电力系统无功补偿

浅论电力系统的无功补偿

摘要：分析了电力系统无功补偿的相关问题，包括无功补偿的原则，无功补偿与功率因素的关系，并给出了各电压等级变电站及用户端无功补偿装置配置的方案。

关键词：无功补偿功率因数变电站

引言

无功是电力系统常见的一个名词，无功并非无用之功，它是用来在电路的电感、电容元件中建立变化的电磁场，从而建立电压，传递和转换有功功率，成为电力系统和用电设备正常运转所不可缺少的重要元素之一。无功功率是电压或电动势与无功电流的乘积，无功功率的不足和过剩，都会对电压质量和电能损耗有明显的影响。

一、无功补偿

1．无功补偿的原则

电力系统的无功电源和无功负荷，在高峰和低谷时都应采用分(电压)层和分(供电)区基本平衡的原则进行配置和运行。在实际运行中，一般采用按电压原则或经济原则进行补偿。

(1)按电压原则进行补偿：适用无功补偿容量少，尚不能按经济补偿原则要求的电力系统。按电压原则补偿，将使电网中无功流动量加大和流动距离增加，电网有功损耗也相应提高。

(2)按经济原则进行补偿：在电力系统无功补偿设备充裕，电网

运行管理水平较好的情况下，并联无功补偿应按减少电网有功损耗和年费用最小的经济原则进行补偿和配置，即就地分层分区平衡。500kv 与220(110)kv 电网层间，应提高运行功率因数，甚至不交换无功。一个供电局是一个平衡区，35~220kv 变电站均可作为一个平衡单位，以防止地区间、变电站间无功电力大量窜动。对用户则要求最大有功负荷时，功率因数补偿到0.98～1.0。而且要求补偿容量随无功负荷的变化及时调整，不向系统倒送无功。

2．补偿方式

一般采用集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。

(1)分散补偿。在接近负荷端分散补偿、可减少无功功率的输送，从而降低损耗，减少压降，取得较好的经济效果。对负荷集中在末端的配电线路应由用户进行补偿。当负荷沿线路分布时，如装设一组电容器应装在距送电端1/3 线路长度处；如装设两组，可装在线路长度的2/5～4/5 处。如负荷沿线分布时，可通过计算确定使线损最小的装设点。

(2)集中补偿。变电站集中补偿无功，以补偿主变压器及前一段线路的无功损耗及部分无功负荷。

3．无功补偿配置原则

应采取基本上就地平衡、分级补偿和便于调整电压的原则。

4．无功补偿要求

(1)220kv 变电站容性补偿容量按主变压器容量的10%～25%配

置，并满足高峰负荷时高压侧功率因数大于0.95。35～110kv 变电站内安装的电容器应使高峰负荷时的功率因数达到0.95。电容器容量应通过计算，一般取主变压器容量的10%～30%。

(2)在10kv 配电站中安装无功补偿设备时，应安装在低压侧母线上，当电容器能分散安装在低压用户的用电设备上时，则不需在配电站中安装无功补偿设备。

(3)城市电网中，宜在功率因数低于0.9，配电变压器容量在100kva 及以上公用配电变压器台加装无功动态补偿柜(采用可控硅无触点自动投切技术)。

(4)在供电距离远、功率因数低的10kv 架空线路上可适当安装电容器，平时不投切，其容量一般可按线路上配电变压器总容量的7%～10％计，但应避免低谷负荷时向系统倒送无功。

(5)搞好电网规划，应使电网的无功电源和无功负荷平衡，并合理布置，要

尽量做到无功分层分区就地平衡，避免无功电力长距离输送和越级传输。

(6)既要搞好电力部门集中补偿，也要搞好用户分散补偿。变电站集中补偿

主要补偿变压器本身的无功损耗，以减少变压器以前线路上流过的无功电力；而

负荷处就地补偿可降低用电设备至电源间所有发输、变、配电

设备上的无功损耗。

(7)必须明确，装设并联电容器等无功补偿装置降损作用是首要的，而调压

是次要的。因电容器的调压能力很有限，而调压主要是靠有载变压器调节来实现

的。

二、无功补偿与功率因数

功率因数是指电力网中通过线路、变压器的视在功率供给有功功率所占百分

数。在电力网的运行中，希望功率因数越大越好，如能做到这一点，则通过电力

设备的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的传输，减少有功

功率损耗。适当提高用户的功率因数，可以充分发挥供电设备的生产能力、减少

线路损失、改善电压质量。因此，对于目前城市和农村电网来说，若能有效地搞

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，其社会效益及经济效益都是非常显著的。本文列

举如下几条主要的影响因素。

(1)影响功率因数的主要因素。首先我们知道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。在极端情况下，当q 为零时，则其功率因数为1。因此，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。

(2)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，尢功功率将增长得很快。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。

(3)异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备。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。变压器消耗无功的主要成分是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。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。

(4)电网频率的波动也会对异步电机和变压器消耗的无功功率

造成一定的影响。

(5)用户无功补偿。目前对用户功率因数标准值要求低，以0.8～0.9 功率因数标准来计算，每万千瓦用电负荷，电网将供给用户