低压电网的无功补偿

低压电网的无功补偿（精选十篇）

低压电网的无功补偿 篇1

1 影响功率因数的主要因素

首先我们来了解功率因数产生的主要原因。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。当有功功率为一定值时, 如减少无功功率, 则功率因数便能够提高。在极端情况下, 当无功功率为0时, 则其功率因素为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。影响功率因素主要是下面几个方面。

1.1 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成的。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。变压器消耗无功的主要成份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。

1.2 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8%以上时, 由于磁路饱和的影响, 无功功率将增长得很快, 据有关资料统计, 当供电电压为额定值的108%时, 一般工厂的无功将增加30%左右。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。

1.3 电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响

我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素, 因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法, 使低压网能够实现无功的就地平衡, 达到降损节能的效果。

2 低压网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种:随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

2.1 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接, 通过控制、保护装置与电机, 同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗, 以补偿磁无功为主, 此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

随机补偿的优点是: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, 而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等特点。

2.2 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧, 以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功, 配变空载无功是农网无功负荷的主要部分, 对于轻负载的配变而言, 这部分损耗占供电量的比例很大, 从而导致电费单价的增加, 不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点是:接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功, 限制农网无功基荷, 使该部分无功就地平衡, 从而提高配变利用率, 降低无功网损, 具有较高的经济性, 是目前补偿无功最有效的手段之一。

2.3 跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置, 将低压电容器组补偿在大用户0.38kv低压母线上的补偿方式。适用于100k VA以上的专用配变用户, 可以替代随机、随器两种补偿方式, 补偿效果好。

跟踪补偿的优点是:运行方式灵活, 运行维护工作量小, 比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时, 应优先选用跟踪补偿方式。

3 采取适当措施, 设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是在不添置任何补偿设备, 采用降低各用电设备所需的无功功率减少负载取用无功来提高工矿企业功率因数的方法一般有四个途径, 一是合理选用电动机的型号、规格和容量, 使其接近满载运行;二是提高异步电动机的检修质量;三是采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数;四是合理选择配变容量, 改善配变的运行方式。以上途径不需要增加投资, 是最经济的提高功率因数的方法。

4 结论

针对用电单位的低压配电网的实际情况, 合理选择无功补偿技术, 以达到一定的经济效益和社会效益, 确保补偿技术经济、合理、安全可靠, 达到节约电能的目的。

参考文献

[1]陆安定.功率因素与无功补偿[M].上海:上海科学普及出版社, 2004.

低压无功补偿控制器的选型 篇2

江苏安科瑞电器制造有限公司

近年来，随着国内对供电质量要求的不断提高，同时，供电部门为了提高现有送变电设备的效率，节约能源，提高经济效益，使得无功补偿装置的使用量高速增长，各种动态、静态无功补偿装置层出不穷。由于对其性能没有一个全面的了解和比较，用户和设计人员在选型时无参考依据，有的盲目追求时髦、快速、无触点，其实任何一方面的提高都将或多或少会产生一些负面影响。应根据负载的要求以及用户对价格的要求，合理选型才能达到经济实用、高效节能、性价比高等最佳补偿效果。一、无功补偿常出现的问题

1、电容器损坏频繁。

2、电容器外熔断器在投切电容器组及运行中常发生熔断。3、电容器组经常投入使用率低。

针对上述情况我们分析可能存在的原因如下：

1、电容器损坏主要原因由于在选择电压等级时没有考虑谐波背景的影响，造成所选择的电压等级偏低，长期运行电容器将容易损坏。

2、电容器外熔断器经常发生熔断，主要是合闸涌流对熔断器的冲击或者熔断器额定电流的选择偏小造成的，或是不同电抗率组别的电容器组投切顺序不当所致。电容器投入使用率低主要是由于在电容器容量选择及分配不当造成的。二、自愈式电容器的容量及相关因素

补偿电容量采用自愈式电容器，是获得良好补偿效果的重要环节，具体选择时，可考虑如下几个因素：a)

供电变压器的空载无功补偿

一般可选变压器总容量3%的并联电容器作为固定补偿，以补偿变压器的空载无功损耗。

确定多路补偿的容量梯度

了解用电负荷的最大值、最小值、负荷的波动情况，根据具体情况以确定电容器的投切步长和分组路数，做到对无功变化的精确跟踪。

平衡补偿、分相补偿、复合补偿的选择确定三相负荷的不平衡程度，必要时需进行现场测量，以确定采用三相平衡补偿还是采用复合补偿方式。当三相严重不平衡时，最好选用适当容量的分相补偿。

b)

c)

d)

确定补偿电容器的总容量

测量自然功率因数，确定目标功率因数，根据两者之差确定所需要的无功补偿总容量。

若已知：有功功率P，自然功率因数cosφ1，目标功率因数cosφ2。则所需补偿的电容器总容量为：ΔQ＝P(tanφ1－tanφ2)

e)确定是否采用抗谐波无功补偿电容器

当电网谐波分量较大时，应进行现场谐波测试，必要时需采用与电抗器配套设计的专用电容器，以防止在较大谐波的作用下，补偿装置无法正常运行或电容器易损坏的现象发生。

三、ARC功率因数控制器的`选择

安科瑞公司的ARC功率因数控制器严格按照DL/T597《低压无功补偿控制器订货技术条件》、JB/T9663《低压无功功率自动补偿控制器》等专业标准中规定的各项要求，依据具体的补偿需求和负荷特性。一般情况下，可从以下几个方面对控制器进行选择：

表1产品应用

型号ARC-6/J；ARC-8/J；ARC-10/JARC-12/J

应用场合石油，化工，污水，电镀等

负载要求三相平衡负载；且无功量比较稳定，不需频繁投切电容补偿的用户，

三相平衡负载，变动负荷、冲击性负荷.

补偿方式投切开关电容器单负荷(大专用接触自愈式电功率电机)器力电容就地补偿和低压配电柜集中补偿单负荷(大功率电机)就地补偿和低压配电柜集中补偿

单负荷(大功率电机)就地补偿和低压配电柜集中补偿

单负荷(大功率电机)就地补偿和低压配电柜集中补偿

容性无触自愈式电点投切开力电容关

ARC-6/R；ARC-8/R；ARC-10/R;ARC-12/R;

ARC-16/J;

石油，化工，污水，采矿，通讯机房，变电站等石油，化工，污水，电镀等

三相平衡负载，或者三相不平衡负载

专用接触自愈式电器容

ARC-16/R;

石油，化工，污水，采矿，通讯机房，变电站等三相平衡负载，或者三相不平衡负载，变动负荷、冲击性负荷.

容性无触自愈式电点投切开力电容关

2、产品选型

功能选项表

产品型号ARC-6/JARC-6/RARC-8/JARC-8/RARC-10/JARC-10RARC-12/JARC-12/RARC-16/JARC-16/R

静态动态过电欠电过电欠电温度断相谐波通讯编码输出输出压压流流保护保护保护方式√√√√√√√√√√√

√√√√

√√√√

√

√

√√√√

√√√√

√

√√√√

√√√√

√

四、电容投切开关应用介绍

无功补偿电容器的投切器件较多，其投切的平稳度和使用寿命也相差很大，

下面分别加以说明：

1、普通交流接触器

普通交流接触器是最传统的一种投切开关，由于电容器在投入和切除时会产生很大的涌流和过压，暂态高压和投切冲击电流会导致电器绝缘击穿和接触器触头烧损，使接触器频繁损坏，同时还会影响电容器使用寿命和对电网造成干扰。用于无功量比较稳定，不需频繁投切电容补偿的用户，可选用带限流电阻的接触器投切电容装置，这种装置比较经济，价格低。由于投切次数少，相应使用寿命就够长了。

2、可控硅无触点开关投切

无触点开关投切，无过电流、过电压、不污染电源，特别适合变动负荷、冲击性负荷。它是一种能够对电力并联电容器进行快速偷窃的电子型功率器件。控制逻辑电压0V截止，12V导通。有250V和400V两种电压等级的低压电容器。对于需快速频繁投切电容补偿的用户，如电焊、电梯等设备，应选用无触点可控硅投切电容装置，才能达到应有的补偿效果。对于其他一般工厂、小区和普通设备，无功量变化时间大于30S的地区，则应考虑在能达到补偿功能要求的情况下，优先选用对电网无冲击、节能、安全、经济、使用寿命长的可控硅无触点电容投切装置。

五、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60％～90％，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30％左右。一是节省电费开支；二是提高设备的利用率三是降低系统的能耗四是改善电压质量。

试述低压电网中的无功补偿 篇3

关键词：低压电网 无功补偿 装置 应用

无功补偿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，降低电能的损耗，改善电网电压质量。从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤其是以低压配电网所占比重最大。为了最大限度的减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。

低压电网中的无功补偿是对低压电网中的无功功率进行补偿的措施，旨在提高低压电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善低压电网的供电环境。低压电网中的无功补偿通过选择合适的补偿方法和补偿装置，可以最大限度的减少低压电网的损耗，使电网质量提高，减少电压波动和降低谐波，从而提高电压稳定性。

一、低压电网中的无功补偿原理

配电网中的用电设备（如感应电动机、变压器、电抗器、电焊机等）大部分是感性负荷，通常感性无功功率的电流相位滞后于电压相位，而容性无功功率的电流相位超前电压相位。故常用容性无功功率补偿感性无功功率，以减少电网无功负荷，由于超前电流与滞后电流的互补作用，也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时，使无功功率减少，从而达到了提高功率因数的目的。

二、低压电网中的无功补偿方法

1.随机补偿。随机补偿主要是对电磁感应中的无功功率进行补偿，常用于电动机的无功补偿。随机补偿伴随着电动机的开启与关闭同时补偿与消失，能够自动进行无功功率的补偿，不需反复进行补偿调整，因此具有简单方便，灵活的优点。

2.随器补偿。随器补偿主要是将低压容量通过低压保险接在配电变压器上，用来对配电变压器空载无功功率的补偿。此种补偿方法能够有效地平衡配电变压器的空载无功功率，从而提高变压器的利用率，有效降低电网的无功损耗，因此，随器补偿具有较高的经济性价比，是目前最常采用也最有效的无功补偿。

3.中间同步或静止补偿。这种补偿方法主要是在无距离低压电网线路中间安装同步调相机或静止补偿装置来完成无功补偿工作。此种方法在线路输电过程中，能够稳定电压，同时对多条输电线路进行降耗补损，并具有较强的调节性能。

4.终端分散补偿。用户终端分散补偿能够在低压电网终端进行有效的补偿，提高用户电器设备的安全性，还能提高电压利用率。

此外，在低压电网中的无功补偿方法还有等网损微增率补偿法、无功经济当量补偿法、低压集中补偿法、跟踪补偿等，这些方法都能够有效的对低压电网进行无功补偿，保证电压的稳定性，提高利用率。

三、低压电网中的无功补偿装置的选择

1.静态补偿装置。静态补偿装置一般为机械式接触器投切电容器组，适用于负载变化较小的场合。

2.动态补偿装置。动态补偿以晶闸管作为执行元件，通过跟踪监测负荷的无功电流或无功功率，对多级电容器组进行分组投切，适用于负载变化大，情况复杂的低压电网。

四、低压电网中的无功补偿装置的应用

低压电网中的无功补偿装置能够有效的实施无功补偿，是低压电网中的无功补偿的主要手段，能够提高无功功率因数，降低损耗，稳定电压，因此，在电网中应用无功补偿装置是最为有效的选择。在实际应用中，根据不同情况安装不同的补偿装置，在选择随机补偿方法时，就要用到就地无功补偿装置，实现最方便的无功自动补偿。而对于需要在多条线路节点上实现自动投切要求，并减少变压器无功负载时，就要应用集中无功补偿装置。目前在农网中应用的还有静止无功发生器，这些无功装置的应用，大大提高了低压电网的性能。

五、无功补偿的效益

在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%，如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。

1.节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。使用无功补偿不但減少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。

2.降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：

ΔP%= （1-I2/I1）×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%

当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%。

3.改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：

△U=（PR+QX）/Ue×10-3（KV） 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；配电线路：X=（2～4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的变压器：X=（5～10）R QX/Ue=（5～10） PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的。 可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。

4.三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：

△S=P/ COSφ1×[（ COSφ2/ COSφ1）-1]

如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

六、结语

低压电网无功补偿方式的分析 篇4

1 低压电网无功补偿概念

无功补偿的原理为将具有感性功率负荷与容性功率负荷在同一电路并接, 当释放容性负荷能量时, 容性负荷则吸收能量, 感性负荷释放能量。在两种负荷之间, 能量进行交换。从容性负荷所输出的无功功率中补偿感性负荷所吸收的无功功率。在通过纯电阻性负载时, 交流点电能向热能转化, 再通过纯感性负载或者纯容性负载时并未产生电能的消耗。从实际来看, 没有成为纯感性负载或者纯容性负载的可能, 通常混合性负载情况居多, 在通过时, 这样的电流为无功功率, 就是部分电能不做功, 而功率因数也不超过1, 在这种情况下进行无功补偿就是为了能够提升电能的利用率。在小系统中, 三相不平衡电流可以通过适当地无功补偿方法进行调整, 跨接在相与相之间的电容或者电感能够将有功电流转移于相间。所以, 只需将不同容量的电容器接入零线与各相之间以及各相之间, 可以平衡各相的有功电流, 补偿各相功率因数至1。而针对大系统, 无功补偿还具有提高电网稳定性、调整电网电压等功能。

2 低压电网无功补偿方式

在电力供电系统中, 无功补偿的作用非常重要, 它可以改善供电环境、提高供电效率、降低供电输送线路及变压器的损耗、提高电网功率因数。对补偿装置进行合理选择, 能够有效提升电网质量, 最大程度地降低网络损耗。相反, 如果使用或者选择不当, 则会增大谐波、还会产生电压波动等不良影响。分散补偿和集中补偿是低压电网无功补偿的两种方式, 集中补偿方式主要是为低压电网无功补偿, 将无功补偿装置装设于变压器低压侧, 从而进行无功补偿, 这样能够将变压器的利用率提升, 且降低了变压器中的武功损耗。但集中补偿并不能补偿低压配电线路的武功电流, 仅能补偿流入变压器的无功电流, 因此, 要想降低低压配电网线损, 就不能采用集中补偿的方式。分散补偿可以却能够将电网功率因数最大程度地提升, 个别补偿线路中断用户负载, 从而使低压电网线损降低。但是, 要无功补偿所有终端用户, 就需要增大供电企业保养维护无功补偿装置的难度, 还需要加大对无功补偿装置的投资力度。所以, 要获得与无功分散补偿相适合的方案, 就必须围绕分散补偿的重点及难点, 来研究低压电网负荷分布与负荷性质。

3 分析低压电网负荷比例

电网功率因数与低压电网负荷的分布及性质关系极其密切。例如:酒楼、商场等以商业用户为首的商业、农业、工业性质用电负荷功率因数较低, 这是因为采用电冰箱、空调器等低因数的用电设备、以及照明所需的大量荧光灯, 导致功率因数过低。因电动功率因数较低的设备被工业或农业用户大量采用, 因此其功率因数也较低。与商业、农业、工业性质用电负荷不同, 住宅性质的负荷拥有较高功率因数, cos达到约0.9, 而农业和工业则约为0.7, 而商业仅约为0.65。在低压电网总负荷中, 性质不同的各种负荷所占的比例会对整体低压电网总功率因数进一步产生影响。以月用量500k W./h以上的大负荷用户, 在总负荷中, 其负荷占了30%, 但是用户数量却甚少, 在总用户数量中仅占3%。用电量在200k W./h的中负荷用户占总负荷的25%, 用户数占总用户的7%。而小负荷用户, 也就是200k W./h以下的用户占总负荷的45%, 用户数量占总用户数量的90%。对此, 我们进行逐一分析, 绝大多数住宅用户为中负荷用户与小负荷用户, 该部分单户用电量小、负荷用户平均功率因数偏高, 说明平均负荷小, 则可无需对武功补偿该部分用电负载, 因为补偿电负载, 会因负荷偏小, 而产生过补偿或者导致无功补偿装置不产生动作。而农业、商业、工业性质的用电户是大负荷用户中的主要部分, 其功率因数较低, 因此, 有对其进行无功补偿的必要。对此, 分散补偿方案如下:进一步甄别中负荷非住宅用户, 补偿平均负荷偏大、且功率因数低的。可采用个别补偿的方法补偿大负荷非住宅用户。可将低压电网功率因数有效提高。

4 分析个别补偿效益

基于探讨负荷分布结果, 将低压电网平均负荷向量图绘制出来, 详情参照图所示。

图1中I2为未补偿时的部分中负荷用户及大负荷用户的平均电流;1I为无需补偿的负荷平均电流。I总为未补偿时的电网平均电流。在U轴上三者投影关系表示为:

公式中, 0.7为I2的功率因数, 0.9为1I的功率因数。对I2进行补偿, 相量计算得出结果, 功率因数则为0.9。通过补偿, 降低了百分之6.63的总电流。线损受到其它因素的影响可忽略, 总电流I与 (35) P成正比。通过公式, 各电流变化的大小参照表所示。

结语

为了达到可观的降损效果, 通过分析低压电网无功补偿方式, 投资于较小无功补偿装置, 并以个别补偿的方式对部分大中负荷用户进行补偿。无功补偿的意义在于降低线损;减少投资、减少供、发电设备的设计容量, 例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时, 装1Kvar电容器能够节省0.52k W设备容量。与之相反, 原有设备而言增加0.52k W对, 就相当于增大了发、供电设备容量。因此, 无论是对改建工程还是新建工程, 应充分考虑无功补偿, 以便减少设计容量, 最终达到减少投资的目的。对无功功率进行补偿, 还可将电网中有功功率的比例常数增加。提升功率因数后, 有效降低了线损率, 减少投资、并减少设计容量, 供电企业的经济效益直接受到电网中线损降低、电网有功功率输送比例的增加的决定及影响。所以, 考核经济效益的重要指标体现于功率因数, 正确、科学地规划、实施无功补偿势意义深远。

摘要：本文对分布低压电网负荷性质的比例以及低压电网无功补偿所需要的运行方式进行分析与探讨。阐述了降低低压电网线损中低压电网无功补偿的应用与功能。

关键词：无功补偿,符合分布,线损,低压电网

参考文献

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[2]张丽英, 叶廷路, 辛耀中, 韩丰, 范高锋.大规模风电接入电网的相关问题及措施[J].中国电机工程学报, 2010 (139) .

[3]吴耀文.三级电网体系结构智能规划的若干关键问题研究[J].武汉大学, 2012 (03) .

[4]衣立东, 朱敏奕, 魏磊, 姜宁, 于广亮.风电并网后西北电网调峰能力的计算方法[J].电网技术, 2010 (60) .

电网建设中的无功补偿 篇5

1功率因数和无功功率补偿的基本概念

1.1功率因数：电网中的电气设备如电动机变压器等属于既有电感又有电阻的电感性负载，电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，相位角的余弦cosφ即是功率因数，它是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要指标。

1.2无功功率补偿：把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置却在吸收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。

2无功补偿的目的与效果

2.1补偿无功功率，提高功率因数

2.2提高设备的供电能力

由P＝S·cosφ可看出，当设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，上式中的P也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。

2.3降低电网中的功率损耗和电能损失

由公式I＝P/（·U·cosφ)可知当有功功率P为定值时，负荷电流I与cosφ成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从而使功率损耗降低：ΔP＝I2R，降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主要目的。

2.4改善电压质量

在线路中电压损失ΔU的计算公式如下：

ΔU＝

×10

-3

式中

ΔU——线路中的电压损失

kV

P——有功功率MW

Q——无功功率Mvar

Ue——额定电压kV

R——线路总电阻Ω

XL——线路感抗Ω

由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失ΔU也就减少了。

2.5减少用户电费开支，降低生产成本。

2.6减小设备容量，节省投资。

3无功补偿容量的选择

3.1按提高功率因数值确定补偿容量Q

c

Qc＝P[

]（kvar）

式中P——最大负荷月的平均有功功率kW

cosφ１cosφ2——补偿前后功率因数值

例如：某加工厂最大负荷月的平均有功功率为300kW，功率因数cosφ＝0.6，拟将功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为：

QC=300×[

]=300×（1．33—0．48）=255

（kvar）

3.2按提高电压值确定补偿容量QC

QC=

（kvar）

式中

ΔU——需要提高的电压值V

U——需要提高的电压值V

U2——需要达到的电压值kV

X——线路电抗Ω

3.3按感应电动机空载电流值确定补偿容量

电动机的无功补偿一般采用就地补偿方式，电容器随电动机的运行和停止投退，容量以不超过电动机空载时的无功损耗为宜，计算公式：

QC≤

Ue

I0

(kvar)

式中

Ue——电动机额定电压kV

IO——电动机空载电流可用钳形电流表测出，若粗略估算，也可用下式：

QC＝(1/4～1/2)Pn

式中

Pn——电动机额定功率kW

3.4按配电变压器容量确定补偿容量

配电变压器低压侧安装电容器时，应考虑以下原则：在轻负荷时，防止向10kV配电网倒送无功；取得最大的节能效果，根据配变容量按下式计算：

QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)

Sn——配变容量kVA

总之，无功补偿设备的配置，应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的原则，要把降损与调压相结合，以降损为主；又要把集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；同时，供电部门补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主，共同搞好无功补偿的配置和管理，从而取得无功补偿的最大经济效益。

[摘要]

对广大供电企业来说，用户功率因数的高低，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，而且关系到节约用电和整个供电区域的供电质量，这是众所周知的道理。因此，提高电力系统的功率因数，已成为电力工业中一个重要课题，而提高电力系统的功率因数，首先就要提高各用户的功率因数。文中简要集中探讨了影响电网功率因数的主要因素以及低压无功补偿的几种使用方法，以及确定无功补偿容量从而提高电力系统功率因数的一般方法。

[关键词]

功率因数

影响因素

补偿方法

容量确定

许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功“并不是“无用“的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。

在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数COSφ，其计算公式为：

COSφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。

用户功率因数的高低，对于电力系统发、供、用电设备的充分利用，有着显著的影响。适当提高用户的功率因数，不但可以充分的发挥发、供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量，而且可以提高用户用电设备的工作效率和为用户本身节约电能。因此，对于全国广大供电企业、特别是对现阶段全国性的一些改造后的农村电网来说，若能有效的搞好低压补偿，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，减少用户电费。其社会效益及经济效益都会是非常显著的。

影响功率因数的主要因素

1.1

电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备

大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工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60％～70％；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60％～70％。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。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。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。

1.2

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的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一般无功将增加35％左右。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。

1.3

电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响

综上所述，我们知道了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此我们要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。

低压网的无功补偿

2.1

低压网无功补偿的一般方法

低压无功补偿我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿和跟踪补偿。下面简单介绍这三种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

2.1.1

随机补偿

随机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(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。此种方式可较好地限制农网无功峰荷。

随机补偿的优点是：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，不会造成无功倒送，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。

2.1.2

随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器二次侧，以无功补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是农网无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加，不利于电费的同网同价。

随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。

2.1.3

跟踪补偿

跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。

跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。

2.2

采用适当措施，设法提高系统自然功率因数

提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。下面将对提高自然功率因数的措施做一些简要的介绍。

2.2.1合理选用电动机

合理选择电动机，使其尽可能在高负荷率状态下运行。在选择电动机时，既要注意它们的机械特性，又要考虑它们的电气指标。举例说，三相异步电动机（100KW）在空载时功率因数仅为0.11，1/2负载时约为0.72，而满负载时可达0.86。所以核算负荷小于40%的感应电动机，应换以较小容量的电动机，并合理安排和调整工艺流程，改善运行方式，限制空载运转。故从节约电能和提高功率因数的观点出发，必须正确合理的选择电动机的容量。

2.2.2

提高异步电动机的检修质量

实验表明，异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的气隙变动是对异步电动机无功功率的大小有很大影响。因此检修时要特别注意不使电动机的气隙增大，以免使功率因数降低。

2.2.3

采用同步电动机或异步电动机同步运行补偿

由电机原理可知，同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功取决于转子中的励磁电流大小，在欠激状态时，定子绕组向电网“吸取”无功，在过激状态时，定子绕组向电网“送出”无功。因此，只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率，减少电网输送给工矿企业的无功功率，从而提高了工矿企业的功率因数。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行状态，这就是“异步电动机同步化”。因而只要调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即可以向电网输出无功，从而达到提高低压网功率因数的目的。

2.2.4

正确选择变压器容量提高运行效益

对于负载率比较低的变压器，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。如：对平均负荷小于30%的变压器宜从电网上断开，通过联络线提高负荷率。

通过以上一些提高加权平均功率因数和自然功率因数的叙述，或许我们已经对“功率因数”这个简单的电力术语有了更深的了解和认识。知道了功率因数的提高对电力企业的深远影响，下面我们将简单介绍对用电设备进行人工补偿的方式和对补偿容量的确定方法。

功率因数的人工补偿

功率因数是工厂电气设备使用状况和利用程度的具有代表性的重要指标，也是保证电网安全、经济运行的一项主要指标。供电企业仅仅依靠提高自然功率因数的办法已经不能满足工厂对功率因数的要求，工厂自身还需要装设补偿装置，对功率因数进行人工补偿。

3.1

静电电容器补偿

静电电容器既电力电容器。利用电容器进行补偿，具有投资省、有功功率损耗小、运行维护方便、故障范围小等优点。但当通风不良、运行温度过高时，油介质电容器易发生漏油、鼓肚、爆炸等故障。因此，建议使用粉状介质电容器。

当企业感性负载比较多时，它们从供电系统吸取的无功是滞后（负值）功率，如果用一组电容器和感性负载并联，电容需要的无功功率是超前（正值）功率，如果电容器选的合适，令Qc+Ql=0，这时企业已不需要向供电系统吸取无功功率，功率因数为1，达到最佳值。

3.1.1

电容器补偿容量的确定

电力电容器的补偿容量Qc可按下式计算：

Qc=α·Pjs（tgφ1-tgφ2）

式中

Pjs——最大有功计算负荷，KW

tgφ1、tgφ2——补偿前、后功率因数角的正切值

α——平均负荷系数，一般取0.7～1，视Pjs的计算情况而定。如果在计算时已采用了较小系数值，α可取1。

某些已进行生产的工矿企业，可由下式确定其有功电能消耗量：

Ap=Pjs·Tmax·p

(KW·H)

式中

Ap——有功电能消耗量

Pjs——有功计算负荷

Tmax·p——最大有功计算负荷年利用小时数

3.1.2

并联补偿移相电容器，应满足以下电压和容量的要求

Ue·c≥Ug·c

nQg·c≥Qc

式中

Ue·c——电容器的额定电压（KV）

Ug·c——电容器的工作电压（KV）

n——并联的电容器总数

Qg·c——电容器的工作容量（Kvar）

Qc——电容器的补偿容量（Kvar）

3.2

动态无功功率补偿

动态无功功率补偿一般应用于用电容量大、生产过程其负载急剧变化且具有重复冲击性的大型钢铁企业。这种波动频繁、急剧、幅值很大的动态无功功率，采用调相机或固定电容器进行补偿已远远满足不了要求，目前一般采用的新型动态无功功率补偿设备是静止无功补偿器。它具有稳定系统电压、改善电网运行性能、动态补偿反应迅速、调节性能优越等优点。但最明显的缺点是投资大、设备体积大、占地面积大。

3.3

分相补偿

在民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等由于负荷变化的随机性大，容易造成三相负载的严重不平衡，尤其是住宅楼在运行中三相不平衡更为严重。由于调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相，造成未检测的两相要么过补偿，要么欠补偿。如果过补偿，则过补偿相的电压升高，造成控制、保护元件等用电设备因过电压而损坏；如果欠补偿，则补偿相的回路电流增大，线路及断路器等设备由于电流的增加而导致发热被烧坏。这种情况下用传统的三相无功补偿方式，不但不节能，反而浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿，补偿过程中所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来了严重的危害。

据有关资料介绍，某地综合楼是集商场、银行、办公、车库、宾馆为一体的一类高层建筑，总建筑面积3.2万m2。主要用电设备有空调机组、水泵、风机及照明灯具等，其中照明灯具均为单相负荷，功率因数在0.45～0.75之间。低压有功计算负荷2815KW，其中，照明用电有功负荷1086.5KW，其它负荷基本为空调、风机、水泵、电梯等三相负荷。补偿前无功功率31872Kvar，若整体功率因数补偿到0.92，需补偿1982Kvar，补偿后无功功率1200Kvar。原设计采用低压配电室并联电容器组三相集中自动补偿，工程竣工投入使用后，经常出现仪器、灯具等用电设备烧坏或不能正常使用等情况，影响正常经营和工作。经现场测试，发现低压馈线回路三相负荷不平衡，差距很大，电流差异大，最大相电流差为900A；检测母线电压，三相母线电压有的高达260V，有的低到190V。通过分析是三相电容自动补偿造成的结果。

对于三相不平衡及单相配电系统采用分相电容自动补偿是解决上述问题的一种较好的办法，其原理是通过调节无功功率参数的信号取自三相中的每一相，根据每相感性负载的大小和功率因数的高低进行相应的补偿，对其它相不产生相互影响，故不会产生欠补偿和过补偿的情况。

结束语

文中浅谈了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素以及提高功率因数的一般方法，还阐述了如何确定无功功率的补偿容量及无功功率的三种人工补偿的具体方式。

1　无功功率

在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。

有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机就是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)。

无功功率决不是无用功率，它的用处很大。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。为了形象地说明这个问题，现举一个例子：农村修水利需要开挖土方运土，运土时用竹筐装满土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是无功功率，竹筐并不是没用，没有竹筐泥土怎么运到堤上呢?

在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。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。

无功功率对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：

(1)降低发电机有功功率的输出。

(2)降低输、变电设备的供电能力。

(3)造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

(4)造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。

从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。

2　功率因数

电网中的电力负荷如电动机、变压器等，属于既有电阻又有电感的电感性负载。电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ来表示。cosφ称为功率因数，又叫力率。功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度和用电管理水平的一项重要指标。三相功率因数的计算公式为：

式中cosφ——功率因数；

P——有功功率，kW；

Q——无功功率,kVar；

S——视在功率,kV。A；

U——用电设备的额定电压,V；

I——用电设备的运行电流,A。

功率因数分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数。

(1)自然功率因数：是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷(白炽灯、电阻炉)的功率因数较高，等于1，而电感性负荷(电动机、电焊机)的功率因数比较低，都小于1。

(2)瞬时功率因数：是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。

(3)加权平均功率因数：是指在一定时间段内功率因数的平均值，其计算公式为：

浅议低压配电网线路的无功补偿 篇6

关键词：低压配电网；线路；无功补偿

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0121-01

无功补偿的概念是随着三相交流电路的应用而诞生的，它指的是通过合适的电力设备，在三相交流电路中，提高电力设备的功率因数从而充分地利用电能，满足广大用户的用电需求。无功补偿主要是补偿电能容量，提高用电设备的功率因数，补偿电能容量则是通过安装各种类型的电容性设备，从而达到稳控电流，合适控制功率因数的作用。这样，实现各种电流之间的相互转换，使感性设备与容性设备之间共同工作，从而实现了交流电路的无用补偿。

1 无功补偿与功率因数

在纯电阻负载的交流电路中，电压与电流相同，即阻抗角为零度，功率因数为1，则p=s，Q=0这表明交流电源发出的电能全部作为有功功率被充分利用，而对其他感性负载或容性负载而言，其功率因数均小于1，电源发出的电能只有部分作为有功功率被利用，而有一部分要被作为无功功率，用于电网和负载之间来回交换。由于p=UnIncos&，故在额定电压与额定电流的限制下，功率因数越低，有功功率越小，相应的无功功率就越大，电源发出的电能不能充分被利用。从而影响发电设备的利用率，增加输电线路和发电机绕组的功率损耗。

2 有关无功补偿的组成

无功补偿就补偿形式可分为就地补偿、分散补偿和集中补偿三种形式，由于国家对全国要实行电网覆盖，对用电设备则需要实地结合，有的总站需要使用到大型的用电机及其相关设备，有的小区域则使用小型的用电机及其相关设备。对于那些需要用到大型用电设备的地方，实现无功补偿的方式则需要配备就地补偿装置，这样是最简便有效地方式，也是最节约成本的方式。就地补偿，顾名思义，就是直接在该区域实现用电设备之间的连接，把无功补偿所需要用到的各种电容性设备安装连接到电力设备上，在加入一定的保护器件，这样就能保证用电设备与电容性设备同工作同关闭，实现稳控电流，合理控制功率因数的作用，即无功补偿的作用。

对于一些小型电厂以及一些偏远地区，由于各电站之间相距很远，各控制输出端不在同一地点。那么实现三相交流电路的无功补偿就不能依靠就地补偿这种方式，于是就有了针对这种情况的另一种补偿方式——分散补偿。分散补偿和就地补偿虽然在作用上都是起着三相交流电路无功补偿的作用，但操作方法却与之截然不同。就地补偿是因地制宜，根据设备的大小和功能，直接把补偿设备连接到用电设备上。而分散补偿则是在供电终端分散地装设补偿装置，与用户用电控制端相连，实现升高用户用电电压的作用。

要实现三相交变电流电路的无功补偿，并没有想象中的那么容易，有时候也需要综合考虑各方面的用电因素，以及因地制宜的实际应用。所以，为了实现对无功容量的要求，需要综合考虑到变电站当地的用电水平，以及电力技术水平。这样就诞生了第三种三相交流电路的无功补偿方——集中补偿。集中补偿是结合当地的变电站电能储存状况。举个例子，一般35 kV容量的变电站往往只按总容量的8%～16%的量来确定建设补偿装置，110 kV容量的变电站则往往只按总容量的16%～21%来确定建设补偿装置。这样因地制宜地建设无功补偿装置，既满足了用电需求，又达到了节约电能的目的。三种无功补偿方式的综合比较见表1。

3 如何实现三相交流电路无功补偿的控制

变电站在建设初期，电流负荷较小，对电力设备的补偿要求也就相对较小，随着投入使用的用户越多，规模越大，以往的设备就不能满足要求。现今，通过对电容设备的改进，实现了可调式电容性设备，它可以实现二进制调节方式，通过多个分接开关实现多档自动操作，这样可以在实际应用时，根据地点和时间段的实际需要不同，选择合适的档位进行操作。这样，即能实现自动控制，达到更高的技术要求，更简捷地操作水平。

而随着时代的变迁，生产力和消费水平的提高，人们也越来越追求节能、智能、安全、便捷的用电方式。三线交流电路的无功补偿设备也有了很大的改变，在短时间内电压负荷变动频繁的地方，实现了智能跟踪的瞬时切换无功补偿作用。传统的电容性设备及时通过放电线圈实现电能交换也是需要一定的时间，而当固定补偿最大容量的电容器的同时，在与之并联可调节式的电抗器，这样就可以达到瞬时切换无功补偿的作业，从而使三相交流电路无功补偿更加迅速与平稳。

4 低压配电网线路中无功补偿的意义

供电电路功率因数下降的根本原因是供电线路中接有大量的感性负载，它们从线路上取用了大量的感性无功功率。如工业生产中大量使用的异步电动机是感性负载，其功率因数约为0.8，轻载时更低；照明负荷中普遍应用的日光灯也是感性负载，功率因数只有0.4左右；冶金系统常用的高额、中频及工频感应炉，电焊变压器等负载的功率因数都是较低的。按照供用电规则，高压用电工业企业的平均功率因数应保持在0.95以上，而低压用电户单位的功率因数则为不低于0.9。提高功率因数的同时要保证感性负载具有所需要的无功功率，否则感性负载不能正常工作，也就失去了提高功率因数的意义。于是在低压配电网线路中就需要进行无功补偿方式来提高功率因数。

通过实现低压配电网线路中的无功补偿，可以把无功功率更有效地转化为有功功率，从而大大地提高了有功功率的利用率，增强了用功功率的作用效果，也就达到了充分利用电能，使电力资源更好地服务大众的作用。

无功补偿增大了电力设备的功率因数，从而也减少了电力设备的设计容量，举个例子，当电力设备的功率因数cosθ=0.85时，设备所需要的电能设计容量为100 kW，则当电力设备的功率因数增加到cosθ=0.95时，所需设计的电力设备容量为90 kW，从而大大节省了电力设备的建设容量。这也不是说必须减小容量，只是说在原来的基础上降低了标准。

无功补偿增大了电能利用率，降低了设备要求标准，从而也降低线损程度。即：如果补偿前的功率因数为cosα，补偿后的功率因数为cosβ根据线损计算公式：

ΔΡ%=（1-cosα/cosβ）×100%

可以得出：cosβ>cosα，从而提高了功率因数也降低了线损程度，提高了线缆的利用率，使电力企业经济效应显著提升。

5 结 语

低压配电网线路是目前电网线路中使用最长最广的线路，随着时代的变迁，科学的发展，低压配电网线路的技术和设备也愈加成熟。而无功补偿技术也是其着重发展的技术，它在低压配电网线路中起着至关重要的作用，是一个国家电力发展技术成熟的标志，实现低压配电网电路的无功补偿，可以起到节约资源且充分利用电能的作用，可以给广大电力用户树立一个良好的企业形象，可以为广大企业家带来更高的收益是电网发展过程当中的一个重大突破。

参考文献：

[1] 朱建军，卢志刚.中低压配电网的无功补偿[J].电力电容器与无功补偿，2011，（6）.

[2] 王思乾.浅议低压配电网线路的无功补偿.[J]中国新技术新产品，2011，（2）.

关于低压电网中无功补偿的分析 篇7

1.1 通过对低压电网无功补偿方式的分析可以得知, 当下低压电网面临着严峻的调整。为了适应当下低压电网的工作需要, 为了更好满足当下工作的需要, 进行供电变压器及其输送线路损耗的控制是必要的, 从而进行供电效率的提升, 保证低压电网供电环境的优化, 实现电网中无功补偿合理补偿方法及其装置的选择, 保证电网的损耗程度的最大化控制, 实现电网综合质量的提升, 实现电压比东及其谐波的有效控制, 进而保证电压稳定性的提升。

通过对无功补偿定义的深层次探讨, 得知通过对无功补偿设备的积极应用, 可以进行无功功率的控制, 保证系统的整体功率因数的优化, 保证能耗的控制, 实现电压整体电压质量的提升, 这需要进行一系列的无功补偿配置原则的应用, 保证总体平衡模块及其局部平衡模块的有效开展, 保证局部平衡体系的健全。这也需要进行电力部门补偿环节及其用户补偿环节的结合, 进行配电网络, 用户消耗无功率的控制, 实现配电网的无功功率消耗的控制。为了保证网络模块中的无功功率的有效工作, 进行就地补偿模块的应用是必要的。

1.2 在就地工作模块中, 为了提升无功功率的输送效率, 进行就地补偿是必要的模块, 这需要电力部门及其用户展开补偿的合作, 进行集中补偿模块及其分散补偿模块的有效结合, 进行分散模式的应用。所谓的集中补偿就是进行变电所补偿电容器的装设。所谓的集中补偿, 就是进行主变压器的无功损耗的应用, 进行变电所输电线路的无功电力的优化, 保证供电网络的无功损耗模块的有效开展, 保证配电网络无功损耗模块的循序渐进。这需要进行变电所的配电线路负荷端输送模块的应用, 进行线损的积极控制, 进行无功功率的优化。在中低配电网应用中, 进行分散补偿模块的应用是必要的, 进行降损及其调压模块的应用, 保证降损模块的积极工作。

2 关于低压电网中的无功补偿原理及其应用模式的分析

2.1 为了满足现阶段低压电网的工作需要, 进行无补偿原理的分析是必要的, 从而进行应用模式的开拓, 这对于电压的稳定性提升非常必要的, 从而保证其电压质量的提高, 保证电力传输过程中的功率损耗模块及其电能损耗模块的优化, 保证供配电设备的供电能力的提升。这需要引起相关工矿企业的重视, 进行内部供配电系统的应用, 保证无功补偿装置的应用, 进行无功补偿效益的提升, 切实提升低压电网的电压质量, 保证配电设备的利用率的提升。这对于企业的整体节能效率的提升都是非常必要的。企业的功率因数直接关系到企业的电价, 企业若想降低电力费用, 不但要在电力设备的节能保养上下功夫, 还要提高企业用电的功率因数, 而无功补偿正是企业提高功率因数, 实现节能低碳的有效手段之一。

通过对无功补偿模块的应用, 更有利于进行电力系统能耗的控制, 这需要进行计算公式的应用, 进行无功补偿模块的应用, 实现电力系统能耗作用情况的分析, 保证线损的控制, 提升功率的应用率。从而进行有功损耗及其无功损耗模块的分析。这需要按照我国的供用电规定, 进行相关工作模块的优化。高压供电用户, 其功率因数不应低于0.9, 其他电力用户的功率因数不应低于0.85, 功率因数低于0.7时, 不予供电。若达不到以上要求, 应装设必要的无功补偿装置, 否则要加收电费。因此, 低压电网中的无功无论是对低压电网还是对于用电企业和供电企业都具有十分重要的意义。

2.2 为了满足当下配电网工作的需要, 进行用电设备的感性负荷模块的控制是必要的, 这需要进行感性无功功率电流相位的控制, 保证电压相位的工作状况的满足。在该模块中需要明确到容性无功功率进行感性无功功率的补偿是必要的, 以满足当下工作的需要。以减少电网无功负荷, 由于超前电流与滞后电流的互补作用, 也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时, 使无功功率减少, 从而达到了提高功率因数的目的。

2.3 为了提升电磁感应的无功功率的补偿效率, 进行随机补偿模块的应用是必要的, 这需要进行电动机的无功补偿方案的应用。一般来说, 随机补偿的应用会随着电动机的开关变化而产生变化, 进行补偿或者消费。为了保证无功功率的补偿, 进行补偿调整的应用是必要的, 从而提升其灵活性、简便性, 保证随器补偿模块的有效开展。随机补偿主要是将低压容量通过低压保险接在配电变压器上, 用来对配电变压器空载无功功率的补偿。此种补偿方法能够有效地平衡配电变压器的空载无功功率, 从而提高变压器的利用率, 有效降低电网的无功损耗, 因此, 随器补偿具有较高的经济性价比, 是目前最常采用也最有效的无功补偿。

为了更好的进行无距离低压电网线路的工作, 进行中间同步补偿方法的应用是必要的, 这也需要进行静止补偿模式的配合。保证静止补偿装置及其同步调相机模块的正常开展, 实现现阶段无功补偿方案的更新, 这种方法适合在线路输电方案中应用。此种方法在线路输电过程中, 能够稳定电压, 同时对多条输电线路进行降耗补损, 并具有较强的调节性能。终端分散补偿。用户终端分散补偿能够在低压电网终端进行有效的补偿, 提高用户电器设备的安全性, 还能提高电压利用率。

在低压电网无功补偿模块中, 进行网损微增率补偿法的应用是重中之重, 这需要进行低压集中补偿法、无功经济当量补偿法及其相关方法的应用, 保证低压电网的无功补偿环节的正常开展, 进一步的提升电压的稳定性, 保证其整体利用率的提升。这需要进行静态补偿装置体系的健全, 进行其内部装置模块的优化。静态补偿装置一般为机械式接触器投切电容器组, 适用于负载变化较小的场合。动态补偿装置。动态补偿以晶闸管作为执行元件, 通过跟踪监测负荷的无功电流或无功功率, 对多级电容器组进行分组投切, 适用于负载变化大, 情况复杂的低压电网。

2.4 在低压电网无功补偿装置设置中, 要明确到无功补偿实施的必要性, 从而提升低压电网无功补偿的效益, 进一步的提升高无功功率因数的效益, 进行耗损情况的控制, 保证稳定电压的优化, 这就需要进行电网运作中无功补偿装置的优化, 针对不同的应用情况, 进行多种补偿装置的配合, 比如在随机补偿模块中, 进行就地无功补偿装置的应用。实现最方便的无功自动补偿。而对于需要在多条线路节点上实现自动投切要求, 并减少变压器无功负载时, 就要应用集中无功补偿装置。目前在农网中应用的还有静止无功发生器, 这些无功装置的应用, 大大提高了低压电网的性能。

3 结束语

在电网系统优化过程中, 通过对无功补偿模块的应用, 更有利于进行电压质量的提升, 实现对电能利用率的提升, 保证不同模块的无功功率的控制, 这需要针对无功功率的应用原理, 进行多种无功补偿方法及其装置的优化。选择不同的无功补偿方法和装置, 能够有效提高无功功率因数, 降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗。因此, 低压电网中的无功补偿对于社会发展具有重要意义。

摘要：为了满足现阶段低压电网工作的需要, 进行无功补偿体系的健全是必要的, 从而实现其内部各个环节的协调, 这需要针对低压电网的无功补偿模块进行分析, 进行电压质量的提升, 保证低压电网功率因数的控制及其优化, 保证日常低压电网耗能的控制。这就需要进行低压电网无功补偿含义的深入分析, 进行低压电网无功补偿原理的深入解析, 进行无功补偿装置的优化选择及其应用。

低压电网无功补偿装置的研究与设计 篇8

电力网中的负荷大部分是感性负荷, 因此在电网中安装并联电容器可以供给感性电抗消耗的部分无功功率。并联电容器补偿简单经济, 灵活方便, 但当今电力系统的用户中存在着大量无功功率频繁变化的设备, 如轧钢机、电弧炉、电气化铁道等, 就要求补偿装置能够根据负荷的变化进行动态补偿。而并联电容器只能补偿固定无功, 容易造成过补或欠补, 无法满足电力系统的实际需要, 还有可能和系统发生并联谐振, 导致谐波放大。因此, 采用对电容器分组, 利用微机进行控制, 根据负荷无功功率的变化, 对电容器组进行自动投切, 以实现对无功功率动态补偿的装置, 目前在国内外得到广泛应用。

随着电网供电的日趋紧张, 进一步挖掘供电潜能, 节能降耗, 己是摆在供电部门和用电客户面前的一个亟待解决的问题。对低压配电变压器来讲, 对其加装自动无功补偿装置是一种有效的节能降耗措施。

2 无功功率的定义

传统的无功功率的定义是建立在工频周期的平均值基础上的, 单相正弦电路或三相对称正弦电路中, 利用传统概念定义的有功功率 (P=UIcosφ) 、无功功率 (P=UIsinφ) 、视在功率 (S=UI) 和功率因数等概念都很清楚。但当电压或电流中含有谐波时, 或三相电路不平衡时, 传统概念无法正确地对其解释和描述。电力系统的各种传统装置的响应速度多在数十毫秒到秒级, 而新型的基于电力电子开关的补偿装置的时间常数则在毫秒以至微秒级, 远小于电力系统20ms (对于20Hz系统而言) 的工频周期。

3 无功补偿原理

采用TCR (Thyristor Controlled Reactor) 并联电容器的方式为系统提供无功功率。TCR分别由晶闸管、二极管、电感串联支路并联组成, 如图1所示。有效移相范围为0～180°, 改变晶闸管的触发角, 可以改变等效电感量。由于单独的TCR只能吸收无功功率而不能发出无功功率, 为了解决此问题, 可以将并联电容器与TCR配合使用构成无功补偿器。

应用中TCR一般都接成三角形, TCR的重要特性是能够连续调节补偿装置的无功功率, 这种连续调节是依靠调节TCR中晶闸管的触发角得以实现的。因为TCR装置采用相控原理, 具有分相调节能力, 在动态调节基波无功功率的同时也产生大量的谐波, 同时波动负荷也产生大量谐波电流, 所以固定电容器通常和电抗器串联构成谐波滤波器, 以滤除负荷和TCR产生的谐波电流。在三角形中流通, 而线电流中不出现这些谐波。

4 硬件电路的设计

本文所设计的无功补偿装置由四个部分组成:控制器单元、执行单元、补偿器单元、检测单元。各部分的功能如下:

控制单元接收到检测信号后, 将其和目标值进行比较, 并根据比较结果参数做出决策, 送给执行单元。

执行单元接到命令后, 通过改变触发电路的触发角控制补偿器的无功输出, 完成补偿任务。

补偿器由大功率电容器、电抗器等电力电子器件构成无功功率的发生装置, 其工作方式和状态受控制器控制。

检测单元从电网中检测出与网络功率因数直接或间接相关的参数, 并将此参数信号转换成控制单元能接收的信号, 传送给控制单元, 由控制单元做出投切决策。

4.1 控制器的设计

本系统所要处理数据不多, 只需完成数据检测、功率计算、功率比较及相应值输出, 不需要扩展即可完成相应功能, 故选用常用的89C51单片机即可。

4.2 数据采集处理

本系统要用母线上的电压和电流信号。首先是将检测到得电压、电流信号分别转换成方波信号, 将其进行逻辑异或后, 通过单片机可以计算得到母线上电压和电流之间的相位差。其次要测得电流信号的有效值, 进而通过单片机计算得到用电器所消耗的有功功率。

4.3 显示部分

为了能够实时观察到电网功率因数的大小, 需要设定专门的显示电路。显示电路连接图如图2所示。P1口用于输出字形数据, P3.2, P3.3, P3.4用于控制八段数码管轮流导通的控制信号输出。

4.4 驱动电路

本系统采用常用D/A转换器DA0832将单片机输出的数字量转换成模拟量, 控制触发电路输出相应的触发角, 进而改变所控制的无功输出量。DA0832各管脚的功能如下:D0～D7:数字信号输入端。ILE:输入寄存器允许, 高电平有效。CS:片选信号, 低电平有效。WR1:写信号1, 低电平有效。XFER:传送控制信号, 低电平有效。WR2:写信号2, 低电平有效。IOUT1、IOUT2:DAC电流输出端。Rfb:是集成在片内的外接运放的反馈电阻。Vref:基准电压 (-10～10V) 。Vcc:是源电压 (+5～15V) 。AGND:模拟地 NGND:数字地, 可与AGND接在一起使用。DAC0832输出的是电流, 一般要求输出是电压, 所以还必须经过一个外接的运算放大器转换成电压, 其连接线路如图3所示。

4.5 电容器的连接方式

本系统采用星形连接, 对三相分别进行无功补偿。采用星形连接的方式, 可以保证三个补偿器中任一个损坏时, 其他两个能正常工作。

5 无功补偿控制的软件设计

利用互感器得到母线上的电压和电流信号后, 分别将其转换成方波, 对整形后的电压、电流信号方波进行异或得到脉冲方波, 其频率为原方波频率的二倍。利用P2.0测得脉宽, 从而得到相位差。

当P2.0由低电平变为高电平时n开始加1, 每循环一次加一次, 直到P2.0变为低电平。当P2.0由高电平变为低电平是m开始加1, 每循环一次加一次, 直到P2.0变为高电平。则相位差为:φ=3.14×n/ (m+n) , 读入电流有效值后, 根据式P=UIcosφ得到P, U为已知量。然后根据下式

undefined

得到所需无功量。又因触发角连续可调, Q也为连续量, 根据比例关系得到Q和控制电压之间的关系。

6 结论

无功补偿技术在边沿科学如电力电子技术和微电子技术发展的推动下, 在电力系统领域取得了很大的发展。本文介绍了目前无功补偿装置的发展状况, 为了满足电力系统对实时性较高的要求, 采用了C51进行控制的动态无功补偿装置。

高质量的电能是现代信息社会赖以生存的前提, 因此各种提高电能质量 (特别是动态电能质量) 的装置将越来越重要, 用户电力技术将大有用武之地。基于电力电子的并联补偿技术也将朝着单位体积补偿能量密度更大、结构更加简单、控制更加灵活、响应速度更快、功能更加齐全的方向发展。

参考文献

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[3]陈伯胜.串联电抗器抑制谐波的作用及电抗率的选择[Z].镇江供电公司.

低压电网的无功补偿 篇9

1无功补偿技术应用的基本原则

1.1无功补偿的平衡性原则

低压电网功率因数的提升以无功补偿技术的应用作为前提, 应用无功补偿技术过程中要做到总体平衡与局部平衡相结合这一要点, 既要做到低压电网的局部平衡, 也要做到低压电网的局域平衡, 以此来平衡低压电网总体和局部功率因数的平衡。在实际应用中应该以局部平衡为主, 这样既能保证低压电网的供电质量, 同时也能提升电网功率因数。

1.2无功补偿的结合性原则

集中和分散是无功补偿技术两种主要方式。在变电所集中装设较大容量的补偿电容器以作为集中补偿。而分散补偿是指在配电网络中分散的负荷区, 如配电线路, 配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。

2影响低压电网功率因数大小的主要原因

2.1低压电网主要设备运行对功率因数的影响

在低压电网中影响功率因数的主要设备存在大功率的异步电动机和为数众多的变压器。异步电机存在电流和励磁上不同步的结构性特点, 这会导致异步电机上会产生众多的无功功率, 出现对低压电网功率因数的影响。变压器在低压电网的实际运行中会产生空载或低负载的现象, 这会增加整个低压电网的无功功率水平, 最终使功率因数受到影响。

2.2低压电网超负荷对功率因数的影响

当前电力用户和电气设备的用电需求持续性增长, 特别是抵押电网的实际运行中经常会出现长时期超负荷的状况, 根据电力公式计算, 当低压电网的负荷超出10%时, 电网整体的无功功率将会提升35%, 不但影响了低压电网的正常运行, 也给低压电网设备带来严重损耗, 进而会造成功率因数的失控。目前低压电网超负荷已经成为常态, 如何控制超负荷现象, 提升功率因数已经成为一个重要的课题。

3利用无功补偿技术提高低压电网功率因数的对策与方法

低压电网功率因数的提高应该以无功补偿技术的合理应用作为前提, 应该结合低压电网的结构特点和功率因数的构成特点, 通过系统性、差异性、针对性的无功补偿技术应用, 确保低压电网功率因数得到有效提高, 进而确保低压电网的电能质量目标和节电目标的实现。

3.1应用随机补偿技术提高低压电网功率因数

随机补偿主要在低压电网的特殊区域和特殊电气上应用, 是通过低压电网中的低压电容器做到与电动设备的并联, 以控制投切的手段和平衡电容的方法实现对电工设备的保护, 进而控制整个低压电网功率因数。随机补偿具有无功补偿与设备运行相一致的特点, 不需要对补偿设备、补偿容量进行频繁地调整和控制, 减少了低压电网的系统压力。在随机补偿低压电网电动设备过程中, 应该以提升功率因数作为出发点, 要简化随机补偿的设备, 通过科学配置随机补偿装置, 简化低压电网的结构, 降低低压电网出现事故的可能, 进一步提升低压电网的安全性和经济性。

3.2应用随器补偿技术提高低压电网功率因数

随器补偿技术是无功补偿技术体系中重要的一个方面, 是指通过补偿变压器的空载武功运行作为低压电网提升补偿效果, 提高功率因数的一种方式, 其特点是低压电容器与配电变压器的二次侧与抵押保险相连接, 通过变压器的空载励磁功能维护低压电网功率因数的水平。应用随器补偿技术时要注意对接线方式的控制, 要采用有效的结构补偿控制的无功负荷, 做到无功负荷的就地平衡, 从整体上提升低压电网功率因数。要避免轻负载状态下变压器的容量控制, 避免变压器损耗过多的供电量, 进而有效确保低压电网功率因数的水平。

3.3应用跟踪补偿技术加护提高低压电网功率因数

顾名思义跟踪补偿就是对大用电量电气设备进行母线上的跟踪性补偿, 特别在工业生产或区域供电过程中, 跟踪补偿的优势就越发明显, 对于低压电网功率因数的提升效果也就越好。很多低压电网已经广泛使用跟踪补偿技术, 通过高质量、低能耗的补偿效果, 以此来替代随机补偿和随器补偿, 做到对低压电网功率因数的有效保障。在跟踪补偿技术应用的实际中要考虑到功率因数的实际水平, 要将补偿电容器与大用电量电气母线直接相关联, 做到对低压电网功率因数的有效提升。同时, 要注意跟踪补偿装置的设计、施工与维护成本控制, 避免过大的造价影响到跟踪补偿技术的应用, 进而出现低压电网功率因数难于得到保障问题的产生。

4结语

无功补偿技术是低压电网控制和提升功率因数, 推进低压电网电能提升的基础技术。新时期, 低压电网管理与技术人员应该进一步挖掘无功补偿技术的潜力, 使无功补偿技术真正成为提高低压电网供电质量和功率因数的前提, 以无功补偿技术来扩大低压电网补偿容量, 确保低压电网能够得到科学改进和合理扩容, 进而实现低压电网的安全与高效, 达到节约电能、提高低压电网效能的目标。

参考文献

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浅谈低压电网无功补偿及其应用 篇10

无功补偿,就其概念而言早为人所知,对低压电网中的无功功率进行补偿的措施是无功补偿,通过无功补偿可以降低电流,增大低压电网的功率因数,降低供电过程中的损耗,提高供电企业的经济效益和供电效率,促使低压电网的供电环境向着更好的方向发展。

用电单位的功率因数直接影响到电价,如果用电单位想要减少电力费用,就要采取两方面的措施,一是,加强电力设备的节能保养,二是,提高用电的功率因数。无功补偿正好可以提高用电单位的功率因数,达到低碳、节能的效果。此外,无功补偿还可以有效降低电力系统的电能损耗,若电力系统功率因数从0.75提高到0.90时,无功补偿可降低25%-40% 的有功损耗,这一效果相当显著。并且,《全国供用电规则》规定:用电单位必须达到相对应供电等级的功率因数,否则要加收电费。所以,加强低压电网中的无功功率的研究对低压电网和电力企业、用电单位都十分重要。

1 影响功率因数的主要因素

1.1电网中大量的电感性设备的应用

电网中大量的电感性设备如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。

据有关的统计,在工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60%~ 70%,异步电机在空载和载下的功率因数是很低的,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和轻载运行,在设计时要避免选用过大的电机,尽可能提高负载率。

1.2电力变压器

系统中大量使用变压器,变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%~ 15%,它的空载无功功率约为满载时的1/3,但空载时功率因数非常低,大量消耗无功。所以,为了提高电力企业的功率因数,变压器不应长期处于低负载运行或者是空载运行的状态。一般变电站是多台变压器并联运行,应考虑通过变压器经济运行,降低变压器对无功功率的消耗,同时也提高变压器的效率

1.3供电电压超出规定范围

供电电压对功率因数的影响也较大,供电电压超出额定电压和低于额定电压都会影响功率因数。如果供电电压超出额定电压值,会使无功功率增长较快,根据数据统计资料,如果供电电压是额定电压的1.1倍,一般工厂的无功功率将增大约35%。如果供电电压低于额定电压值,会使无功功率降低,功率因数增大。同时,如果供电电压过低会影响电气设备的正常工作。所以,要采取一定的措施,保持供电电压的稳定。

1.4其他因素

家用电器对无功的影响过去不被重视,但随着家用电器用电量的快速增加,其对无功功率的影响已不容忽视。另外,电网频率的波动也会在一定程度上影响异步电机和变压器的磁化无功功率。

2 低压配电网无功补偿的方式

配电网中的用电设备(如感应电动机、变压器、电抗器、电焊机等)大部分是感性负荷,感性无功功率的电流相位滞后于电压相位,感性无功设备运行时从电网吸收感性无功功率;而容性无功功率的电流相位超前电压相位,容性设备运行时从电网吸收容性无功功率,相当于发出感性无功功率。故常用容性无功功率补偿感性无功功率,以减少电网无功负荷,由于超前电流与滞后电流的互补作用,也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。当电网容量一定时,使从电网吸收的总的无功功率减少,达到提高功率因数的目的。通常采用的提高功率因数的主要方式为:动态补偿、随器补偿、随机补偿。

2.1 动态补偿

动态补偿的补偿方式是将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上。它的补偿效果好,适用于100kVA以上的专用配变用户,具有运行方式灵活,维护工作量小,寿命相对延长等优点,其缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。

2.2 随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧,以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。随器补偿的优点:接线简单、管理方便、易维护、能有效地补偿配变空载无功,降低无功网损,是目前补偿无功最有效的手段之一。

2.3 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接,通过控制、保护装置与电机,同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗,可较好地限制用电单位无功负荷。随机补偿的优点是:不需频繁调整补偿容量。具有投资少、安装容易、维护简单、事故率低等。

3 无功功率补偿容量的选择方法

3.1 单负荷就地补偿容量的选择

国外通常按负载额定容量0.25 ~ 0.5计算,此法选取的补偿容量,在任何负载情况下都不会出现过补偿。此法在节能技术上广泛应用,特别适用于Ie/Io比值较高的电动机和负载率较低的电动机。由于电机极数不同,可以使用经验系数法。采用这种方法一般在70% 负荷时,补后功率因数可在0.95 ~ 0.97之间。也可以按下式计算

3.2多负荷补偿容量的选择

多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。

对已生产企业欲提高功率因数,其补偿容量按下式选择

式中:

对处于设计阶段的企业,无功补偿容量按下式选择:

式中:

φ1,φ2——意义同前。可根据企业负荷性质查手册近似取值,也可用加权平均功率因数求得。多负荷的集中补偿电容器安装简单,运行可靠,但电气设备不连续运转或轻负荷运行时,会造成过补偿,电压质量变坏。因此这种方法选择的容量,要根据负荷大小自动投入无功补偿容量的多少。

4 低压电网中的无功补偿装置的应用

4.1低压电网中的无功补偿的应用

低压电网中的无功补偿装置的主要作用就是对低压电网实施无功补偿,稳定电压,降低电能损耗,所以,在电网中加装无功补偿装置是低压电网进行无功补偿的最主要的措施。在实际应用中,要根据电网的不同情况选择不同的补偿装置,无功补偿装置一般在随机补偿时应用,它是实现无功自动补偿的最简便的方法。集中无功动态补偿装置一般应用在减少变压器无功负载,并需要在多条线路节点上实现自动投切的情况。

一般补偿是有级的 , 也就是常用的电容器组补偿装置 , 由补偿控制器按组级进行投切。这些无功装置的应用,大大提高了低压电网的性能。

众所周知,变压器不应空载运行或长其处于低负载运行状态。但有许多单位用电特点决定它用电负荷24小时变化很大,也应根据用电单位实际情况,合理调整电容组容量。例:我单位是10kV双回路、两台630kVA变压器供电系统,采用两套150kVar(五级组电容,每组30 kVar)的动态无功补偿装置。由于白天与夜晚用电负荷两极分化,造成功率因数在0.7-0.85之间,达不到供电部门要求,经分析,第一组电容量偏大,测控装置不予工作,后合理减低第一组电容容量、调节控制装置,使之功率因数达到0.95以上。取得了很好的经济效益。

4.2 低压电网中两种常用的无功补偿装置

(1)SLTF型低压无功动态补偿装置:交流50Hz、额定电压在660V以下,负载功率变化较大,适用于对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。安装环境:周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸,安装倾斜度<5%。

(2)WDB-K型低压无功动态补偿装置:采用大功率晶闸管投切开关,控制器可根据系统电压,无功功率、两相准则控制晶闸管开关对多级电容组进行快速投切。晶闸管开关采用过零触发方式,可实现电容器无涌流无冲击投入,达到稳定系统电压,补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的。可广泛应用于电力、冶金、石油、港口、化工、建材等工矿企业及小区配电系统。

5 结束语

无功补偿装置在低压电网中的应用,可以实现电网的优化,并且降低电能损耗,提高电能的利用率,还能提高电压的质量。所以,对于不一样的无功功率,在选择无功补偿装时根据无功功率的原理,不同的原理采用不同的无功补偿的装置和方法。低压电网的无功补偿对于电压电网来说非常重要,可以提高低压电网的运行效率,降低线路的电能耗损。

摘要：低压电网无功补偿是提高电压质量的有效手段,通过无功补偿,能够有效地提高低压电网中的功率因数,从而达到降耗的目的。本文主要从影响功率因数的主要因素、无功补偿原理、无功补偿方式、电容器补偿容量的计算以及动态补偿应用这几个方面进行阐述。