无功补偿技术介绍

2018/1/21
三、无功和电压的调整
3.2 无功功率电源
缺点：同步调相机是旋转设备，运行维护较为复杂，有 功功率损耗大，在满负荷运行时，有功损耗约为额定容 量的1.5%-5%，同步调相机的没单位容量投资较大，宜安 装在枢纽性质的变电站，以便平滑调节电压和提高系统 的稳定性。
3.2.3 静止电容器
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三、无功和电压的调整
3.2 无功功率电源 3.2.2 同步调相机
同步调相机实际上是一个空载运行的同步电动机。在过 励磁运行时，它可以向系统提供感性无功功率而起到无 功电源的作用，提高系统电压。在欠励磁运行时，它能 从系统吸收感性无功功率而起到无功负荷的作用，降低 系统电压。 优点：能根据装设点的电压水平来平滑的改变输出或吸 收的无功功率，进行电压调节，特别是装有强行励磁装 置时，在系统故障情况下，还能调整系统的电压，提高 系统运行的稳定性。
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二、无功补偿的原理
2.2 电压、电流、角度、有功、无功、功率因数 之间的关系
电压与电流夹角和功率三角形的关系；
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二、无功补偿的原理
2.2 电压、电流、角度、有功、无功、功率因数 之间的关系
角度与功率因数、有功无功的关系； P=UIcosΦ；Q=UIsinΦ；
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二、无功补偿的原理
2.3 功率因数的调节
我厂功率因数调整的方法： 1、通过投退无功补偿设备进行功率因数的调 节； 2、通过发电机输出的无功功率进行功率因 数的调节。
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二、无功补偿的原理
2.4 无功补偿容量的确定
无功功率补偿前后的功率三角形简图
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二、无功补偿的原理
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿
(2) 减少有功损耗 把线路中的电流分成有功电流Ip和无功电流Iq，
线路中的有功损耗： △P=R(P2+Q2)/U2 P—有功功率，kW Q—无功功率，kvar U—线路末端额定电压，kV R—线路电阻，Ω X—线路电抗，Ω
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿
因此提高功率因数后，可减少线路上传输的无功
功率Q，若传输的有功功率不变，且线路的电阻是 一个常数，所以，传输的无功功率Q越小，有功损 耗越小，从而节约了电能。
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿
(3) 提高变压器的利用率 功率因数有COSΦ1提高到COSΦ2，提高了变压器
1.4.2 无功补偿的形式 (1)、集中补偿：在高中压总变电所母线上安装补偿
设备。 (2)、分散补偿：在车间、村镇终端或下级变电所 的母线上安装补偿设备。 (3)、就地补偿：在功率因数较低的设备附近安装补 偿设备。
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一、无功补偿基础知识
1.4无功补偿

式中：COSΦ—功率因数 P—有功功率，kW Q—无功功率，kvar S—视在功率，kVA 在中高压系统中，三相电压和电流均对称
，三相功率因数基本相同，总功率因数为 三相功率因数的平均值。
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿
4.1、无功补偿的作用(提高功率因数的意义) 无功补偿的主要作用是提高功率因数，以
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一、无功补偿基础知识
1.1.1 感性无功功率
由于电感线圈是储藏磁场能量的元件，当线圈加上交
流电压后，当电压交变时，相应的磁场能量也随着变 化，当电压增大，电流和磁场能量也相应增强，此时 线圈的磁场能量将外电源供给的能量以磁场能量形式 储藏起来，当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁 场能量释放并输回外电路中，电感电路不消耗功率。 电路中仅是电源能量与磁场能量之间的往复交换。
3.1 无功功率的平衡
电力系统的电压水平主要取决于无功功率
的平衡。电力系统内无功功率分配的不合 理，可能会造成一些节点的电压过高或过 低。当电压偏离额定值过高，会损坏电气 设备的绝缘，危害设备安全运行，缩短设 备寿命；而电压过低，会加大电网中的功 率损耗，影响电力系统运行的稳定性。
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的利用率为：
△S%=(S1－S2)/S1*100%=(1－COSΦ1/COSΦ2)*100%
因此补偿后的变压器利用率提高了△S%，可以带
更多的负荷，减少了变压器的投资。
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿
(4)、减少电费支出 (1)、避免功率因数低于规定值而受罚； (2)、减少用户配电网内的无功传输而造成的有功
2.4 无功补偿容量的确定
1、已知系统有功和功率因数，计算投入一
定数量的补偿设备后的功率因数
已知：当前系统有功P，当前系统功率因数PF，投

入补偿设备容量Q1，计算补偿后功率因数PF1. 当前系统视在功率S=P/PF； 当前系统无功Q=√(S²-P²)； PF1=P/ √ (P²+(Q-Q1)²) PF1= √(P² /(S² +Q1² -2Q*Q1))
损耗；
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿
减收电费 功率因数 月电费减少% 0.9 0 0.91 0.15 0.92 0.3 0.93 0.45 0.94 0.6 功率因数 0.89 0.88 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 0.8 0.79 0.78 0.77 0.76 增收电费 月电费增加% 功率因数 月电费增加% 0.5 0.75 7.5 1 0.74 8 1.5 0.73 8.5 2 0.72 9 2.5 0.71 9.5 3 0.7 10 3.5 0.69 11 4 0.68 12 4.5 0.67 13 5 0.66 14 5.5 0.65 15 6 功率因数自0.64及以下，每降 6.5 低0.01电费增加2% 7
减少设备容量、功率损耗，稳定电压提高 供电质量。安装无功补偿设备，可以减少 无功功率在电网中的传输，减少了线路中 的电压损耗，提高了配电网的电压质量。
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一、无功补偿基础知识
1.4、无功补偿
(1)、减少电压损耗
把线路中的电流分成有功电流Ip和无功电流Iq，

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一、无功补偿基础知识
1.2、无功分类
a、感性无功：电流滞后电压90°，如电动
机、变压器等设备； b、容性无功：电流超前电压90°，如电容 器、电缆、电力输电线路； c、基波无功：与电源频率相等的无功； d、谐波无功：与电源频率不相等的无功；
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一、无功补偿基础知识
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二、无功补偿的原理
2.4 无功补偿容量的确定
注意：当电容器的实际运行电压与电容器
的额定电压不一致时，电容器的实际补偿 容量为： Q=(U1/Un)²×Qn U1—电容器实际运行电压； Un—电容器额定电压； Qn—电容器额定容量；
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三、无功和电压的调整
1.3 功率因数
电力系统中的负荷并不是纯感性或纯容性
的，是集容性、感性和阻性的综合负载， 这种负载的电压和电流的向量之间有一定 的相位差，相位角的余弦值就是功率因数 值，也是有功功率与视在功率之比。计算 公式为：COSΦ=P/S=P/√(P2 +Q2)
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一、无功补偿基础知识
1.3 功率因数
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一、无功补偿基础知识
1.1.2 容性无功功率
由于电容器是储藏电场能量的元件，当电容器加上交
流电压后，当电压交变时，相应的电场能量也随着变 化，当电压增大，电流和电场能量也相应增强，此时 电容器的电场能量将外电源供给的能量以电场能量形 式储藏起来，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外电路中，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交换。
0.95-1.00
0.75
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿

(5) 提高电网输电能力 有功功率与视在功率的关系为： P=SCOSΦ 可见，在电网传输一定有功功率的条件下，功率 因数越高，需要电网传输的总功率越小。
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一、无功补偿基础知识
1.4 无功补偿
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二、无功补偿的原理
2.4 无功补偿容量的确定
2、已知系统有功和功率因数，计算达到目
标功率因数需要投入多少补偿容量
已知：当前系统有功P，当前系统功率因数PF，
目标功率因数PF1,计算需要投入多大容量的补偿 设备△Q. PF对应的角度和无功：Φ；Q=P*tanΦ； PF1对应的角度和无功：Φ1； Q1=P*tanΦ1； △Q=P(tanΦ-tanΦ1)
电力系统中负载的综合阻抗主要来自呈感性，需要容性无功来补偿感性无功。
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二、无功补偿的原理
2.2 电压、电流、角度、有功、无功、功率因数 之间的关系
U^I和I^U的含义；
∠ U^I= Φ；∠I^U= 360-Φ； 只要涉及向量或角度就会有基准量的选取。 注意：角度为逆时针，相序为顺时针；
三、无功和电压的调整
3.2 无功功率电源
电力系统中无功功率的电源主要有：发电
机、同步调相机、并联电容器、静止补偿 器等。 3.2.1、同步发电机
发电机是最基本的无功功率电源。可以通过调节 发电机的励磁电流来改变发电机发出的无功功率 。增加励磁电流就可以增大无功功率的输出，反 之，就减少无功功率的输出。