无功补偿原理、结构、参数计算.
老旧SVG无功补偿原理及基础知识讲解
主控屏
■调节装置1台，数据采样、运算，得出阀组 控制量，然后将此运算结果通过光隔离SPI 口送至触发单元，使用F2812 DSC作为主 CPU 。
■触发装置3台，接收运算单元发出的控制量， 以控制量为输入信号进行分析运算，产生 各IGBT模块触发用的信号 。
■主要作用：实现SVG自励启动，限制上电时 直流电容的充电涌流，避免IGBT模块、直流 电容损坏。SVG上电时，旁路电阻串于充电 回路，起限流保护作用；需将电阻通过接触 器旁路后SVG方能投入运行。设计有接触器 与上端口断路器的互锁，保证断路器“合” 状态时接触器执行“合”动作。
■单相旁路电阻选用两只640Ω/2kW并联。
将考核点电压稳定在一定水平的场合。装置通过调节其无功输出使考核 点电压稳定在用户设定的电压目标值或范围内。当考核点电压低于用户 设定的电压参考时，装置输出容性无功以提升考核点电压；当考核点电 压高于设定值时，装置输出感性无功以降低考核点电压。当电压合格时 ，又可控功率因数或系统无功的目标或范围。
SVG控制系统工作方式
电力系统中网络元件的阻抗主要是感性的，需要容性无功来补 偿感性无功。
将电容并入RL电路之后，电路如图（a）所示。该电路电流方程
为
I Ic Irl
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由图（b）的向量图可知，并联电容后U与I的相位差变小了，即 供电回路的功率因数提高了。此时供电电流的相位滞后于电压，这种 情况称为欠补偿。
若电容C的容量过大，使得供电电流的相位超前于电压，这种情况 称为过补偿。其向量图如（c）所示。通常不希望出现过补偿的情况， 因为这样会：
■无功分类
1、感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90°，如电动机、变压器等 2、容性无功：电流矢量超前于电压矢量90°，如电容器、电缆输配电
无功补偿
无功补偿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.无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。
所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。
反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
一、按投切方式分类:1. 延时投切方式延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。
这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。
当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。
通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。
下面就功率因数型举例说明。
当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。
当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。
电容补偿柜补偿原理及无功补偿计算
电容补偿柜补偿原理及无功补偿计算1电力电容器的补偿原理电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。
其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷的装置和感性功率负荷并联在同一电容器上,能量在两种负荷间相互转换。
这样,电网中的变压器和输电线路的负荷降低,从而输出有功能力增加。
在输出一定有功功率的情况下,供电系统的损耗降低。
比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。
因此,电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。
当前,采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。
2电力电容器补偿的特点2.1优点电力电容器无功补偿装置具有安装方便,安装地点增减方便;有功损耗小(仅为额定容量的0.4 %左右);建设周期短;投资小;无旋转部件,运行维护简便;个别电容器组损坏,不影响整个电容器组运行等优点。
2.2缺点电力电容器无功补偿装置的缺点有:只能进行有级调节,不能进行平滑调节;通风不良,一旦电容器运行温度高于70 ℃时,易发生膨胀爆炸;电压特性不好,对短路稳定性差,切除后有残余电荷;无功补偿精度低,易影响补偿效果;补偿电容器的运行管理困难及电容器安全运行的问题未受到重视等。
3无功补偿方式3.1高压分散补偿高压分散补偿实际就是在单台变压器高压侧安装的,用以改善电源电压质量的无功补偿电容器。
其主要用于城市高压配电中。
3.2高压集中补偿高压集中补偿是指将电容器装于变电站或用户降压变电站6 kV～10 kV高压母线的补偿方式;电容器也可装设于用户总配电室低压母线,适用于负荷较集中、离配电母线较近、补偿容量较大的场所,用户本身又有一定的高压负荷时,可减少对电力系统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。
但这种补偿方式的补偿经济效益较差。
3.3低压分散补偿低压分散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。
无功补偿基础知识ppt课件
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电容器无功补偿原理
❖ 电力系统中网络元件的阻抗主要是感性的， 需要容性无功来补偿感性无功。
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电容器无功补偿原理
❖ 将电容并入RL电路之后，电路如图（a）所示。该电路电流方程为
IIcIrl
由图（b）的向量图可知，并联电容后U与I的相位差变小了，即供电回 路的功率因数提高了。此时供电电流的相位滞后于电压，这种情况称为 欠补偿。 若电容C的容量过大，使得供电电流的相位超前于电压，这种情况称为 过补偿。其向量图如（c）所示。通常不希望出现过补偿的情况，因为这 样会： （1）引起变压器二次侧电压的升高 （2）容性无功功率在电力线路上传输同样会增加电能损耗 （3）如果供电线路电压因而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使 温升增大，影响电容器使用寿命。
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电能损耗
❖ 我国与发达国家相比，线损较大。发达国家的线损 约为2%~3%，而我国在2006年的线损统计为7.1%， 所以线损的解决显得越来越重要。从前面的论述可 知，线损与电力用户的功率因数的平方成反比，故 提高功率因数是降低损耗的有效措施。装设并联补 偿电容器可减少电网无功输出量。在用户或靠近用 户的变电站装设自动投入的并联电容器，以平衡无 功功率，限制无功功率在电网中传送，可减少电网 的无功损耗，同时还可提高有功功率的输送量。
并联谐波阻抗为：Zn
nX s nX L
XC n
nX S
nX L
XC n
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谐波的放大和电抗率的关系
❖ 当上式中谐波阻抗的分子数值为零时，即从谐波源 看入的阻抗为零，表示电容器装置与电网在第n次 谐波发生串联谐振，可得电容支路的串联谐振点:
无功补偿的工作原理
无功补偿的工作原理无功补偿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.无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。
所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。
反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
一、按投切方式分类:1. 延时投切方式延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。
这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。
当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。
通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。
下面就功率因数型举例说明。
当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且＞0.98，滞后且＞0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。
当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且＜0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。
无功补偿的作用及原理
无功补偿的作用及原理无功补偿是一种通过补偿电网中无功功率的不足或过剩，使其功率因数达到合理水平的技术手段。
它对于提高电网的稳定性、降低线路损耗、改善电压质量、减少电能浪费等方面起到了重要的作用。
以下将对无功补偿的作用及原理进行精辟的讲解。
无功功率是电能输送过程中所需产生的无用功率，它并不参与实际的能量转换，却负有维持电网稳定运行的重要责任。
在电能输送过程中，电流通过导线时会产生磁场，如同一辆旋转的飞轮，磁场带着电流做匀速旋转，进而造成无功功率。
显然，无功功率的存在造成了电网能量的浪费，同时也导致了电压下降、电网稳定性降低、线路损耗增加等问题。
无功补偿通过引入一定的无功电力，在电网中达到无功功率平衡，使得功率因数接近1，从而改善不平衡状态。
它主要分为容性无功补偿和感性无功补偿两种方式，其原理如下：1.容性无功补偿：容性无功补偿是通过连接并行电容器来补偿电感性负载产生的感性无功功率。
电容器的特性使其能够存储和释放电能，在电压的周期性变化过程中，通过释放存储的能量来抵消电网中的感性无功功率，从而实现功率因数的提高。
容性无功补偿主要应用于感性负载较大的场合，如电动机和变压器等，能够有效地降低电网的无功功率。
2.感性无功补偿：感性无功补偿是通过连接串联电抗器来补偿负载产生的容性无功功率。
电抗器具有阻碍电流变化的作用，当电压周期性变化时，电抗器会吸收部分电能用于克服负载的容性无功功率，从而实现功率因数的提高。
感性无功补偿主要应用于容性负载较大的场合，如电力电子装置和电动机等。
1.提高电网的稳定性：无功补偿能够抑制电网中的无功功率波动，保持电压稳定，提高电网的供电质量和可靠性。
尤其在大型电力系统中，通过无功补偿可以减小系统的稳定边界，提高系统的稳定裕度。
2.降低线路损耗：电网中存在一定的输电线路电阻和电感，由于电流通过线路时会产生电阻损耗和感性无功功率，导致线路的传输能力下降和电能损耗增加。
通过无功补偿可以减小线路中的无功功率，降低线路损耗。
无功补偿计算公式
无功补偿计算公式无功补偿计算公式是用于计算无功功率补偿量的重要公式。
无功功率是电力系统中的重要组成部分，它对电力系统的稳定运行、节能降耗以及提高电能质量具有重要意义。
下面将详细介绍无功补偿计算公式的应用。
一、无功功率与无功补偿无功功率是指在交流电力系统中，与电源交换能量的电气设备（如电动机、变压器等）在工作时所产生的无功功率。
无功功率的存在主要是因为这些设备在运行过程中需要不断变换磁场，以维持其正常运行。
无功功率在电力系统中以电压的形式表现，它对电力系统的稳定运行、节能降耗以及提高电能质量具有重要意义。
无功补偿是指通过在电力系统中增加无功功率的设备，以提高电力系统的功率因数和电能质量。
无功补偿设备主要有并联电容器、同步调相机、静止无功补偿器等。
通过对无功功率的合理补偿，可以有效地降低电力系统的能耗，提高电力系统的稳定性和可靠性。
二、无功补偿计算公式的应用无功补偿计算公式通常是根据电力系统的具体情况和需要达到的补偿效果来进行计算的。
下面介绍两种常用的无功补偿计算公式：1.按照负荷的功率因数计算：Qc=P(tanφ1-tanφ2)其中，Qc为需要补偿的无功功率（kVar），P为负荷的有功功率（kW），φ1和φ2分别为补偿前后的功率因数角。
通过测量或计算出负荷的有功功率和功率因数，可以计算出需要补偿的无功功率。
这种方法适用于已知负荷的有功功率和功率因数的情况。
2.按照变压器的容量进行计算：Qc=(1.732×U×I×β)÷(1000×cosφ)其中，U为变压器的额定电压（kV），I为变压器的额定电流（A），β为变压器的负载率（%），cosφ为负荷的功率因数。
通过测量或计算出变压器的额定电压、额定电流和负载率，以及负荷的功率因数，可以计算出需要补偿的无功功率。
这种方法适用于已知变压器参数和负荷的功率因数的情况。
三、无功补偿装置的配置与控制策略在进行无功补偿时，需要根据电力系统的具体情况选择合适的无功补偿装置，并制定相应的控制策略。
无功自动补偿实训报告
一、实训背景随着我国经济的快速发展，电力需求日益增长，电力系统运行中的无功功率问题日益凸显。
无功功率的存在不仅影响电力系统的稳定运行，还会造成能源浪费和设备损坏。
为了提高电力系统的运行效率，降低线损，保障电力系统的安全稳定运行，无功自动补偿技术应运而生。
本次实训旨在通过学习无功自动补偿技术，掌握无功自动补偿装置的原理、组成、工作过程以及调试方法，提高对电力系统无功功率问题的认识，为今后从事相关工作打下坚实基础。
二、实训内容1. 无功补偿基本原理（1）无功功率：在交流电路中，电流和电压之间相位差不为零，导致电流与电压的乘积不为零，这部分功率称为无功功率。
无功功率不能直接做功，但却是维持电力系统正常运行的重要条件。
（2）功率因数：功率因数是衡量电力系统运行效率的重要指标，其定义为有功功率与视在功率的比值。
功率因数越高，表示电力系统运行效率越高。
2. 无功自动补偿装置（1）组成：无功自动补偿装置主要由电容器、电抗器、控制器、执行机构等组成。
（2）工作原理：当系统无功功率不足时，控制器检测到电压、电流等参数，自动投切电容器或电抗器，以调节系统无功功率，使功率因数达到预定值。
3. 无功自动补偿装置调试（1）设备检查：检查设备外观、接线是否完好，电源是否正常。
（2）参数设置：根据系统实际需求，设置无功补偿装置的参数，如投切时间、投切电流等。
（3）调试过程：启动无功补偿装置，观察设备运行情况，调整参数，使系统无功功率达到预定值。
三、实训过程1. 学习无功补偿基本原理，了解无功功率、功率因数等概念。
2. 观察无功自动补偿装置的组成、结构和工作原理。
3. 按照实训指导书进行设备检查、参数设置和调试。
4. 分析调试过程中遇到的问题，寻求解决方法。
5. 记录实训过程，总结实训经验。
四、实训结果通过本次实训，我掌握了以下内容：1. 无功补偿基本原理，了解了无功功率、功率因数等概念。
2. 无功自动补偿装置的组成、结构和工作原理。
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3．就地补偿：装设在异步电动机或电感性 用电设备附近，就地进行补偿。这种方式既 能提高用电设备供电回路的功率因数，又能 改变用电设备的电压质量。 *无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机 之间的供电损耗，所以高压侧的无功补偿不 能减少低压网侧的损耗，也不能使低压供电 变压器的利用率提高。根据最佳补偿理论， 就地补偿的节能效果最为显著。
功率因数通常分为自然功率因数、瞬时功率因数和 加权平均功率因数三种。 在三相对称电路中，各相电压、电流为对称，功率 因数也相同。那么三相电路总的功率因数就等于各 相的功率因数。
什么是功率因数
非正弦电路的功率因数： P=UI1 cosφ1 Q=UI1sinφ1 S=UI P I1 此时非正弦电路功率因数为： cos 1
无功补偿的作用
3．减少用户电费支出
（1）可避免因功率因数低于规定值而受罚。 （2）可减少用户内部因传输和分配无功功率 造成的有功功率损耗，电费可相应降低。
无功补偿的作用
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提高电力网传输能力 有功功率与视在功率的关系式为： P=Scosφ 可见，在传输一定有功功率的条件下，功 率因数越高，需要电网传输的功率越小。
UI I
式中：cosφ1—基波功率因数 I1—基波电流 I—总电流 由上式可以看出：功率因数是由基波电流相移和电 流波形畸变两个因素决定的。总电流可以看成由三 个分量，基波有功电流、基波无功电流和谐波电流 组成。
什么是无功补偿
电力系统中，不但有功功率要平衡，无 功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的 相量关系如图一 由式cosφ=P/S可知，在一定的有功功率 下，功率因数cosφ越小，所需的无功功 率越大。为满足用电的要求，供电线路 和变压器的容量就需要增加。这样，不 仅要增加供电投资、降低设备利用率， 也将增加线路损耗 。为了提高电网的经 济运行效率，根据电网中的无功类型， 人为的补偿容性无功或感性无功来抵消 线路的无功功率。
无功补偿基础知识
什么是无功功率
电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工
作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁 场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率 相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路 时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往 复交换，在三相之间流动，由于这种交换功 率不对外做功，因此称为无功功率。
补偿方式的选择
集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为 主； 调节补偿与固定补偿相结合，以固定补偿为 主； 高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为 主。
电能损耗
线损是电流在输变电设备和线路中流动产生的，因 而它由线路损耗和变压器损耗两部分组成。按损耗 的变化情况可划分为可变损耗和固定损耗。前者指 当电流通过导体和变压器所产生的损耗，包括变压 器的铜损和电力线路上的铜损，它与负荷率、电网 电压等因素有关，约占电网总损耗的80%~85% 。 后者指只要接通电源电力网就存在的损耗，包括变 压器的铁损，电缆线路、电容器及其他电器上的介 质损耗及各种计量仪表、互感器线圈上的铁损，它 与电网运行电压和频率有关，占总损耗15%~20% 。
无功分类
感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90° 如电动机、变压器、晶闸管变流设备等 容性无功：电流矢量超前于电压矢量90° 如电容器、电缆输配电线路等 基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ） 谐波无功：与电源频率不相等的无功
什么是功率因数
实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容
无功补偿的作用
无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减
少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供 电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和 输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功 率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制 无功功率在电网中的传输，相应减少了线路 的电压损耗，提高了配电网的电压质量。
无功补偿的作用
1．提高电压质量 把线路中电流分为有功电流Ia和无功电流Ir，则线路中的 电压损失: PR QX l
U 3 I a R I r X l 3
式中： P—有功功率，KW Q—无功功率，Kvar U—额定电压，KV R—线路总电阻，Ω Xl—线路感抗，Ω 因此，提高功率因数后可减少线路上传输的无功功率Q，若 保持有功功率不变，而R、Xl均为定值，无功功率Q越小， 电压损失越小，从而提高了电压质量。
无功补偿的V母线上，可减少高压线路的无功损耗， 而且能提高本变电所的供电电压质量。 2．分散补偿：装设在功率因数较低的车间 或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。 这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功 容量较小，效果较明显。
无功补偿的安排方式
性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种 负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差， 相位角的余弦cosφ称为功率因数，又称力率。它是 有功功率与视在功率之比。 三相功率因数的计算公式为：
cos P P S P2 Q2
什么是功率因数
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
什么是无功功率
从物理概念来解释容性无功功率：由于电容器是贮 藏电场能量的元件，当电容器加上交流电压后，电 压交变时，相应的电场能量也随着变化。当电压增 大，电流及电场能量也就相应加强，此时电容器的 电场能量就将外电源供给的能量以电场能量形式贮 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到外面电路中。交流电容电路 不消耗功率，电路中仅是电源能量与电场能量之间 的往复转换。
U
无功补偿的作用
2．提高变压器的利用率，减少投资
功率因数由cosφ1提高到cosφ2提高变压器利 用率为：
cos1 S1 S 2 S % 100% 1 100% S1 cos 2
由此可见，补偿后变压器的利用率比补偿前 提高ΔS%，可以带更多的负荷，减少了输变 电设备的投资。
什么是无功功率
从物理概念来解释感性无功功率：由于电感线圈是 贮藏磁场能量的元件，当线圈加上交流电压后，电 压交变时，相应的磁场能量也随着变化。当电压增 大，电流及磁场能量也就相应加强，此时线圈的磁 场能量就将外电源供给的能量以磁场能量形式贮藏 起来；当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁场 能量释放并输回到外面电路中。交流电感电路不消 耗功率，电路中仅是电源能量与磁场能量之间的往 复转换。