论农村电网无功补偿技术的应用（合集五篇）

论农村电网无功补偿技术的应用（合集五篇）
第一篇：论农村电网无功补偿技术的应用
论农村电网无功补偿技术的应用
摘要：近几年，我局对农村电网进行了全面改造，新建110KV变电站2座，35KV变电站2座，整改10KV线路900公里，配变798台，3.94万KVA，新增高压电容器8台，16200Kvar；低压电容器360台，12300Kvar。

在农村电网整改的同时，我们注意到了技术上的降损措施，即在改造电网同时，大力推广应用电容补偿装置，并进行合理配置，全面规划，分级补偿，就地平衡，提高了农村电网的功率因数，降低了农村电网线损和提高电压水平，改善了农村电网的电能质量，取得了良好的经济效益。

主题：电网无功补偿技术应用
一、无功补偿的基本概念
在电力网运行和用户方面都希望能够满足这样的要求，第一、供电可靠性高，停电少，安全供用电。

第二，电能质量好，电压和频率合格。

第三，运行经济性高，线路损耗少。

近年来，由于电网容量的扩大和电压等级的增多，用电负荷的增长，无功电源不足和电网电压质量低劣的问题就相应的比较突出，低功率因数的运行和电压降低会使电气设备容量得不到充分的发挥，电能损耗增加，效率降低，限制了线路的送电能力；严重时甚至会损坏用电设备，造成电压崩溃，使系统瓦解而造成大面积停电。

因此，解决电网无功电源容量不足，提高功率因数和保证电压质量，是保证电力网安全经济运行的重要措施。

电力网中的无功电源主要包括：①、同期发电机，为电网的最主要的无功电源；②、同期调相机：相当于空运转的同期电动机，既可发出无功功率，也可消耗无功功率。

③、移相电容器，用其作为无功电源时，其优点是损耗小，只占其无功功率的0.3～0.5％；④、用户同期电动机，在功率因数超前的方式下运行，可向电网输送无功功率；
⑤、高压输电线路的电容：高压线路在运行时由于其本身的电感电抗XL要消耗一部分无功功率，但其对地电容会产生一部分无功功率；⑥、
静止无功补偿装置。

二、农村电网进行无功补偿的作用
（1）补充电力系统所需的无功功率。

电力系统中的电动机、变压器、电焊机、日光灯等设备大都是既有电阻又有电感的感性负载，在它们运行时既要消耗由系统供给的有功功率，还要吸取交换无功功率。

据统计在农村电网中，电动机为建立并维持三相旋转磁场所消耗的无功功率约占60％，变压器为建立并维持三相交变磁场所消耗的无功功率约占30％，其余10％是线路所要消耗的。

因此，为使电力系统多带或多发多送有功功率，少发少送无功功率，或在系统无功功率供给不足时，就要在电感性负载点或附近加装无功补偿设备，进行无功功率就地补偿。

（2）进行无功补偿可降低电网中的功率损耗或是电能损耗。

电网不仅在给用电设备输送有功功率时造成（更多精彩文章来自“秘书不求人”）有功损耗，同时在给用电设备送无功功率时也造成有功损耗。

即：
△P∑=△Pp+△PQ
=(P/U)×10-3＋（Q/U）2R×10-3
＝
从上式显见，当电网结构固定，即R一定，输送的有功功率P一定时，有功功率损耗△P∑的大小取决于无功功率Q的输送量，而且与其平方成正比。

因此，很有必要在电网的用电负荷点进行无功补偿，减少电网的无功功率输送量，降低电能损耗。

（3）进行无功补偿可减少电网中的电压损失，提高电压质量。

电网中无功功率Q的输送量还将造成电压损失，使线路首未端有一个电压差，使用电设备发生电压波动，用电电压质量难以确保。

即：△U=（PR+QX）/ Ue ＝PR/ Ue +QX/Ue
从上式显见，电网中电压损失的第二部分和输送上的无功功率Q 成正比。

在架空线路中，当导线载面积较大时，电抗X要比电阻R大2～4倍，而变压器绕组的电抗比电阻大5～10倍。

在此种情况下，QX/ue》PR/ue，成为电网电压损失的主要组成部分，即△U≈QX/Ue。

因此，为了减少或抑制电网中的电压损失，提高电压质量，就必须在各用电设备处进行无功补偿，以减少电网中无功功率Ｑ的输送量。

（4）节约设备容量，提高电网输送功率的能力
从所周知，无功补偿可以提高负荷的功率因数，因此在输送相同的有功功率下，就可以使设备容量减少，从而节省其投资。

从另一方面讲，在设备容量一定的情况下，由于无功补偿而使功率因数提高，也使电网或设备输送有功功率容量增大，减少变配电设备投资。

综上所述，电网进行无功补偿的作用是多方面；益处是较多的，效益是显著的，应大力推广应用。

三、农村电网进行无功补偿的要求
（1）无功补偿的原则。

为了使电网补偿能取得最佳的综合效益，应遵循这样的原则：全面布局，分级补偿，就地平衡，（2）无功补偿的侧重点：①、集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；②、降损与调压相结合，以降损为主；③、输电网补偿与配电网补偿相结合，以配电网补偿为主；④、供电部门进行补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主。

（3）无功补偿的标准：遵照电力部《电力系统电压和无功电力管理条例》，无功补偿对功率因数做了如下规定：①、高压供电的工业及装有带负荷调整电压设备的用户，功率因数为0.95以上；②、其他工业用户功率因数为0.90以上；③、趸售和农业用户功率因数为0.80以上。

四、农村配电网络电容补偿方式
1、单一地在变电站进行集中补偿。

（1）负荷集中的工业35KV变电站的无功补偿。

对以工业负荷为主的35KV变电站；一般具有线路较短，负荷集中、负载率较高的特点。

因此，所需无功要求做到就地平衡，即变电站的无功补偿容量按满足主变压器的励磁无功功率和漏抗无功损耗的要求确定，以减少35KV输电线路输送无功功率引起的有功损耗。

因变电站主变的无功损耗为：
△Qb＝I0%Se/100+Uk%ß Se/100
对农网35KV变电站，上述可简化为：
△Qb=（0.10～0.15）Se
所以，变电站集中补偿容量确定为：
QC=△Qb=(0.10~0.15)Se
当10KV母线电压较高、超过额定电压110％时，为了避免电容器的长时间过电压运行，可采用电压等级较高的电容器，如13/√3或12√3系列的电容器。

（2）负荷分散的农村35KV变电站的无功补偿。

对以农业负荷为主的35KV变电站虽年均载率较低，但负荷起伏变化较大，功率输送距离较远。

因此，所需无功除补偿主变的无功损耗外，还要满足供电区的高峰无功负荷的需要。

困此，对于这种类型35KV农网变电站的集中补偿容量确定如下：
QC=(0.2～0.3)Se
考虑到变电站初建时负荷较轻，补偿工作可分期进行，待负荷上去后，再将补偿容量逐渐增到主变容量的（20％～30％），同时，宜将集中补偿的电容器分为两组，在负荷高峰时，全部拨入运行，在负荷低谷时，切除一组或全部切除。

从上可见，单一地在变电站进行集中电容补偿其综合效益的提高是有限有的，因为①补偿电容器集中装于变电站，在变电站以下用户的无功功率仍需经过长距离线路的输送，无功功率及有功功率均产生损耗，所以，这种方式对10KV配电网线路的降损作用效果不明显。

②电容器集中装于变电站，一方面大容量的电容器全部投入运行，在负荷轻时变电站线电压值往往升得过高，以至要对电容器撤出运行，待负荷升高后再投入运行，这不仅给运行管理带来了不方便，同时，也减少了电容器的利用小时，增加了电容器的损坏率，因此，集中补偿的电容器容量不宜过大。

另一方面从调压效果来看，集中补偿对变电站线电压的提高是有限的，母线电压的提高，势必对变电压附近的用户产生较大影响，而对要解决配网未端电压偏低的问题侧作用不大，当未端电压超过10％时，母线电压提高5％仍不能使未电压达到要求。

2、分散补偿，主要指10KV配电线路的补偿，0.4低压配电网及
随机被偿。

（1）10KV配电线路的无功补偿：
①补偿容量的计算确定。

从配电网线损理论计算得知，线路上配电变压器的空载损耗（即铁损或无功励磁损耗约占配电网总损耗的70％左右；这说明配电变压器的无功损耗在配电网无功总损耗中是极其重要的组成部分。

因此10KV配电线路的无功补偿总容量可按被偿线路上配电变压器总励磁无功功率的原则，同时考虑10KV配电线路分散补偿比35KV变电站集中补偿较为薄弱的实际情况，进行计算确定即：QC= ΔQbo=
因农网10KV配电网线路负荷分散，负荷轻、变化大，为了避免配在配电变压器空载进造成过补偿，或在线路非全相运行进易产生铁磁谐振的情况，也可按下式计算确定10KV配电线路的分散被偿容量。

QC=(0.95～0.98)
其中配电变压器空载电流百分I0％取线路上配电变压器空载电流百分数的加权平均值：
②10KV补偿电容器安装点的确定。

为了最大限度地减少配电线路的电能损耗，使其补偿获得最佳效果，分散补偿的电容器在线路上的安装点应尽量合理。

同时还应考虑维护方便，便于巡视检查，其安装地点宜靠近村庄或农村配电房。

经计算，电容器安装地点具体如下：当线路上只装设一组时，宜安装在距首端2/3处，当装设两组时，第一组为2/5处，第二组为4/5处，各组补偿容量约为线路总补偿容量的1/2；当装设三组时，第一组为2/7处，第二组为4/7处，第三组为6/7处，各组补偿约为线路总补偿的1/3。

（2）0.4KV低压配电网及随机补偿
①、大宗工业用户和乡镇企业的无功补偿。

大宗用户和乡镇企业的用电设备无功补偿可采取低压母线就地集中补偿方式，补偿容量可按在用电高峰月份有功功率的平均值，将负荷功率因数提高到所需数值的方法，进行计算确定即：
QC=
或
为了避免COS值发生较大的起伏波动，可将电容器分作2-3组，分别并联到0.4KV母线上。

在负荷高峰时，投入电容器２～3组；在负荷低谷时，退出电容器１-2组。

这样处理可防止低负荷时因变压器铁芯饱和形成过流，损坏电容器。

②单台电机的随机补偿
单台电机的无功补偿，一般是将电动机空载时的功率因数补偿到1（即COSΦ2=1）。

因为电机空载时的无功负荷小，补偿后在满载时电动机的功率因数仍为滞后。

否则，如果将满载时的功率因数补偿到1，在电机空载或轻载时就会使功率因数超前，这将导致过补偿，对电机和电容器都有危害。

根据上述补偿原则，电机的补偿容量可按下式计算确定。

对于惯性较小的电动机（如风机等）：
QC=(0.95～0.98)√3UeI0
对于惯性较大的电动机（如水泵等）：
QC=（0.9～0.95）√3UeI0
电动同的空载电流I0，可按下式计算确定：
I0≈2Ie(1-cosФe)
功率因数可根据月末有功和无功电量，计算月平均功率因数。

第二篇：电网建设中的无功补偿
电网建设中的无功补偿
1功率因数和无功功率补偿的基本概念
1.1功率因数：电网中的电气设备如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即是功率因数，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指标。

1.2无功功率补偿：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，容性装置却在吸收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收
的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。

2无功补偿的目的与效果
2.1补偿无功功率，提高功率因数
2.2提高设备的供电能力
由P＝S·cosφ可看出，当设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，上式中的P也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。

2.3降低电网中的功率损耗和电能损失
由公式I＝P/（·U·cosφ)可知当有功功率P为定值时，负荷电流I 与cosφ成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从而使功率损耗降低：ΔP＝I2R，降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主要目的。

2.4改善电压质量
在线路中电压损失ΔU的计算公式如下：
ΔU＝
×10
-3
式中
ΔU——线路中的电压损失
kV
P——有功功率MW
Q——无功功率Mvar
Ue——额定电压kV
R——线路总电阻Ω
XL——线路感抗Ω
由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失ΔU也就减少了。

2.5减少用户电费开支，降低生产成本。

2.6减小设备容量，节省投资。

3无功补偿容量的选择
3.1按提高功率因数值确定补偿容量Q
c
Qc＝P[
]（kvar）
式中P——最大负荷月的平均有功功率kW
cosφ１cosφ2——补偿前后功率因数值
例如：某加工厂最大负荷月的平均有功功率为300kW，功率因数cosφ＝0.6，拟将功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为：QC=300×[
]=300×（1．33—0．48）=255
（kvar）
3.2按提高电压值确定补偿容量QC
QC=
（kvar）
式中
ΔU——需要提高的电压值V
U——需要提高的电压值V
U2——需要达到的电压值kV
X——线路电抗Ω
3.3按感应电动机空载电流值确定补偿容量
电动机的无功补偿一般采用就地补偿方式，电容器随电动机的运行和停止投退，容量以不超过电动机空载时的无功损耗为宜，计算公式：
QC≤
Ue
I0
(kvar)
式中
Ue——电动机额定电压kV
IO——电动机空载电流可用钳形电流表测出，若粗略估算，也可
用下式：
QC＝(1/4～1/2)Pn
式中
Pn——电动机额定功率kW
3.4按配电变压器容量确定补偿容量
配电变压器低压侧安装电容器时，应考虑以下原则：在轻负荷时，防止向10kV配电网倒送无功；取得最大的节能效果，根据配变容量按下式计算：
QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)
Sn——配变容量kVA
总之，无功补偿设备的配置，应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的原则，要把降损与调压相结合，以降损为主；又要把集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；同时，供电部门补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主，共同搞好无功补偿的配置和管理，从而取得无功补偿的最大经济效益。

[摘要]
对广大供电企业来说，用户功率因数的高低，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，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量，这是众所周知的道理。

因此，提高电力系统的功率因数，已成为电力工业中一个重要课题，而提高电力系统的功率因数，首先就要提高各用户的功率因数。

文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种使用方法，以及确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。

[关键词]
功率因数
影响因素
补偿方法
容量确定
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。

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，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、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和为用户本身节约电能。

因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效的搞好低压补偿，不但可以减轻上一级电网补偿的压力，改善提高用户功率因数，而且能够有效地降低电能损失，减少用户电费。

其社会效益及经济效益都会是非常显著的。

影响功率因数的主要因素
1.1
电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。

据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60％～70％。

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。

电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。

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期处于低负载运行状态。

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%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。

1.3
电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
综上所述，我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。

低压网的无功补偿
2.1
低压网无功补偿的一般方法
低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿和跟踪补偿。

下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

2.1.1
随机补偿
随机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。

随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。

此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

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，不会造成无功倒送，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、事故率低等优点。

2.1.2
随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧，以无功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，配变空载无功是农网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，不利于电费的同网同价。

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，是目前无功补偿中常用的手段之一。

2.1.3
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以上的专用配电用户，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。

2.2
采用适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。

下面将对提高自然功率因数的措施做一些简要的介绍。

2.2.1合理选用电动机
合理选择电动机，使其尽可能在高负荷率状态下运行。

在选择电动机时，既要注意它们的机械特性，又要考虑它们的电气指标。

举例说，三相异步电动机（100KW）在空载时功率因数仅为0.11，1/2负载时约为0.72，而满负载时可达0.86。

所以核算负荷小于40%的感应电动机，应换以较小容量的电动机，并合理安排和调整工艺流程，改善运行方式，限制空载运转。

故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确合理的选择电动机的容量。

2.2.2
提高异步电动机的检修质量
实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动是对异步电动机无功功率的大小有很大影响。

因此检修时要特别注意不使电动机的气隙增大，以免使功率因数降低。

2.2.3
采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿
由电机原理可知，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。

因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。

异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行状态，这就是“异步电动机同步化”。

因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即可以向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。

2.2.4
正确选择变压器容量提高运行效益
对于负载率比较低的变压器，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。

如：对平均负荷小于30%的变压器宜从电网上断开，通过联络线提高负荷。