医院配电网的功率因数与无功补偿

谈医院配电网的功率因数与无功补偿

摘要

功率因数的高低，直接关系到电力网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且还涉及节约电能和用户效益。文中简要介绍了功率因数和无功补偿的概念，无功补偿的原理和原则，同时阐述了提高功率因数的几种方法以及无功补偿技术在医院配电系统的应用和效果。

关键词

医院配电网功率因数无功补偿

abstract

power factor level, directly related to the electricity grid in the power loss and power loss，related to the power supply line voltage loss and voltage fluctuation，but also to the conservation of energy and the user benefits.this paper briefly introduces the power factor and reactive power compensation of the concept，the principle of reactive power compensation and principle, and expounds several methods of improving power factor and reactive power compensation technology in power distribution system the application and the effect of hospital．

keywords

hospital?distribution network?power factor

reactive power compensation

功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功

率［1］。

在电网的运行中，功率因数越大，电路中的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的消耗。用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分地发挥发、供、用电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率，为用户本身节约电能。因此，对于配电网来说，若能有效地做好无功补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，提高功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少电费支出。一、功率因数和无功补偿概念

（一）功率因数

电网中的电气设备和电动机、变压器等属于既有电感又有电阻的电感性负载,电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差,相位角的余弦cosφ即功率因数,它是有功功率与视在功率之比即cosφ=p/s。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要技术指标。

（二）无功补偿

把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置吸收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可在容性装置输出的无功功率中得到补偿。

二、无功补偿原理［2］

图1?无功功率补偿原理图

sl为功率因数改善前的视在功率，cosφ1为无功补偿前的功率因数；s2为功率因数改善后的视在功率，cosφ2为无功补偿后的功率因数；ql为无功补偿前的无功功率，q2为无功补偿后的无功功率。

由图l可见，装设补偿装置后，功率因数由cosφ1提高到cosφ2。当用户需用的有功功率p不变时，无功功率将由ql减小到q2，视在功率将由sl减小到s2，相应地，负荷电流i减小，系统的电能、电压损耗均降低，电压质量及设备的利用率提高，设计容量减少。因此，安装无功补偿装置，对于用户及供电系统均有益。

三、无功补偿原则

尽量提高用户的自然功率因数。在设计配电和用电设备时，要正确选用变压器容量和电动机容量，降低线路阻抗。如果仍不能满足电网合理运行所需的无功容量时，要考虑无功补偿问题。无功补偿分为集中补偿和分散补偿，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［3］。

四、提高功率因数方法

（一）采取适当措施，设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备，采用降低各用电设备所需的无功功率，减少负载取用无功来提高用户功率因数的方法，它不需要增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。

1.合理使用电动机

合理选用电动机的型号、规格和容量，使其接近满载运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械性能，又要考虑它们的电气指标。若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗，又使功率因数和效率显著降低。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确地合理地选择电动机的容量。

2.合理选择配变容量，改善配变的运行方式

对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。

（二）采用无功补偿的方式，提高功率因数

无功补偿方式最常用的有三种：高压集中补偿、低压分散补偿、低压集中补偿。

1.高压集中补偿

高压集中补偿是指将无功自动补偿装置装于用户变电所10kv高压母线上的补偿方式，适用于用户本身有一定的高压负荷（我院有两台10kv高压冷水机组），可减少对电网无功的消耗并起到一定的补偿作用。其优点是易于实行自动投切，可合理地提高用户的功率因素，利用率高，投资较少，便于维护，调节方便可避免过补，改善电压质量。

2. 低压分散补偿

低压分散补偿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安装在用电设备附近，以补偿安装部位前边的所有高低压线路和变压器的无功功率。其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，可减少电网和变压器中的无功流动，从而减少有功损耗；可减少线路的导线截面及变压器的容量，占位小。缺点是利用率低、投资大，对变速运行，正反向运行，点动、堵转、反接制动的电机则不适用。

3.低压集中补偿

低压集中补偿是指将无功自动补偿装置装于变压器低压母线侧，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器投切的补偿方式。其优点是接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高变压器利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。

五、无功补偿装置应用及效果

我院有大量的一级负荷，例如：手术室系统、急救设备等。有大量的单相非线性谐波源负载，如：大型医疗设备（ct机、b超、x 光机、核磁共振）的调压设备、现代照明设备、变频空调、中央空调及电梯等。大部分医疗设备对供电质量要求非常高，对电压波动和谐波非常敏感。谐波源负荷分布分散，设备运行时谐波变化大。我院10kv变电所位于医技楼地下室，4台配电变压器，其中3台1600kva，1台2000kva。无功补偿方式采用：高压母线配有高压自动无功补偿装置，变压器低压母线均配有带电抗器保护电容器的自动安全补偿装置（如图2所示），采用uhpc滤波补偿电容器,补偿容量是256kvar。该装置用于带谐波负荷的三相电网的集中无功功率补偿。安全补偿原理：通过串联电抗器，使得只有少量谐波流入带电抗保护的补偿回路，通过接触器投切的滤波补偿装置。

图2?低压静态安全补偿装置

（一）提高功率因数，增强医院供配电设备利用率

对于原有供电设备来说，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；如果原系统已趋于过载，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。而无功补偿提高了功率因数，可使电动机的负载率得到相应的提高，电动机需要电网提高的供电能力也将减小，变压器的供电能力得到加强［4］。

（二）提高功率因数，减少医院电费支出

提高配电系统的功率因数，对用户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，对不同单位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。所以说无功补偿，不但能减少初次投资费用，而且还能减少运行后的基本电费。

我院配电功率因数按供电局要求是0.85，为了节能运行，高低压母线均安装了无功补偿装置，将功率因数提高到0.95以上，供电局奖励我院所缴电费的1.1%，从所缴电费中直接扣除，每年奖励10万～12万元左右，而且随着用电量的增加，奖励的金额将更多。（三）提高功率因数，改善医院电压质量

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△u为：△u=(pr+qx)／ue，从公式可以看出，减少线路无功q输送，可以减少线路电压降△u，从而提高电压合格率，使我院精密敏感设备运行更加安全可靠。

六、结束语

配电网进行无功补偿的目的是提高功率因数和做好无功平衡，改善电压质量，降低线损，节约电能，提高变配电设备的供电能力以及改善电网电压质量。采用无功自动补偿装置具有投资少，施工方便，见效快的优点。选择不同的补偿方式，其补偿效果就会有很大差异。综上分析了提高功率因数的几种方法，以及3种配电网最常

用的无功补偿方式，用户可根据自身用电设备情况，合理利用各种提高功率因数的方法，以达到节能降耗，增加效益的目的。

参考文献

［1］陈光胜.配电网无功补偿探析［j］.中国科技信息,2007,（14）:27～28

［2］姚耐秀.浅谈低压电网无功补偿［j］.中国电力教育,2011,（18）:113～114

［3］孙锦全.浅谈无功功率补偿的补偿原则及最优补偿［j］.中国科技信息,2006,（5）:128

［4］马利双.无功补偿技术对低压配电网功率因数的作用［j］.中国科技博览,2011,（22）:205

供配电系统无功补偿方案的选择

0引言 韶钢新一钢供电系统负荷存在多样性，无功功率消耗大，自然功率因数低，谐波大。因此解决好电网的无功功率补偿和谐波治理问题，对于提高炼钢供配电系统电能质量、保证设备安全运行、节能降耗、充分利用电气设备的出力等具有重要的意义。 1无功补偿 1.1无功补偿作用 在炼钢供配电系统中，电动机、变压器等设备是无功功率消耗大户，电力线路、变频器、气体放电电灯、电焊机、空调及其它大多数设备也都是无功功率消耗户。如果所需要的无功功率由外部供电网络经过长距离传送，通常不合理也不可能。如果这些所需要的无功功率不能及时得到补偿，对炼钢供电系统电能质量就会造成严重影响。无功功率补偿作用有：（1）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。 （2）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗。 （3）减少线路损失，提高电网的有功传输能力。 （4）降低电网的功率损耗，提高变压器的输出功率及运行经济效益。 （5）降低设备发热，延长设备寿命，改善设备的利用率。 （6）高水平平衡三相的有功功率和无功功率。1.2无功补偿方法及原则 配电网中常用的无功补偿方式包括：在高低压配电线路中分散安装并联电容器组；在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台用电设备附近安装并联电容器(就地补偿)等。目前，常采用的无功补偿方式有就地无功补偿、分散无功补偿和集中无功补偿。就地无功补偿采用电容器直接装于用电设备附近，与其供电回路相并联，常用于低压网络；分散无功补偿常采用高压电容器分组安装于电网的10kV和6kV配电线路的杆架上、公用配电变压器的低压侧、用户各车间的配电母线上，达到提高电网的功率因数、降低供电线路的电流、减少线损的目的；集中无功补偿采用变电站或高压供电电力用户降压变电站母线上的高压电容器组，也包括集中装设于电力用户总配电高低压母线上的电容器组，其优点是有利于控制电压水平，且易于实现自动投切，利用率高，维护方便，能减少配电网、用户变压器及专供线路的无功负荷和电能损耗，但是不能减少电力用户内部各条配电线路的无功负荷和电能损耗。 根据P＝S cosφ，当功率因数cosφ＝1时，有功功率P等于变压器的视在功率S，而当功率因数为0.6～0.7时，如不进行补偿，供电变压器的效率就很难提高，如1000kVA的变压器仅能带600~700kW的有功功率。 供配电系统无功补偿方案的选择 刘火红，陆吉利，李权辉，左文瑞 （宝钢集团广东韶关钢铁有限公司炼钢厂，广东韶关512123） 摘要：介绍无功补偿的作用、方法及原则，分析炼钢供配电系统负荷性质及无功补偿的必要性，并提出各供配电系统的无功补偿方案。 关键词：负荷；无功补偿；功率因数 Selection of Reactive Power Compensation Scheme for Distribution System LIU Huo-hong,LU Ji-li,LI Quan-hui,ZUO Wen-rui (Steel Plant of Guangdong Shaoguan Iron&Steel Co.,LTD of Baosteel Group,Shaoguan512123,China) Abstract:The function,method and principle of reactive power compensation are introduced.The nature of the supply load and distribution system of steel making and the necessity of reactive power compensation are analyzed.The reactive pow-er compensation programs of the power supply and distribution system are proposed. Keywords:load;reactive power compensation;power factor 作者简介：刘火红（1972-），三电主管，电气工程师，从事电 气自动化管理工作。 收稿日期：2013-10-15 电力专栏 89 2014 自动化应用3期

无功补偿及功率因数知识

交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说没有消耗电能，即为无功功率。当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性电抗，在运行过程中需要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、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为无功补偿。 配电网中常用的无功补偿方式有哪些？ 无功补偿可以改善电压质量，提高功率因数，是电网采用的节能措施之一。配电网中常用的无功补偿方式为：在系统的部分变、配电所中，在各个用户中安装无功补偿装置；在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台电动机附近安装并联电容器，进行集中或分散的就地补偿。 1、就地补偿 对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电线圈。 2、分散补偿 当各用户终端距主变较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。 3、集中补偿 变电站内的无功补偿，主要是补偿主变对无功容量的需求，结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定；110KV变电站可按15%-20%来确定。 4、调容方式的选择 (1)长期变动的负荷 对于建站初期负荷较小，以后负荷逐渐增大的情况，组装设无载可调容电容器组。户外安装时可选用可调容集合式电容器；户内安装时可选用可调容柜式电容器装

配电网无功补偿方式

配电网无功补偿方式 合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损。而且由于我国配电网长期以来无功缺乏，造成的网损相当大，因此无功功率补偿是降损措施中投资少回收高的有效方案。配电网无功补偿方式常用的有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。 配电网无功补偿方案 1 变电站集中补偿方式 针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿(如图1的方式1)，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点。 为了实现变电站的电压控制，通常采用无功补偿装置(一般是并联电容器组)结合变压器有载调压共同调节。通过两者的协调来进行电压/无功控制在国内已经积累了丰富的经验，九区图便是一种变电站电压/无功控制的有效方法。然而操作上还是较为麻烦的，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，甚至在某些区上会产生振荡现象;而且由于实际操作中变压器有载分接头的调节和电容器组的投切次数是有限的，而在九区图没有相应的判断。因此，现行九区图的调节效果还有待进一步改善。 2 低压集中补偿方式 在配电网中，目前国内较普遍采用的无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿(如图1的方式2)，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏左右，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。它主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功补偿的就地平衡，对配电网和配电变的降损有积极作用，同时也有助于保证该用户的电压水平。这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切。就这种方案而言，虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取。虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平往往是由系统情况决定的。当线路电压基准值偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，易出现无功过补偿或欠补偿。 对配电系统来说，除了专用变之外，还有许多公用变。而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变，由于其通常安装在户外的杆架上，实现低压无功集中补偿则是不现实的：难于维护、控制和管理，且容易造成生产安全隐患。这样，配电网的无功补偿受到了很大地限制。 3 杆上补偿方式 由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，使得补偿度受到限制。由此造成很大的无功缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的无功沿线传输使得配电网网损仍然居高难下。因此可以采用10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上(或另行架杆)进行无功补偿(如图1的方式3)，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。但由于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等问题。因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行： (1)补偿点宜少，建议一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿; (2)控制方式从简。建议杆上补偿不设分组投切; (3)建议补偿容量不宜过大。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时出现过电压和过补偿现象;另外杆上空间有限，太多数电容器同杆架设，既不安全，也不利于电容器散热; (4)建议保护方式应简化。主要采用熔断器和氧化锌避雷器作简单保护。 显然，杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上的公用变所需无功进行补偿，因其具有投资小，回收快，补偿效率较高，便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的

第四章 异步电动机的功率因数与无功补偿.doc

第四章异步电动机的功率因数与无功补偿 §4-1异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量 §4-2 电动机无功补偿的分类 §4-3电动机就地补偿的技术经济效益 §4-4绕线型感应电动机的转子进相器 §4-1异步电动机的功率因数与无功功率的经济当量 工矿企业消耗的无功功率异步电动机约占70%。不少电动机负载率很低，经常处在轻载或空载运行，功率因数普遍不高。负载率愈低，则功率因数愈低，无功功率相对于有功功率的百分比更为显著地浪费电能。因此对于异步电动机采用就地无功补偿以提高功率因数、节约电能，减少运行费用以及提高电能质量具有重要的意义。 用户功率因数的高低，直接关系到电网中的功率损耗和电能损耗，关系到供电线路的电压损失和电压波动，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量。但在实际电力系统中异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流，这些无功电流都导致电网中产生大量的无功功率。在无功功率传递过程中会消耗大量的有功功率率，由于安装了无功补偿容量，减少了无功功率传输而降低的有功功率损耗值与无功功率减少值的比值，即输送的无功功率减少1 kvar（或增加1 kvar 无功补偿容量）时所减少的有功功率损耗值就是无功功率的经济当量。 线路的有功功率损耗值为：

安装无功补偿容量Q bch 后，有功功率损耗值为： 减少的有功功率损耗为： 无功补偿的经济当量为： 其中C y 为无功功率通过线路时引起的有功功率损耗的单位损耗值；Q bch /Q 为无功功率的相对降低值，称为补偿度。 当补偿度很低，即Q bch <>Q 时， C bch ＝C y 说明补偿容量越大，对减小有功损耗的作用越小，并非补偿容量越大越经济。补偿容量的大小需通过技术经济比较来确定。 232232222332210101010L LP LQ S R P Q P R U U P Q R R U U P P ----?+==?=?+?=+22 ' 3322()1010bch L Q Q P P R R U U ---=?+?'32(2)10bch bch L L Q Q Q P P P R U --?=-=?32232(2)10(2)10(2)(2)bch L bch bch bch LQ bch bch y Q Q P C R Q U Q QQ R QU P Q Q C Q Q Q ---?==?-=?=-=-

配电网无功补偿

配电网无功补偿 发表时间：2018-04-16T09:30:22.227Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：田金文展瑞磊段其岳 [导读] 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。 （国网阳谷县供电公司山东聊城 252300） 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。这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。使用电容器容量大，且由多个电容器并列分组进行循环投切，投切开关多采用交流接触器，其缺点是响应速度较慢，在投切过程中会对电网和交流接触器的接点产生冲击涌流，影响电网质量降低交流接触器使用寿命。现价段低压配电网的无功补偿都不具备配电监测功能，依靠人为操作普遍存在时效性差的缺点，从而影响它的经济性和全安性。 三、无功补偿的作用 （一）提高用电户的功率因数，提高用电设备的利用率，降低用电成本； （二）装设静止无功补偿器还能改善电网的电压波形，减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。 （三）减少供电网络的有功损耗，提高线路的供电能力； （四）合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力； （五）在动态的无功补偿装置上，配置自动补偿调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性； 四、无功补偿发展方向 为适应当前社会发展，满足用电户负荷类型的要求和用电负荷的需求，提高补偿精度，减少欠补偿和过补偿情况发生，要做好低压电网的无功补偿从以下方法进行： （一）补偿方式 1、固定补偿与动态补偿相结合 随着新技术，新设备的应用和发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，用电户要求的供电可靠性不断提高，因此单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态自动无功补偿技术能较好地适应负载变化。 2、稳态补偿与快速跟踪补偿相结合 稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。 3、三相共补与分相补偿相结合 随着人们的生产水平不断提高，大量的家用电器进入家庭，且多为单相用电设备，电网中三相不平衡的情况越来越多，导致控制开关跳闸情况频发，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大，目前还不能普及。因此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。 （二）采用先进的投切开关种类 1、过零触发固态继电器 其特点是动态响应快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流，寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用比较普遍。 2、无涌流电容投切器 无涌流电容投切器是无触点开关在电压过零时投入电容器，然后转接到专用接触器下运行，优点无涌流、不发热、节能、安全、寿命长。目前正在逐步推广应用，是无功补偿设备的发展趋向。 3、智能复合开关 复合开关投切装置工作原理是先由可控硅在电压过零时投入电容器，然后再由磁保持交流接触器触点并联闭合，可控硅退出，电容器在磁保持继电器触点闭合下运行，既实现了快速投切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因应用较少。

功率因数与无功补偿

功率因数与无功补偿 发表时间：2009-11-25T11:02:58.357Z 来源：《中小企业管理与科技》2009年7月上旬刊供稿作者：刘志军[导读] 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刘志军（河南巩义中孚实业有限公司博奥分公司电气项目部）摘要:企业电力系统中感性负荷居多，它们增加了系统中的无功吸收，减少了系统容量的有效利用，我们可以利用电容器组来补偿系统的无 功吸收，提高功率因数，合理利用系统设备容量。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

工厂供配电系统无功补偿的作用与收益

工厂供配电系统无功补偿的作用与收益 1.无功补偿的基本原理 在交流电路中，如果是纯电阻电路，电能都转化成了热能，而在通过纯容性或纯感性负载的时候，并不做功，也就是不消耗电能，即为无功功率。当然实际负载一般都是混合性负载，这样电能在通过负载时，就有一部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。 无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。而由并联补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。 S1为功率因数改善前的视在功率；S2为功率因数改善后的视在功率 2.无功补偿的效益 2.1 提高功率因数 2.1.1 基本原理 在交流纯电阻电路中，负载中的电流IR与电压U同相位，纯电感负载中的电流IL滞后于电压90°，而纯电容的电流IC则超前于电压

90°，如图所示。可见，电容中的电流与电感中的电流相差180°，它们能够互相抵消。 电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流I将滞后于电压一个角度φ，如果将并联电容器与负载并联，则电容器的电流IC将抵消一部分电感电流，从而使电感电流IL减小到IL'，总电流从I减小到I'，功率因数将由cosφ提高到cosφ'，这就是并联电容器补偿无功功率提高功率因数的原理（如图2）。 由于电容器与电感性负载并联安装，所以，当电感性负载吸收能量时，正好并联电容器释放能量。而电感性负荷放出能量时，并联电容器却在吸收能量，能量在两者之间转换。即：电感性负载所吸收的无功功率，可由并联电容器所输出的 2.1.2 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，对用电企业的功率因数规定了最低数值（一般规定基数为cosφ=0.9），低于规定的数值，需要罚款多收电费，高于规定的数值，可奖励相应的减少电费。 供电部门在收取电费时，按照行业标准规定：根据每月的实际功率因数，在高于或低于基数0.9时，按照规定的电价计算出当月的电费后，再按照上表所规定的百分数进行奖惩，增减电费。 无功功率的节能对用户来说，就是最大可能的提高功率因数，减少无功计量，把实际功率因数保持在0.95以上，以降低电费。以我公司

配电网无功补偿方式的优化选择

配电网无功补偿方式的优化选择 发表时间：2011-12-31T10:12:35.030Z 来源：《时代报告》2011年11月下期供稿作者：邹雪莲 [导读] 电力系统无功分布是否合理，关系到电能质量的优劣，还影响电网运行的安全性和经济性。 邹雪莲 （重庆工贸职业技术学院，重庆 408000） 中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1003-2738（2011）11-0278-01 摘要：本文根据目前配电网中无功补偿的实际情况，简要分析了配电网中无功补偿装置在调节电压、降低电能损耗中所起的作用，提出了配电网中几种无功补偿方式，进行了经济技术优化比较，提出了相应的优化选择方式。 关键词：配电网；无功补偿；优化选择 一、概述 随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，电网负荷的不断增加，改变了网络结构和电源分布，造成无功分布的不合理，甚至出现局部地区无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。电力系统无功分布是否合理，关系到电能质量的优劣，还影响电网运行的安全性和经济性。合理的无功补偿点的选择以及补偿方式的选择，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，降低有功网损。因此，解决好配电网络无功补偿的问题，对电网的运行安全和降损节能有着重要的意义。 二、无功补偿的原则 无功补偿的原则：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。 1.总体平衡与局部平衡相结合：既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。 2.集中补偿与分散补偿相结合：要求既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。 3.高压补偿与低压补偿相结合：以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。 4.降损与调压相结合针对线路长，分支多，负荷分散，功率因数低的线路。这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。 5.供电部门的无功补偿与用户补偿相结合：由于无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，得不到理想的效果。 三、无功补偿装置在调节电压、降低电能损耗中所起的作用 无功补偿的作用主要有以下几点：提高系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗，稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。 1.功率因数补偿，提高电压质量。 工农业生产的用电设备多为电磁结构，功率因数较低，一般都会低于0.7以下，导致电网电压降低。加装并联电容器补偿装置就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流失的无功功率，降低网损，从而改善电压质量； 2.无功补偿调压，提高电压质量。 变电站10KV母线无功集中补偿，主要是平衡输电网的无功功率，提高系统终端变电站的母线电压，补偿主变和高压线路的无功损耗。变电站10KV母线无功集中补偿容量和投切控制方式应考虑到满足主变自身的无功损耗和就近向配电线路前端输送无功，为主变有载调压维持系统电压稳定提供保障。 四、配电网无功补偿方案及其经济技术优化比较 1.变电站集中补偿方式 针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，这些补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点。 为了实现变电站的电压控制，通常采用并联电容器组结合变压器有载调压共同调节。利用九区图配合调节来进行电压无功控制，是一种变电站电压无功控制的有效方法。然而操作上较为麻烦，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，会在某些区上产生振荡现象；而且由于实际操作中变压器有载分接头的调节和电容器组的投切次数是有限的，而九区图没有相应的判断。因此，现行九区图的调节效果还有待进一步改善。 2.低压集中补偿方式。 在配电网中，目前国内较普遍采用的无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿，实现无功补偿的就地平衡，对配电网和配电变的降损有积极作用，同时也有助于保证该用户的电压水平。 3.杆上补偿方式。 采用 10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上进行无功补偿，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。由于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等问题。因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行：补偿点宜少、杆上补偿不设分组投切、补偿容量不宜过大、保护方式应简化。 杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上的公用变所需无功进行补偿，因其具有投资小，回收快，补偿效率较高，便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的长配电线路，但是因负荷经常波动而该补偿方式是长期固定补偿，故其适应能力较差，应积极开发应用电容器组能自动投切的杆上无功补偿技术。 4.用户终端分散补偿方式。 直接对用户末端进行无功补偿，将最恰当地降低配电网的损耗和维持配电网的电压水平的有效措施。对于企业和厂矿中的电动机，应

提高功率因数的意义和方法

提高功率因数的意义和方法

提高功率因数的意义和方法 1.功率因数 在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据,功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数, 功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。 电能占企业成本的5％～30％，有些企业占得更高。因此如何提高电能的利用率和使用效率，保证电能质量，是企业节能提效的重要手段。绝大多数企业是用电动机作为机械的原动机，而电动机是感性负载，功率因数并不高，因此企业的能源消耗中无功能源消耗占了很大成份。尽可能的减少无功能量的消耗，是企业节能的头等大事。对于企业而言，供电损耗主要是电动机损耗、低压线路损耗、高压线路损耗和变压器损耗。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。电动机损耗（即效率）是电动机本身固有的，目前Y系列的电动机的效率一般都在85％～95％。但电动机的功率因数将影响整个电网的效率。用电系统装设无功补偿设备，提高功率因数，对于企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行具有极为重要的意义 2.影响功率因数的主要因素 异步电动机和电力变压器。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,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。 供电电压。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。 3.提高功率因数的意义 ⑴提高功率因数可以提高设备的利用率 由于有功功率：P=UI COSφ,当U和I为定值时,P∞COSφ,这就是说在电源 提供同样的视在功率UI情况下,有功功率P与功率因数COSφ的大小成正比。 我们知道,电源设备的容量都是根据额定电压UN和额定电流IN确定的,因 此其额定视在功率为SN=UN IN。它表示该设备允许输出的最大有功功率,换句话 说,假如负载COSφ=1,P=UN IN COSφ=UN IN=SN,此时电源的容量全部转换成有

《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》

《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》 第一章总则 第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。 第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。 第二章无功补偿配置的基本原则 第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV 及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。 第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。 第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。 第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。 第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。 第八条35kV及以上电压等级的变电站，主变压器高压侧应具备双向有功功率和无功功

浅谈电网中功率因数及无功补偿

浅谈电网中功率因数及无功补偿 摘要：介绍电力系统中影响电网功率因数的主要因素以及无功补偿的方法。实现节能、减排、低碳环保。 关键字：电网、功率因数、无功补偿、节能 前言 在电力系统中，由于许多设备大多都是感性负载，在运行中不仅要消耗有功功率，设备本身也消耗无功功率，从而使功率因数降低。功率因数的提高直接影响电网供电质量的好坏。如果功率因数过低，将使有功功率输出减少，无功功率增加，导致电能损耗加大、利用率降低。关系到节约电能和供电质量。 功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，增加了线路供电损失，因此供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号cosΦ表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cosΦ=P/S 1、影响功率因数的主要因素 首先我们先了解一下功率因数是怎么产生的，在正弦的交流电路中，用电设备在正常的工作中，消耗功率分为两部分：一是有功功率；二是无功功率。当有功消耗为一定时，无功功率消耗的减少，就提高功率因数。当无功功率消耗为0时，那么功率因数就为1，使得电能利用率达到100%。影响功率因数的主要因数分为以下几种： 1.1异步电动机和电力变压器是消耗无功的主要设备 异步电动机的定子与转子之间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因数。而异步电动机所耗用的无功功率是其空载时的无功功率和一定负载下无功功率两部分组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止空载运行。变压器消耗的无功主要成份是它的空载运行，因此提高电力系统和企业的功率因数，就需要变压器不能空载运行或者低负荷运行。 同时工厂中由于有大量的电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负荷，同样也消耗大量的无功功率，从而使功率因数降低。 1.2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响 当供电电压高于额定值的10%是，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长的很快。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使他们的功率因数有所提高。供电电压降低会影响电器设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系

配电系统无功补偿技术分析

配电系统无功补偿技术分析 发表时间：2018-07-06T10:51:15.743Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：何业波 [导读] 摘要：随着人们对配网建设的重视和无功补偿技术的发展，配电网的无功补偿技术问题得到了较好的解决。 （国网安徽省电力有限公司和县供电公司安徽马鞍山 238200） 摘要：随着人们对配网建设的重视和无功补偿技术的发展，配电网的无功补偿技术问题得到了较好的解决。本文从降低网损和提高供电质量的角度出发，探讨了无功补偿的作用及几种补偿方式，重点分析了配电无功补偿方法、配置技术和经济效益，对配电网无功补偿工作有积极的促进作用。 关键词：配电系统；无功补偿；补偿技术 1.无功补偿的合理配置原则 从电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部分的无功功率，尤以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。 （1）总体平衡与局部平衡相结合，以局部平衡为主。首先要满足整个县局电网的无功电力平衡，其次要满足变电所、10kV配电线路的无功电力平衡。如果无功电源的布局、补偿容量和补偿位置选择不合理，局部地区的无功电力不能就地平衡，就会造成不同分区之间无功电力的长途输送和交换，使电网的功率损耗和电能损耗增加。因此，在规划过程中，要在总平衡的基础上，研究各个局部的补偿方案，求得最优化的组合，才能达到最佳的补偿效果。 （2）电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，由电力部门和用户共同进行补偿。 （3）分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路、配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗，但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿，中、低压配电网应以分散补偿为主。 （4）降损与调压相结合，以降损为主。利用并联电容器进行无功补偿，其主要目的是为了达到无功电力就地平衡，减小网络中的无功损耗，以降低线损。同时也可以利用电容器的分组投切，对电压进行适当的调整，这是补偿的辅助目的。在一般情况下，以降损为主，调压为辅。 2.电力无功补偿技术 2.1电力负荷的功率因数 功率因数是指电力网中通过线路、变压器的视在功率供给有功功率所占百分数。在电力网的运行中，希望功率因数越大越好，如能做到这一点，则通过电力设备的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的传输，减少有功功率损耗。适当提高用户的功率因数，可以充分发挥供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量。 影响功率因数的主要因素：首先我们知道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为零时，则其功率因数为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。 2.2并联电容器补偿无功功率的作用及方法 电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。 （1）集中补偿电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。 （2）分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。 （3）就地补偿将电容器或电容器组装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设备供电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量，对中、小型设备十分适用。 3.无功补偿技术在供电系统中的应用 3.1变电站无功补偿技术 变电站是一个供电区域的供电中心，用不同电压等级的配电线路向用户供电。按照“分级补偿，就地平衡”的原则，配电线路和电力用户应该基本达到无功功率平衡，不向变电站索取无功电力。容性无功补偿装置以补偿主变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量可根据主变压器容量来确定，可按主变压器容量的10％～30％配置，并满足220～500kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95的要求。当主变压器单台容量为40MVA及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。变压器为建立并维持交变磁场所需消耗的无功功率约占30％，一般约为其额定容量10％～15％，他的空载无功功率约为满载时的1/3。变压器的无功功率损耗由两部分组成，励磁支路的无功功率损耗和绕组漏抗中的无功功率损耗。励磁支路的无功功率损耗与变压器所施加的电压有关，绕组漏抗中的无功功率损耗与变压器的通过功率成比例。无功功率不宜长距离输送，所以一般在超高压枢纽变电站主变压器低压侧安装无功补偿装置来满足无功功率的就地平衡，使其平衡在系统额定电压运行水平。 3.2配电线路的无功补偿 （1）以分支线路所带配电变压器的空载无功损耗来确定分组补偿容量；（2）选择负荷较大的分支线确定补偿点；（3）小分支和个别配电变压器，可视为主干线上的近似均匀分佰负荷，可按需要确定补偿点和补偿容量；（4）所有配电变压器的负载无功损耗均以用户自