、改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：
U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue输送有功负荷P产生的；QX/Ue输送无功负荷Q产生的；
配电线路：X=（2~4）R，U大部分为输送无功负荷Q产生的
变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器U几乎全为输送无功负荷Q产生的
可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
