研究专题4 无功补偿与功率因数提高
电力系统的无功补偿技术研究与应用
电力系统的无功补偿技术研究与应用概述无功补偿技术在电力系统中发挥着重要的作用，它能够提高电力系统的功率因数，提高电能的利用效率，并改善电力系统的稳定性和可靠性。
本文将就电力系统的无功补偿技术进行深入研究，探讨其工作原理、分类及应用情况。
一、无功补偿技术的工作原理当发电机组向电力系统供电时，由于电感元件的存在，导致电流与电压存在一定的相位差，即存在无功功率的流失。
无功补偿技术通过对电力系统中的无功功率进行预补偿，使系统中的无功功率之和为零，达到提高功率因数的目的。
这可以通过电容器、电感器或装置的协作实现。
二、无功补偿技术的分类无功补偿技术根据补偿方式的不同可以分为静态无功补偿和动态无功补偿。
静态无功补偿技术通常采用电容器和电抗器作为主要元器件，通过调整其电容或电感值来实现对电力系统的补偿。
动态无功补偿技术则是通过采用先进的电力电子装置来实现无功功率补偿，如静态无功补偿器(SVC)、静态同步补偿装置(STATCOM)等。
1. 静态无功补偿技术静态无功补偿技术是一种常用的无功补偿技术，它可以通过改变电容器和电抗器的电容值和电感值来实现对电力系统的补偿。
它具有调整灵活、可靠性高、成本低等优点，常用于工业和低压电力系统。
静态无功补偿技术常见的设备有容性补偿器和电抗补偿器。
2. 动态无功补偿技术动态无功补偿技术利用先进的电力电子装置来实现对电力系统的无功功率补偿。
其中，静态无功补偿器(SVC)是应用最广泛的无功补偿设备之一，它通过控制电容器和电抗器的电容值和电感值，能够快速响应电力系统中的无功功率需求，改善电压品质。
另外，静态同步补偿装置(STATCOM)则采用电力电子器件和控制系统实现对电力系统中无功功率的补偿，它能够更加灵活地调节无功功率，提高电力系统的稳定性。
三、无功补偿技术的应用情况无功补偿技术在电力系统中的应用非常广泛，涉及到工业、商业和居民用电等领域。
有效的无功补偿可以解决电力系统中的许多问题，如电压波动、电流谐波、电压闪变等。
无功补偿和提高功率因数的意义
Ｓ
根 据 算 式 Ｉｃｏｓ６１＝Ｕ，得 出总 路 电 流 Ｉ的 计 算 公 式 为 Ｉ＝— ，
ＣＯＳｏ ｌ
由 于 ｃｏｓ６１＞ｃｏｓ＋，因此 并 联 电 容 器 后 总 路 电 流 减 小 ，具 体 如
（ｔ￣ｎ＋－ｔａｎ＋１）。
下 ． 感 性 负载 所 需要 的 无 功 功 率 可 从 容 性 负载 的无 功 输 出中
‘１）Ｕ 一
得 到补 偿 ．由 于是 就 地 交 换 ．减 少 了无 功 功 率 在 电 网 中 的 流 ５ 无功补偿 法提 高功率 因数 的意 义
动 ． 因此 可 以 降低 供 电 线路 和 变 压 器 因输 送 无 功 功 率造 成 的
图 ２ 所 示
数 反 映 了 电 源输 出 的视 在 功 率被 有 效 利 用 的 程 度 ．在 电 源容
量 Ｓ确 定 的 情 况 下 ，功 率 因数 ｃｏｓ６ 越 大 ．负载 获 得 的 有 功 功
率 Ｐ越 大 ．电 能的 利 用 率 就 越 高
由 电路 理 论 可 知 ，功 率 因数 由 阻抗 角 的余 弦确 定 ．对 于 纯 电 阻 电路 而 言 ，其 上 的 电 压 ，电流 同相 ，阻抗 角 为 ０，功 率 因
交 流发 电机 等 电源 设 备 一 般 是 根 据 额 定容 量 即视 在 功 率 电容 器后 ，总路 电 流 和 端 电压 的相 位 差 由原 来 的 ４）减 到 １，
工 作 ，发 电设 备 所 能 传 送 的 电 能 不仅 取 决 于 自生 容 量 ，还 与 负 载 的 功 率 因数 有 关 ，供 电 系统 中 负载 获 得 的 有 功 功 率 一般 不 等 于 电 源 的视 在 功 率 ，功 率 因数 体 现 了有 功 功 率与 视 在 功 率
无功补偿和提高功率因数的意义
建材发展导向2018年第14期16目前，日常的用电量在逐渐的扩大，而用电的标注你和需求也在不断的提升，因此这就导致了电能的损耗和用电紧张等问题，电力发展的过程中，局部用电变得格外的紧张，因此，为了有效的提升企业的用电效率，并提升企业的经济水平，同时有效的降低电能线路的损耗，需要积极的做好相关的节能减排的工作，从而利用无功补偿使得功率因数被有效提升，最终达到提升居民和企业用电力率的重要目的。
而若想有效的节约能源，需要从电能的无功传输的角度进行考虑，从而实现无功补偿。
虽然利用这种方法可以在一定程度上给企业降低一定的用电成本，但是利用无功补偿的过程中难免会遇到一定的问题，如何才能有效的进行无功补偿，从而降低用电成本，提升企业的经济效益，也在一定程度上达到节能减排的目的，是我们研究的重点内容。
1 无功补偿和提高功率因数的意义分析在电力系统中，其中包含了较多的电器设备，而根据线路系统中的电磁感应原理而正常工作者。
利用磁场的作用，变压器可以实现电压所输出的能量，而在系统中所存在的磁场能量则是通过电源实现一定的供应，通过电动机以及变压器两者之间的能量转换，从而实现了线路中的交变磁场，当在一定的周期内，所四方的功率和吸收的功率两者之间数值相等时，所得到的功率时感性无功功率。
而充电功率和放电功率两者之间相等时，容幸无功功率不会消耗能量。
其中线路中的功率因数的表达式为：，然后依照功率的三角函数的关系，其中式子中的P 是有功功率。
该式子反映出了电源的有效功率利用视在功率的程度大小，当线路中的电源容量被确定之后，该函数值和线路中的负载有功功率两者呈现正比例关系，前者越大，后者越小，这时电能的使用效率也相对越高。
反之，当三角函数的值越小，则线路中的无功功率的值也就越大，为了达到用电的有关标准，需要及时的增大设备的容量。
这就意味着企业需要加大公司的投资金额，从而满足一定的用电需要。
不单单会降低公司的设备利用效率，还会提升用电线路的损耗。
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。
无功补偿如何提高功率因素【最新】
关于无功补偿与提高功率因素之间的相关问题一、无功补偿如何提高功率因素1：在电力系统中，电力用户由于大量采用感应电动机和其它电感性用电设备，除吸收系统的有功功率作功外，还需要电力系统供给大量无功功率。
这些无功功率经过多级送电线路、变压器的输送和转换，又造成无功功率的损失，使电网功率因数下降。
这不但降低了发供电设备的出力，造成电网电压的波动，也增大了电能损耗，因此，在电力用户中，提高功率因数，减少无功电力消耗，对节能降耗具有十分重要的意义。
功率因数是指有功功率与视在功率之比：cosφ=P/S功率因数的大小，是随负荷的性质和有功功率在视在功率中所占的比例决定的。
在感性负荷的电路中，功率因数在0与1之间变化，即0＜cosφ＜1。
如果用户负荷所需的无功功率(包括变压器的无功功率损耗)都能就地补偿，就地供应，供电可变损失就可以大为降低，电压质量也相应得到改善。
用户装设了并联电容器，负荷功率因数提高，当输送的有功功率和电压不变时，供电线路和变压器的损耗有所降低。
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/S2、功率分三种功率，有功功率P、无功功率Q和视在功率S。
三种功率和功率因素cosΦ是一个直角功率三角形关系：两个直角边是有功功率、无功功率，斜边是视在功率。
有功功率平方+无功功率平方=视在功率平方。
三相负荷中，任何时候这三种功率总是同时存在：视在功率S=1.732UI有功功率P=1.732UIcosΦ无功功率Q=1.732UIsinΦ功率因数cosΦ=P/SsinΦ=Q/S无功补偿，线路上就少输送无功，无功减少，视在功率就减少，减少了视在功率，功率因数cosΦ=P/S，自然就提高了。
3、无功补偿的方法通常是在变压器二次与负荷并联电容器.而因为电容器是呈容性的所以他在系统中可以功给无攻.也就是说用电容来提供无功以减小电网提供的无功.所以说无功补偿就是减少无功功率在视在功率中占的比重的。
提高功率因数的方法与无功补偿
提高功率因数的方法与无功补偿作者：卢丙库来源：《价值工程》2011年第03期摘要：本文简述了无功补偿原理，提高用电设备本身的功率因数的措施，人工补偿提高功率因数的方法以及高压集中补偿、低压成组补偿、分散就地补偿等问题。
Abstract: This paper introduces the principle of reactive power compensation, the measures to improve the power factor of electrical device itself; measures to improve the power factor of artificial compensation and problems of high concentration, low pressure group compensation, dispersion compensation on the spot and so on.关键词：功率因数；无功补偿；电容器Key words: power factor；reactive power compensation；capacitor中图分类号：TM72 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）03-0262-011基本概念1.1 功率因数：在交流电路中，有功功率与视在功率的比值称为功率因数，用cos?渍表示。
①视在功率：S=■VI×10-3（kV·A）②有功功率：P=■VIcos?渍×10-3（kW）③无功功率：Q=■VIsin?渍×10-3（kvar）电路的性质不同，cos?渍的数值在0～1之间变化，其大小取决于电路中电感、电容及有功负荷的大小。
当cos?渍=1时，表示电源发出的视在功率全为有功功率，即S=P；当cos?渍=0时，则P=0，表示电源发出的功率全为无功功率，即S=Q。
无功补偿与功率因数的提高
电气工程学院实验名称：无功补偿与功率因数的提高课程：电网络分析课程号：101C0340学期：2018春夏学期任课教师：***实验报告课程名称： 电网络分析 指导老师： 孙盾 成绩：__________________ 实验名称： 无功补偿与功率因数的提高 实验类型： 探究型 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求1、了解用电系统中进行无功补偿的原因和意义；2、熟悉荧光灯电路的组成、工作原理，掌握并联电容进行无功补偿的原理；3、通过实验学习功率因数提高的方法；4、探讨系统谐波对无功补偿的影响；5、学习测量数据的处理，了解有理经验公式的求取方法。
二、实验内容和原理实验内容：1、分别测量（1）镇流器（2）灯管（3）两者串联的消耗功率及其功率因数2、保持日光灯两端电压不变的条件下测定电流I 、功 率 P 、功率因数cos φ与电容C 的关系；3、做出I 、P 、cos φ和电容C 的关系曲线；4、用P －C 曲线求单位电容的等效电导g ；5、在分析I －C 曲线的基础上，求I2－C 曲线的有理经验公式 (Matlab 曲线拟合)；6、如何推算电网的三次谐波分量的大小？7、如何推求整个日光灯负载的入端等效阻抗？ 8、计算等效阻抗的传递误差。
实验原理：当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P 等于电压U 和电流I 的乘积，即：P=U ×I 。
电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q 。
此时电流滞后电压一个角度φ。
在选择变配电设备时所根据的是视在功率S ，即有功功率和无功功率的矢量和：无功功率为:有功功率与视在功率的比值为功率因数: cosf=P/S专业：电气工程及自动化 姓名： 白汉林学号： 3160103033 日期： 星期三上午 地点： 东3-206桌号A3无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。
提高功率因数的意义与无功补偿的实效
提高功率因数的意义与无功补偿的实效作者：代利勇来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第09期摘要：功率因数是反映电力系统负荷特性的一个特征量。
功率因数是关系到电能质量、电网安全以及经济运行的一个重要指标，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。
本文将结合我厂实际情况来说明提高功率因数的意义所在，讨论影响电力系统功率因数的重要因素，并提出通过无功补偿的解决措施，从理论上分析提高功率因数对于节约电能所起到的重要作用。
关键词：功率因数;提高;无功补偿;节能功率因数的产生，主要体现在有功功率P、无功功率Q和视在功率S，这几个功率的关系：（1）而P与S之比即：λ=cosφ=P/S （2）λ被定义为电力网络的功率因数，其意义是线路的视在功率S供给有功功率的消耗所占百分数。
在有功功率一定的情况下，无功功率越小、功率因数越大。
无功功率是由电源通过电力网络送往负载，无功功率大量使用不但会引起电力系统电压波动，还会造成输电线路中功率损耗增大。
通过合理配置无功功率补偿设备，提高系统的功率因数，可充分发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，提高用户用电设备的工作效率，达到降低损耗、节约电能目的。
1 影响功率因数的主要因素耗用无功功率的设备大量使用，变压器无功功率消耗，变压器变压过程是由电磁感应来完成，由无功功率建立和维持磁场进行能量转换。
没有无功功率，变压器无法变压和输送电能。
变压器消耗无功功率主要部分是它的空载无功功率，为改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应长期空载运行。
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10%，受磁路饱和影响，无功功率增长很快，据资料统计，当供电电压为额定值110%时，一般工厂无功功率将增加35%左右。
当供电电压低于额定值，无功功率也相应减少而使它们功率因数有所提高。
但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。
所以，应采取措施使电力系统供电电压尽可能保持稳定。
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实验设备
DG09；交流工频电源；交流电压表、电流表； 功率表；数字万用表。
DG09日光灯线路板
工作台
实验线路
电容器（导纳）
注：gC为实际电容器C的电导 g为单位电容对应的电导
工作台
日光灯(整流器)：30W、220V、cosφ＝0.46
实验任务
1、分别测量（1）镇流器 （2）灯管 （3）两者串联 的消耗功率及其功率因数； 2、保持日光灯两端电压不变的条件下，改变C，测定 电流I、功率P、功率因数cosφ 与补偿C的关系； 3、作出I、P、cosφ和补偿电容C的关系曲线； 4、用P－C曲线求电容的等效电导g； 5、推求整个日光灯负载的入端等效阻抗； 6、计算等效阻抗的传递误差。
The
end
下次实验预告
研究专题5 调谐电路功效的研究
功率因数提高的意义
1)充分利用设备
S 1000VA
S UI
P U I cos
cos 0.70 cos 0.95
P 700W P 950W
2)减少线路损耗 P UI cos
cos 小
I
P U cos
I大
P I 2 R
U I Z U S
荧光灯工作原理
荧光灯由灯管、镇流器和启辉器组成。
启
荧灯管的结构示意图如图所示
在玻璃管内壁均匀涂有一层荧光粉，两端有灯丝，外涂氧化 物，其作用是发射电子。灯管内充有稀薄的惰性气体和水银 蒸汽等。由于灯管两端高压，灯管内气体电离，会放射紫外 线，照射到荧光粉上而发出荧光。
启辉器的结构示意图
启辉器由小型的充有惰性气体的辉光管并联一
研究探索性实验
研究专题4 无功补偿与功率因数的提高
研究背景与目的
1、了解用电系统中进行无功补偿的原因和意义； 2、熟悉荧光灯电路的组成、工作原理，掌握并联电 容进行无功补偿的原理； 3、通过实验了解功率因数提高的方法； 4、探讨系统谐波对无功补偿的影响； 5、学习测量数据的处理，了解有理经验公式的求取 方法。
电容C(µF) 0µF
U(V)
I(mA)
P(W)
cosφ
(1) P、 cosφ均采用功率、功率因数表仪表测量； (2)电容采用合理的搭配，使步长适当
C0 ＝ （最佳补偿 电容）
最小
最大
8µF
三表法测量等效阻抗
W
U N V A
206室Biblioteka 三表法测量无源一端口的等效参数
P U R0 2 z 当不并联电容时： I I U 2 P 2 2 2 X 0 z R0 ( ) ( 2 ) I I
并联一个小电容，电流表读数减小，感性负载。
f1 f1 f 2 f 2 f 2 P I P U I dR0 dX 0 P I P U I 误差按最保守的情况，按绝对值相加。 功率表±1%；交流电压表交流电流表均±0.5% ；附录B
Z R0 jX 0
实验步骤注意事项
检查方法：日光灯管两边的灯丝是否烧断； （用万用表检测）
4、在日光灯启动过程中，因为电流冲击，仪表量 程要选择足够的余量，记录数据时，应改变合适 的量程读取数据。日光灯管是非线性器件，需要 点亮数十分钟，待数据显示趋于稳定后，再读取 记录实验数据。 5、电容器C并联接入电路，其数值从0开始逐步增 加，直到最大值8µF左右，增加的步长应根据功 率因数的变化进行调整，最大不应超过1µF，实 验过程中可根据电流表的示数变化来判断。在功 率因数较高（即电流值 小or大？）的时候，需 要多取测量数据点。
启
4、正常工作时，电源--灯丝--灯管--灯丝--镇流器--电源构 成了一个闭合回路，启辉器的作用是控制灯管的预热时间和 为镇流器提供一个瞬变电流；镇流器的作用是在日光灯启动 时产生瞬时高压，正常工作时降压限流。
实验方法
保持日光灯两端电压不变的条件下测定电流I、功率 P、功率因数cosφ与补偿电容C的关系。
个电容器构成。 辉光管内有一个倒U形电极， 由膨胀系数不同的两种金属制成。
并联小电容的作用是防止日光灯启动时的杂散 电波对外界的影响和干扰。
启
1、当日光灯接通电源后，电源把电压加在启辉器的两极之 间，使氖气放电而发出辉光，辉光产生的热量使启辉器内的U 型动触片膨胀伸长而与静触片接通； 2、电源--灯丝--启辉器--灯丝--镇流器--电源构成了一个闭合回 路，使氧化物发出电子，氖气停止放电，U型动触片冷却收 缩，两个触片分离，电路自动断开； 3、在电路突然断开的瞬间，由于镇流器的电流急剧减小，会 产生很高的自感电动势，这个自感电动势与电源电压相加，形 成一个瞬时高压，加在灯管两端，使灯管内的惰性气体电离而 产生弧光放电，产生紫外线。日光灯管内壁上的荧光粉吸收紫 外线的能量后，被激发而放出可见光，于是日光灯便成为电流 的通路开始发光了。
Z ( R0 R0 ) j ( X 0 X 0 )
实验报告
1、对于灯管、镇流器、灯和镇三组P、 cosφ； 2、保持日光灯两端电压不变的条件下测定电流I、 功率P、功率因数cosφ；（原始测量数据） 3、作出I、P、cosφ和电容C的关系曲线，得C0； 4、用P－C曲线求单位电容的等效电导g； 5、整个日光灯负载的入端等效阻抗； 6、等效阻抗的传递误差计算。
测量电路接线
U N V
A
206室
W
U N V A
206室
W
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206室
W
U N V A
206室
实验步骤注意事项
1、电容C暂时不接入电路，连接线路，点亮日光灯； 2、第一次通电前，要求自耦变压器输出起始为0，接 通电源后，调节旋钮增大输出电压，要求用交流电 压表监测端电压（灯管＋镇流器两端的电压），当 电压达到180V左右，启辉器开始动作，日光灯有闪 亮。日光灯点亮之后，调节输出电压到220V，保持 不变。此后实验过程中，可直接切断或接通电源， 不需要再调节自耦变压器； 3、如果不亮，进行线路检查：日光灯管和启辉器接触 是否完好；