功率因数及无功补偿介绍
变电站设施的无功补偿与功率因数控制
变电站设施的无功补偿与功率因数控制无功补偿和功率因数控制是变电站设施中非常重要的技术措施，用于控制电力系统中的无功功率流动，并维持合适的功率因数。
在本文中，我们将探讨无功补偿和功率因数控制的定义、作用、方法和设备。
无功补偿是指通过在电力系统中增加或吸收无功功率来控制电网中的无功功率流动。
正常运行的电力系统中，有功功率（即实际用电功率）和无功功率（即反应电路电压和电流相位差的功率）在电网中同时存在。
而无功功率在电网中的流动会引起电压波动、电网损耗增加等问题，影响电力系统的稳定性和效率。
因此，为了维持电力系统的稳定运行，就需要对无功功率进行补偿。
功率因数是用来衡量电路在传输有用功率方面的效率的指标。
功率因数的理论范围是-1到1之间，数值越接近1，表示电路的效率越高。
当功率因数低于0.9时，电网的稳定性和能效会受到影响。
功率因数控制的目标是维持电路的功率因数在合适的范围内，以确保电力系统的高效、稳定运行。
无功补偿和功率因数控制的方法一般分为静态和动态两种。
静态无功补偿主要包括无功电容器和无功电抗器的使用，通过调整这些无功组件的接入或退出来实现无功功率的平衡。
无功电容器可用于增加无功功率，从而提高功率因数；而无功电抗器则可以吸收无功功率，来降低功率因数。
动态无功补偿主要依靠无功补偿装置，如静止无功发生器（STATCOM）和静止无功补偿（SVC）等，来通过快速响应的方式来进行无功功率的调节。
在变电站设施中，常见的无功补偿和功率因数控制设备有自动电容器组、静止无功发生器（STATCOM）和静止无功补偿（SVC）等。
自动电容器组是一种用于自动控制电容器接入和退出的装置，通过感受电力系统中的功率因数变化，实时调整电容器的数量，从而维持合适的功率因数。
STATCOM和SVC是一种现代化的无功补偿装置，能够通过控制电压和电流的相位，实时调整无功功率流动，以实现无功补偿和功率因数控制的目标。
无功补偿和功率因数控制的实施对电力系统的稳定性和可靠性有着重要的影响。
功率因数及无功补偿介绍
2.2 提高功率因数的方法
电容补偿无功功率原理
电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90°，而电流在电 容元件中作功时，电流超前电压90°，在同一电路中，电感电 流与电容电流方向相反，互差180°，如果在电感元件电路中有 比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量 与电压矢量之间的夹角缩小，相应的功率因数就得到提高。由 于无功补偿设备投资及本身也要消耗一定的能耗，所以说这是 一种折中的提高功率因数的方法。
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1.3 无功功率
无功功率（Q）
在交流电路中，具有电感（电容）的电路里，电感（电容）在 半周期的时间里把电源的能量变成磁场（电场）的能量贮存起 来，在另外半周期的时间里又把贮存的磁场（电场）能量送还 给电源，它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量， 我们把与电源交换能量的振幅值叫做无功功率，以字母 Q 表示， 主要单位乏(var)、千乏(Kvar)，它是在电气设备中建立和维持 磁场和电场的电功率，它与电压、电流间的关系： Q=UIsinφ sinφ=Q/S。测量无功功率的仪表称为无功功率表，简称无功表
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名词解释
静止无功补偿器（SVC） 于20世纪70年代兴起，现在已经发展成为很成熟的FACTS装置， 其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（电 压和无功补偿），在大功率电网中，SVC被用于电压控制或用 于获得其它效益，如提高系统的阻尼和稳定性等；这类装置的 典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器 （TSC）它不再采用大容量的电容器，电感器来产生所需无功 功率，而是通过电力电子器件的高频开关实现对无功补偿，特 别适用于中高压电力系统中的动态无功补偿。静止无功补偿器 是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装 置。它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并 联使用。电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸 收无功功率（感性的）。通过对电抗器进行调节，可以使整个 装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进 行），并且响应快速。
负荷计算及无功补偿
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在计算补偿用电力电容器容量和个数时，应考虑 实际运行电压可能与额定电压不同，电容器能补偿的 到实际运行电压可能与额定电压不同，电容器能补偿的 实际容量将低于额定容量，此时需对额定容量作修正： U 2 Qe = QN ( ) UN
4
2.4.6.2 功率因数对供电系统的影响 （1）系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电 气元件，容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、 测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。 测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用。 （2）增加电力网中输电线路上的有功功率损耗和电能 损耗。 损耗。 （3）线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机 线路的电压损耗增大。影响负荷端的异步电动机 及其它用电设备的正常运行。 （4）使电力系统内的电气设备容量不能充分利用。
人工补偿无功功率的方法主要有以下三种： • • • 并联电容器补偿 同步电动机补偿 动态无功功率补偿
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用静电电容器（或称移相电容器、电力电容器） 用静电电容器（或称移相电容器、电力电容器） 作无功补偿以提高功率因数，是目前工业企业内广泛 作无功补偿以提高功率因数，是目前工业企业内广泛 应用的一种补偿装置。 应用的一种补偿装置。 电力电容器的补偿容量可用下式确定 Qc=Pav（tanϕ1-tanϕ2）=αPca（tanϕ1-tanϕ2）
瞬时功率因数值代表某一瞬间状态的无功功率的 变化情况。 变化情况。
1
（2）平均功率因数 平均功率因数指某一规定时间内，功率因数的平 均值。其计算公式为 1 Wa cosϕwm = = 2 2
110kV变电站功率因数分析与无功补偿措施
110kV变电站功率因数分析与无功补偿措施【摘要】本文研究了110kV变电站在工作时，功率因数变低的原因，通过一些分析说明了长距离输电状况下，线路出现的电容功率引起无功平衡导致的一些影响。
基于此，本文首先叙述了不同负荷条件、不同运作方式下的无功补偿方案，其次重点对无功补偿错数做了叙述，以期可为相关工作者提供一点参考。
【关键词】变电站；功率因数分析；无功补偿措施电力系统中要求电源提供两类能量，其一是用于做功而被消耗的能量，其二是用于磁场的建立，被用在能量交换上的能量，该部分功对外部电路来说并没有做功，因此将其称为无功功率，如果无功功率不足，无功负荷和无功电源必将处在一种低电压平衡，最终导致电力设备损耗增加、设备损坏等危害，严重者甚至导致电网大面积停电，因此积极研究变电站功率因数及无功补偿措施有着一定的意义。
1.变电站功率因数问题的出现2010年咸阳机场二期扩建，增加一条空机110KV纯电缆线路，长度8.9公里。
原有的两条110KV架空线路，由于扩建南跑道，架空线必须落地，落地后沣机线电缆长度3.5公里，碱机线路3.2公里。
经测试线容性无功6300Kvar，沣机线路2700Kvar，碱机线路2080Kvar，供电局计算功率因数是三条线路的总和，经计算咸阳机场三条线路共计容性负荷11080Kvar，第一个月运行后共计被罚款10.5万元，最高一个月功率因数罚款达26万元。
我们立即成立技术攻关小组研讨，经过多方研究，确定在10KV安装电抗器，安装完后改变了现状。
现在由罚款，到月月奖励。
2.无功平衡的分析及无功补偿作用2.1无功平衡分析在该飞机场110kV变电站二期扩建线路施工当中，出现无功功率不足的情况，起初分析认为是因为一些设备计量不准或一些线路接线错误导致，通过对设备计量进行校验及对接线检查，排除了计量出现误差和接线错误的可能，接着技术攻关小组将注意力重点放在了线路上，因为线路引起的容性功率原因，在变电站本身负荷比较低的情况下，并不是无功不足引起的功率因数不足，而是大量无功过剩使得线路传导向系统引起的。
浅谈功率因数与无功补偿的关系
浅谈功率因数与无功补偿的关系摘要：功率因数的高低关系到输配电线路、设备的供电能力，也影响到其功率损耗。
本文从理论上分析了功率因数与无功补偿关系。
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。
关键词：功率因数;无功补偿一、前言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。
电网中无功功率消耗很大，大约有50％的无功功率消耗在输、变、配电设备上,50％的无功功率消耗于电力用户。
为了减少无功功率消耗和由此而造成的电网有功损耗,就必须减少无功功率在电网中的流动，即提高电网负荷的功率因数，从而达到节约电能,降低损耗的目的。
二、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。
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）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响2）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3)异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备以上是影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使电力网功率因数提高的方法。
就是加装无功补偿设备，使电网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
三、无功补偿的方法提高功率因数的主要方法是采用无功补偿技术，根据我国国情和电网现状，采用并联电容器作为无功补偿设备，是最经济的，同时安装维护最为方便。
现将采用电容器进行无功补偿的几种常用方式简述如下：1）站内集中实偿补偿点位于10～110kV变电站的10kV出线上，补偿设备安装于变电站内的户内或户外，为出线支路上所有负荷提供无功电源,补偿上一级电网的无功损耗。
钢铁企业的功率因数和无功补偿方式选择
钢铁企业的功率因数和无功补偿方式选择钢铁企业中有大量的感性负荷, 因此钢铁企业的自然功率因数比较低, 这样造成的影响有: 降低了系统发电机的输出有功功率、降低了变电和输电设施的供电能力、增加了供电网络的损耗、增加了输电线路的电压降。
鉴于功率因数的高低对发、供、用电设备的充分利用、节约电能和改善电压质量有着重要影响。
为了提高用电用户的功率因数并保持其均衡, 按原水利电力部、国家XX局,XX局（83）水电财字第215号文件中规定，“功率因数标准0.90, 试用于160 千伏安（千瓦）以上的高压供电工业用户（包括社队工业用户）、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户3200千伏安及以上的电力排灌站…”,并且在以0.90为标准的功率因数调整电费表中, 对0.90 以上的功率因数减少电费, 对0.90 以下的功率因数增加电费。
由以上可看出, 提供功率因数不仅对电力系统, 对钢铁企业的经济运行有重大意义。
在考虑提高功率因数时, 应首先提高企业用电设备的自然功率因数, 当采取设施后还达不到电力部门的要求时, 才考虑人工补偿。
一、提高钢铁企业自然功率因数的措施钢铁企业无功功率消耗, 一般感应电机占70%,变压器占20%, 线路占10%。
因此提供钢铁企业的功率因数, 应从降低感应电机无功损耗和降低变压器无功损耗着手:（一）降低感应电机的无功损耗1. 提供电机的负载率, 使其接近满载运行。
根据感应电机的性能和特性,感应电机的功率因数、效率与负荷率的关系,见图1。
由图 1 可以看出, 感应电机的最高效率, 一般在3/4 负载至满载期间出现, 而功率因数则在满负荷时最高,因此使用适当容量的电机,使其接近满载运行, 不但能节约用电, 而且可以提高功率因数,降低无功损耗。
在钢铁企业中, 选择电机容量时,一般是按电机最大出力的情况下, 考虑了一定的余度,又将电机额定容量靠上一级的标准容量, 因此在实际运行时电机很少运行在满载情况, 甚至经常运行在50%负载率或更低的情况。
医院配电网的功率因数及无功补偿
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abstractpower 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．keywordshospital?distribution network?power factorreactive 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］。
无功补偿计算公式
无功补偿计算公式无功补偿是电力系统中的一个重要概念，是指在电力系统中对无功功率进行调整的过程，以提高系统的功率因素，降低无功功率的损失。
无功补偿的计算公式可以通过不同的方法得到，下面将详细介绍几种常见的无功补偿计算公式。
一、基础公式1.功率因数公式功率因数(PF)定义为有功功率与视在功率的比值，即：PF=P/S其中，P表示有功功率，单位为瓦特(W)；S表示视在功率，单位为伏安(VA)。
2.无功功率公式无功功率(Q)可以由功率因数和视在功率计算得到：Q=√(S²-P²)二、无功补偿公式1.容性补偿容性补偿是通过增加并行连接的电容器来提高功率因数。
假设原始功率因数为PF1，需要提高到目标功率因数PF2，容性补偿公式为：C = ((P * tan(acos(PF2)))) / (ω * (tan(acos(PF1)) -tan(acos(PF2)))))其中，C表示所需电容器的容量，单位为法拉(F)；P表示有功功率，单位为瓦特(W)；PF1和PF2分别表示原始功率因数和目标功率因数；ω表示电网的角频率，单位为弧度/秒。
2.感性补偿感性补偿是通过增加串联连接的电感来消除过多的无功功率。
感性补偿公式为：L = ((Q * tan(acos(PF2)))) / (ω * (tan(acos(PF1))) -tan(acos(PF2)))))其中，L表示所需电感的大小，单位为亨利(H)；Q表示需要消除的无功功率，单位为伏安(VAR)；PF1和PF2分别表示原始功率因数和目标功率因数；ω表示电网的角频率，单位为弧度/秒。
需要注意的是，以上公式仅适用于理想情况下的无功补偿计算。
在实际应用中，还需要考虑电力系统的特性、负载变化等因素，以确保无功补偿的效果和安全性。
三、案例分析假设一个电力系统的视在功率为10kVA，有功功率为8kW，功率因数为0.8、现在需要将系统的功率因数提高到0.9、根据以上的公式，可以计算出容性补偿和感性补偿的数值。
无功补偿计算及补偿容量计算
功率因数和无功补偿容量的计算：
1、功率因数的计算：
（1）功率因数可以从所接电网的功率因数表里直接读取。
（2）若用电用户没有安装功率因数表，功率因数可以从所装的电度表里直接读取有功功
因数。
即:
cosφ=1／SQRT(1+(tanφ)*(tanφ))=P/SQRT(P*P+Q*Q)=1/SQRT(1+(Q/P)*(Q/P))如果记录的某段时间内的有功功率P和无功功率Q可知，即可求出该段时间内的
2、补偿容量的确定：
补偿容量的确定：补偿容量的大小决定于电力负荷的大小、补偿前功率因数的大小和补
Qc=P年*（tanφ1-tanφ2）
Q c--无功补偿容量（kvar）
P年--年平均功率（kW)
tanφ1--补偿前功率因数角的正切值
tanφ2--补偿后功率因数角的正切值
举例说明：
答：此系统呈现感性负载，为提高功率因数，可以采用400V低压就近补偿原
1、若一10/0.4kV电力系统有功负荷100kW，呈感性负责,系统功率因数0.74。
有功功率和无功功率进行计算得出功率
=1/SQRT(1+(Q/P)*(Q/P))
间内的加权平均功率因数：
小和补偿后提高的功率因数的大小
补偿后cos φ2
1kW有功功率所需补偿电容器的补偿容量（kvar）
无
0.74。
若将系统功率因数提到0.98，需要补偿多少无功容量？
补偿原则，采用并联电容器方法补偿，补偿容量经查表可以求得：Qc=100*0.71=71(kvar)。
浅谈工业企业功率因数及无功补偿
浅谈工业企业功率因数及无功补偿作者：刘广军来源：《世界家苑》2017年第05期摘要：本文阐述了功率因数的概念、提高功率因数的意义及方法，并结合企业实际情况介绍了无功补偿的实施情况和效果。
关键词：功率因数、无功补偿1、功率、功率因数在电网中，功率分为有功功率、无功功率和视在功率。
交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，所以电源输送到电器的电功率并不完全做功。
凡实际为电器（电阻性质）所吸收的电功率叫有功功率，常用单位为kW（千瓦），而电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率，常用单位为kVar（千乏）。
电压和电流的乘积称为视在功率，用字母S表示，常用单位为kVA（千伏安）。
有功功率与视在功率的比值就是功率因数，用COS表示。
COS=P/S在一定的有功功率下，当用户的COS比较小，视在功率比较大，为了满足用电的需要，供电线路和变压器的容量需要大，这样，增加了供电投资、降低设备利用率，也增加线路网损。
负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，通过输电线路的电流增大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降。
所以，功率因数是电力系统中的一个重要指标。
在工业企业中，由于存在大量的电动机和变压器，电动机和变压器运行时需要建立磁场，造成电流滞后电压，功率因数较低，因此需要对其进行就近和就地补偿。
2、提高功率因数的意义2.1提高功率因数有利于充分利用供电设备的容量，使同样的供电设备为更多的用电器供电。
每个供电设备都有额定的容量，即视在功率S，有功功率越大，电路中的有功功率P就越大，提高功率因数，可使同等容量的供电设备向用户提供更多的功率，提高供电设备的能量的利用率。
2.2提高功率因数有利于减少供电线路上的电压降和能量损耗在交流电路中，故用电器的功率因数越高，则电路中的电流就越小，输电线和设备的电压降和功率损耗就越小。
浅析电力系统中的功率因数及无功补偿方式
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的无功消耗 ， 以补励磁无功为主。 低压个 别补偿 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，因此不会造成无功倒送 。 ２ ） 低压集中补偿 ， 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在 配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置 ， 根据低 压母线上的无功负荷而直接控制 电容器的投切 。 低压集中补偿的优点 ： 接
备是无功功率的主要消耗者 。 据有关的统计 ， 在Ｔ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 ６ ０ ％～ ７ ０ ％；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 ６ ０ ％ ～７ ０ ％。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 。
仅为 Ｑ （ Ｑ ＜ Ｑ ） ， 此时虽然系统中的无功功率也能平衡 ， 但平衡条件所
决定的电压水平为 ｕ ，而 ｕ显然低于 Ｕ ｎ 。在这种情况下 ，虽然可 以采 取某些措施 ， 如改变某 台变压器 的变 比来提高局部地 区的 电压水平 ， 但 整个系统的无功功率仍然不足 ， 系统 的电压质量得不到全面改善 。 这种 平衡是系统无功功率不足时达到的平衡 ，是 南于系统的电压水平下降 ， 无功功率负荷本身具有 的电压调节效应 ， 使全 系统 的无功功率需求有所
下降而达到的平衡 ， 是 南于系统 的电压水平下降 ， 无功功率负荷本身具
有 的电压调节效应 ，使全系统 的无功功率需求有所下降而达到的 。
功率因数无功补偿计算
功率因数无功补偿计算功率因数无功补偿是电力系统中的重要内容，通过调整无功功率的变化来改善系统的功率因数，提高系统的电能利用率。
以下是功率因数无功补偿计算的一些相关参考内容。
1. 定义和原理功率因数是指电路中的有功功率和视在功率之间的比值，其范围在0到1之间。
当功率因数为1时，说明电路中只有有功功率，无无功功率，此时电能的利用率最高。
但实际中，许多负载如电感、电容设备会由于自身特性造成无功功率的产生，降低了系统的功率因数。
为了提高功率因数，需要对电路进行无功补偿。
无功补偿的原理是通过在电路中加入适当的电容器或电感器，使得其产生的无功功率与负载产生的无功功率相互抵消，从而达到提高功率因数的目的。
2. 无功补偿的计算方法(1) 电容补偿电容补偿主要用于消除负载电感所产生的无功功率。
计算电容补偿的容量首先需要通过负载的无功功率来确定。
一般情况下，负载无功功率可以通过电流、电压和功率因数来计算。
例如，对于单相负载，可以使用以下公式进行计算：无功功率 = 电流 ×电压 ×无功功率因数其中，电流和电压可以通过测量获得，无功功率因数一般根据负载的类型进行选择，如感性负载可选择-0.9，容性负载可选择0.9。
计算得到无功功率后，可以通过以下公式计算所需电容的容量：C = 无功功率/ (2πf × 电压^2)其中，C为所需电容的容量，f为电源频率。
(2) 电感补偿电感补偿主要用于消除负载电容所产生的无功功率。
计算电感补偿的大小时，同样需要根据负载的无功功率来确定。
对于单相负载，可以使用以下公式进行计算：无功功率 = 电流 ×电压 ×无功功率因数其中，电流和电压可以通过测量获得，无功功率因数一般根据负载的类型进行选择，如感性负载可选择0.9，容性负载可选择-0.9。
计算得到无功功率后，可以通过以下公式计算所需电感的大小：L = 无功功率/ (2πf × 电压^2)其中，L为所需电感的大小，f为电源频率。
电路中的功率因数校正与无功补偿
电路中的功率因数校正与无功补偿电力系统是现代社会不可或缺的重要组成部分，而电路中的功率因数校正与无功补偿则是电力系统运行中必不可少的技术手段。
本文将探讨功率因数和无功补偿的基本概念，并介绍功率因数校正和无功补偿的原理、方法和应用。
通过对这些内容的学习，我们可以更好地理解电路中功率因数校正和无功补偿的重要性，以及如何应用这些技术手段来提高电力系统的稳定性和效率。
1. 功率因数的概念与意义功率因数是描述交流电路中有功电能和无功电能之间相互关系的参数。
它是用来衡量电路中所消耗的有功功率与所输送的总功率之间的比值。
功率因数的数值介于0到1之间，当功率因数接近1时，电路的效率更高，而功率因数接近0时，电路的效率更低。
因此，正确校正和补偿功率因数对于提高电路的效能和稳定性至关重要。
2. 无功补偿的原理与方法无功补偿是通过对电路中的电容器和电感器进行合理地配置和控制，以实现无功功率的补偿和消除。
通过引入补偿装置，可以提高功率因数，改善电压质量，减小电力系统中的电流和电压波动，提高电路的稳定性。
常用的无功补偿技术包括静态无功补偿（SVC）、静止无功发生器（STATCOM）和动态无功补偿（DSTATCOM）等。
3. 功率因数校正的原理与方法功率因数校正是通过合理地调整电路中的有功功率和无功功率之间的比例关系，来改善功率因数。
常用的功率因数校正技术主要包括并联电容器、串联电感器和自动功率因数校正装置等。
并联电容器可以增加电路中的无功功率，从而提高功率因数；串联电感器可以减少电路中的有功功率，同样可以实现功率因数的校正。
4. 功率因数校正与无功补偿的应用功率因数校正和无功补偿技术广泛应用于电力系统中，以提高系统的运行效率和经济性。
在工业生产和商业领域，采用功率因数校正和无功补偿技术可以减少电能的损耗，优化电力负载，降低能耗成本。
在电力输配系统中，通过无功补偿和功率因数校正，可以提高电力系统的稳定性，减少电网的损耗，增加输电距离，降低电力系统的负荷损耗。
功率因数与无功补偿-PPT课件
通合知识培训教材
概念 介绍 无功 补偿 校正 技术 功率因数提高的好处
谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起 局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热 等。 谐波污染也会增加电缆等输电线路的损 耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电 流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的 过电压保护、过电流保护的误动作。 因此，如果系统量测出谐波含量过高时， 除了电容器端需要串联适宜的调谐（detuned） 电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐 波改善装置。
通合知识培训教材
概念 介绍 无功 补偿 校正 技术 对于功率因数改善
电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等， 大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需 要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电 网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负 荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由 线路输送的无功功率。由于减少了无功功率在电网中的流动， 因此可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成 的电能损耗，这就是无功补偿的效益。 无功补偿的主要目的就 是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA 或者MVA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的 有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就 是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也 就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯……，几乎所有的无 效功都是电感性，电容性的非常少见，例如：变频器就是容性 的，在变频器电源端加入电抗器可提高功率因数。
功率因数与无功补偿
石家庄通合电子有限公司
通合知识培训教材
概念 介绍 无功 补偿 校正 技术 组件 功能 典型
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功率因数的概念
无功补偿
Company Logo
无功补偿原理
正弦波的特征量：
Im
i
i I m sin t
t
Im
特征量:
： 电流幅值（最大值）
： 角频率（弧度/秒）
： 初相角
两种正弦信号的相位关系
同 相 位
i2
2 1
i1
i2
1 2 t i 与 i2同相位 1
1 2 0
低压动态无功补偿装置
共补：
用接触器投切电容器称为MSC。接触器投入过程中，产生非常大 的电流，也就是常说的合闸涌流，实验表明合闸涌流严重时可 达电容器额定电流的50倍。这不仅影响电容器和接触器的使用 寿命，而且对电网造成冲击，影响其它设备的正常工作。其缺 点：涌流大，寿命短，故障多，维修费用高。 用无触点开关投切电容器称为TSC技术。它的平均动态响应时间 ≤10ms，最大20ms,控制器最快响应时间≤20ms，多组投切一次 到位≤40ms。 它投切是无涌流、无噪音、无过压、不怕灰尘、对电网不产生 污染、使用寿命长、可长时间免于维护、电容切除后不必放电 可马上投入等优点。 它彻底解决了快速变化和冲击负荷的补偿，尤其是一次到位的 寻优投切，有效的抑制电压闪变。对于像电焊机、点焊机。轧 钢机、油田抽油机等负载采用传统投切方式无法进行补偿， KFTBBWD型低压无功补偿装置可以圆满解决以上问题。
或
无功补偿与节电
2、增加电网的传输能力，提高设备利用率 由公式可知，在保持S不变时，功率因数提高后，可多输送有功 功率。
P S cos
无功补偿与节电
3、减少设备容量
P S COS
由公式可知，在保持P不变时，功率因数提高后，设备的容量将 减少。 4、改善电压质量
浅谈功率因数及无功补偿
浅谈功率因数及无功补偿一、引言在电气工程中，功率因数及无功补偿是非常重要的概念。
实际上，对于一些大型工业或商业企业而言，功率因数及无功补偿不仅关乎能源效率和节能，还关乎经济效益和生产效率。
本文将从功率因数和无功补偿这两个方面进行阐述，探讨它们的概念、作用、应用以及影响。
二、功率因数1.概念功率因数，通常用符号PF表示，是表示电路中有用功与总功率之比的指标。
功率因数可以看作是描述电力系统效率的指标。
理想情况下，功率因数等于1，也就是电路中只有有用功，没有无用功。
而实际情况下，功率因数通常低于1，这是由于电路中存在一定的无功功率而引起的。
2.作用功率因数的大小直接影响电路的运行效率和经济性。
功率因数越大，电路的效率越高，节能效果越好。
否则，电路中无用功对线路的容量、输电损耗、变压器容量等都会造成不必要的负担，电费会增加，且不利于电力系统的稳定运行。
3.应用在实际工程中，功率因数的影响很大，因此需要通过补偿来提高功率因数。
通常采用的无功补偿方式是在电路中增加并联电容器或并联感性元件，来消除电路中的无功功率，提高功率因数。
此外，还可以通过变压器自耦变压法等方式进行补偿。
三、无功补偿1.概念无功补偿是一种通过附加无功元件(电容器、电感器等)来对电路的无功功率进行补偿的技术。
由于电器设备在工作过程中会产生一定的无功功率，这些无功功率对电力设备和系统的稳定性有很大的影响。
通过进行无功补偿，可以使电力系统更加稳定，保证设备的正常运行。
2.作用无功补偿可以改善电路的功率因数，减少电能的损耗，并延长电气设备的寿命。
此外，无功补偿还可以提高系统的电压，保持电力系统的稳定，避免电能浪费，并为实现节能和减碳做出贡献。
3.应用无功补偿通常采用并联电容器或并联电感器的方法进行，来实现对电路中无功功率的补偿。
同时，无功补偿要根据不同的负载情况进行调整和升级，保证补偿效果最佳。
四、影响功率因数和无功补偿未能达到标准要求，不仅会造成电路过载，影响设备运行效率，还会造成电能的浪费，增加无用电费和输电损耗。
无功补偿培训资料
晋城集团培训资料杭州银湖电气设备有限公司目录一、无功补偿的基础知识1、什么是功率、功率因数2、为什么需要提高功率因数3、无功补偿的基本原理4、无功补偿的方法5、无功补偿的意义二、补偿设备介绍1、补偿设备的种类2、主要元件及作用3、接线形式三、高压无功补偿成套装置1、概述2、工作原理3、型号4、控制原则5、出厂试验四、操作维护事项1、安装、调试2、通电步骤3、成套产品故障处理4、维护第一篇、基本概念1、有功功率，无功功率，视在功率，功率因数有功功率（P）：实际为电器所吸收的电功率无功功率（Q）：交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率。
视在功率（S）：在交流电网中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而是表面上的数值，叫做视在功率功率因数（COSφ）有功功率与视在功率的比值就是功率因数Q单相电路中：S=UXIP=U*I* cosφQ=U*I* sinφS=√P2+Q2三相电路中：S=√3U*IP=√3U*I* cosφQ=√3U*I* sinφS=√P2+Q2感性无功：感性负荷产生的无功（电机、变压器等）容性无功：容性负荷产生的无功（电容器）2、为什么要提高功率因数在一定的有功功率下，当用户企业cosφ越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大，这样不仅增加供电投资，降低设备利用率，也将增加线路网损。
负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线路的电流越大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降，所以功率因数是电力经济中的一个重要指标。
根据全国用电规则规定，在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上，其它100KV A 及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上：农业用电功率因数为0.80以上。
无功补偿与电力系统的功率因数关系
无功补偿与电力系统的功率因数关系无功补偿是一种在电力系统中常用的措施，用于改善功率因数，提高电力系统的效率和稳定性。
在本文中，我们将探讨无功补偿与电力系统功率因数之间的关系，并介绍一些常见的无功补偿设备。
一、功率因数的定义和意义功率因数是指电力系统中有功功率与视在功率之比，通常用符号cosφ或PF表示。
在理想情况下，我们希望功率因数接近于1，这意味着系统中的有功功率和视在功率几乎相等，电能得到最有效的利用。
然而，在实际电力系统中，存在着大量的电感性负载，如电机、变压器等，这些设备会产生无功功率。
无功功率对于电力系统来说是一种浪费，会导致电流、电压的失真，影响系统的稳定性和效率。
因此，通过无功补偿来减少无功功率，提高功率因数是至关重要的。
二、无功补偿技术无功补偿技术是指通过采用适当的电气设备来减少或抵消电力系统中的无功功率，以提高功率因数的方法。
常见的无功补偿设备包括静态无功补偿装置（STATCOM）、电容器组、静态无功自动补偿装置（SVC）等。
1. 静态无功补偿装置（STATCOM）STATCOM是一种通过控制无功电流来实现电力系统无功补偿的设备。
它采用功率电子器件，能够快速响应系统的需求，并能够根据电压、电流变化自动调节无功功率的输出。
通过使用STATCOM，可以减少或消除电力系统中的无功功率，从而提高功率因数。
2. 电容器组电容器是一种电气设备，可以储存和释放电能，用于补偿电力系统中的无功功率。
当电力系统中存在电感性负载时，通过连接适当的电容器组，可以提供负载所需的无功功率，从而抵消电感性负载产生的无功功率，改善功率因数。
3. 静态无功自动补偿装置（SVC）SVC是一种通过调节电力系统电流的相位和振幅来实现无功补偿的设备。
它采用多级电压型逆变器和电容器组，可以快速调节无功功率的大小和相位，用于控制电流和电压的波形，以达到提高功率因数的目的。
三、无功补偿与功率因数的关系无功补偿对于提高功率因数具有重要作用。
第四章 异步电动机的功率因数与无功补偿
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 ＝2C y ;当补偿容量很大，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 LQS 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---∆==⨯-=⨯=-=-§4-2 电动机无功补偿的分类就无功补偿原则方案来讲，电动机的无功补偿属于末端补偿，通常又称为就地补偿。
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目录
一、功率及功率因数介绍 二、无功补偿意义及方法
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1.1 功率
功率分三种: 有功功率 P、无功功率 Q 、视在功率 S
在三相交流负荷中，任何时候这三种功率都是同时存在的， 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。 三种功率和功率因素是一个直角功率三角形关系：S²=P²+Q² 。 视在功率 S=√3UI 有功功率 P=√3UIcosφ cosφ=P/S 无功功率 Q=√3UIsinφ sinφ=Q/S
属淘汰技术； 2.开关投切固定电容：慢响应补偿方式，连续可控能力差； 3.静止无功补偿器(SVC)：目前相对先进实用技术，在输配电
电力系统中得到了广泛应用； 4.静止无功发生器（SVG）：目前有技术上局限性，属少数示范
工程阶段，但SVG是一种更为先进的新型静止型无功补偿装置， 是灵活柔性交流输电系统（FACTS）技术和定制电力（CP）技 术的重要组成部分，是未来无功功率补偿装置的发展方向
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2.2 提高功率因数的方法
方法1：提高自然功率因数（优先） 1.正确选用异步电动机的型号与容量 2.根据负荷选用相匹配的变压器 3.合理安排和调整工艺流程 4.异步电动机同步化运行
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2.2 提高功率因数的方法
1.正确选用异步电动机的型号与容量 据统计,我国中小型异步电动机的用电负荷约占电网总负荷的80% 以上, 电动机耗能占整个工业用电量的60%～68%左右，做好电动 机的降损节能具有十分重要的经济意义。 正确选用异步电动机,使其额定容量与所带负载相配合,对于改善 功率因数是十分重要的。在选型方面,要注意选用节能型,淘汰高 能耗的电动机,并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调 速等方面的具体要求,选用不同的型号。电动机的效率η与功率 因数cosφ是反映电动机经济运行水平的主要指标 当负载率β在70%～100%之间时，为经济运行区； 当40% ≤β≤70%时，为一般运行区； 当β<40%时，为非经济运行区。
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2.1 提高功率因数的作用
1.提高供电质量，改善设备运行条件，保证设备在正常条 件工作，有利于安全生产；
2.节约电能，降低企业的生产成本，减少电费开支。如避 免因功率因数低于规定值而受罚；减少内部传输和分配 无功功率造成的有功功率损耗；
3.提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力； 4.减少供电线路的功率损失，提高电网输电效率； 5.使发电机能做出更多的有功功率。
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2.3 提高功率因数的设备
1.补偿控制设备（功率因数控制器）
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2.3 提高功率因数的设备
2.无功补偿设备（电容器）
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2.3 提高功率因数的设备
3.配套设备（专用接触器、熔断器、配电柜等）
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1.4 视在功率
视在功率（S）
是指交流电路中电压的有效值和电流的有效值的乘积，以字母 S 表示。通常用视在功率表示变压器等设备的容量，常用单位 为伏安(VA)和千伏安(KVA) 。 视在功率与电压、电流间的关系为：S=UI 视在功率与有功、无功间的关系为：S²=P²+Q² 可以用功率三角形来表示，它是一个直角三角形，两直角边 分别为 Q 与 P，斜边为 S，S 与 P 之间的 夹角Ф为功率因数角，它反映了该交流电路 中电压与电流之间的相位差（角）
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1.5 功率因数-续
功率因数(cosφ)
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，功率因数是电力系统的一个重要的技 术数据，它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。 从S²=P²+Q²来看，如果Q的kvar的值为零的话，kVA就会与kW相等， 那么供电局供出来的1kVA的电就等于用户1kW的消耗，此时成本 效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户 如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资 源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。就国内而 言功率因数规定是必须介于电感性的0.9～1之间，低于0.9时需 要接受处罚
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2.1 提高功率因数的作用
无功补偿应遵循的基本原则： 1.提高用电单位的自然功率因数； 2.全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡； 3.集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿主； 4.高压补偿与低压补偿相结合,以低压补偿为主； 5.与降损相结合，以降损为主的原则。
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1.3 无功功率
无功功率（Q）
在交流电路中，具有电感（电容）的电路里，电感（电容）在 半周期的时间里把电源的能量变成磁场（电场）的能量贮存起 来，在另外半周期的时间里又把贮存的磁场（电场）能量送还 给电源，它们只是与电源进行能量交换，并没有真正消耗能量， 我们把与电源交换能量的振幅值叫做无功功率，以字母 Q 表示， 主要单位乏(var)、千乏(Kvar)，它是在电气设备中建立和维持 磁场和电场的电功率，它与电压、电流间的关系： Q=UIsinφ sinφ=Q/S。测量无功功率的仪表称为无功功率表，简称无功表
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2.2 提高功率因数的方法
电容补偿无功功率原理
电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90°，而电流在电 容元件中作功时，电流超前电压90°，在同一电路中，电感电 流与电容电流方向相反，互差180°，如果在电感元件电路中有 比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量 与电压矢量之间的夹角缩小，相应的功率因数就得到提高。由 于无功补偿设备投资及本身也要消耗一定的能耗，所以说这是 一种折中的提高功率因数的方法。
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2.2 提高功率因数的方法
2.根据负荷选用相匹配的变压器
电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且 与负荷率有关，若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次 侧降低约3～5%；若变压器轻载运行，当负荷小于0.6时,一次侧 功率因数就显著下降,下降达11～18%，所以电力变压器的负荷 率在0.6以上运行时才较经济,一般应在60%～70%比较合适，所 以为了充分利用设备和提高功率因数,电力变压器不宜作轻载运 行。当电力变压器负荷率小于30%且有多台变压器可联络运行时， 应停用部分设备，采用联络方式供电，如无条件，应更换成容 量较小的变压器。
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2.2 提高功率因数的方法
电容补偿无功功率分类 按安装地点分类 1.高压集中补偿 2.低压分组补偿 3.低压就地补偿 按补偿原理分类 1.串联电容补偿 2.并联电容补偿 3.自动投切补偿
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2.2 提高功率因数的方法
1.高压集中补偿 将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6~10kV母线 上，它只能补偿6~10kV母线前线路的无功功率
2.低压分组补偿 在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿 电容器，根据功率因数大小自动投切
3.低压就地补偿 在单台设备处安装并联电容器，随设备同步工作
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2.2 提高功率因数的方法
1.串联电容补偿 串联补偿主要用于输电、配电线路，将电容器与线路串联，以 改变线路参数、减少线路的电压损失、提高线路末端的电压水 平、减少网络的功率损耗和提高输送能力 2.并联电容补偿 电力系统中的，利用容性负载电流超前电压角度，感性负载电 流滞后电压角度的特点，在系统中并联电容器以抵消电感电流 3.自动投切补偿 自动补偿是将并联电容器的固定补偿方式采用自动控制，以调 整和适应无功需求的实时变化。自动补偿能克服固定补偿的缺 点，优化无功补偿的效果，提高无功补偿的能力，实现无功补 偿的平滑调节
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1.3 无功功率-续
无功功率是能否取消？
由于无功功率对外不做功，才被称之为"无功"。 无功功率决不是无用功率，它的用处很大。凡是有电磁线圈的 电气设备，都要消耗无功功率。电动机需要建立和维持旋转磁 场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是 靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率， 才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。 因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压， 交流接触器不会吸合。 如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功 功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额 定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设 备的正常运行。
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名词解释
静止无功补偿器（SVC） 于20世纪70年代兴起，现在已经发展成为很成熟的FACTS装置， 其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（电 压和无功补偿），在大功率电网中，SVC被用于电压控制或用 于获得其它效益，如提高系统的阻尼和稳定性等；这类装置的 典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器 （TSC）它不再采用大容量的电容器，电感器来产生所需无功 功率，而是通过电力电子器件的高频开关实现对无功补偿，特 别适用于中高压电力系统中的动态无功补偿。静止无功补偿器 是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装 置。它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并 联使用。电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸 收无功功率（感性的）。通过对电抗器进行调节，可以使整个 装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进 行），并且响应快速。