無功功率補償

1、無功功率補償在電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設(shè)無功功率電源，以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，這種技術(shù)措施稱為無功功率補償。無功功率指的是交流電路中，電壓U與電流I存在一相角差時，電流流過容性電抗郃0或感性電抗郃1）時所形成的功率分量（分別為）。這種功率在電網(wǎng)中會造成電壓降落（感性電抗時）或電壓升高（容性電抗時）和焦耳（電阻發(fā)熱）損失，卻不能做出有效的功。因而需要對無功功率進行補償。合理配置無功補償（包括在什么地點、用多大容量和采用何種型式）是電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計工作中一項重要內(nèi)容。在運行中，合理使用無功補償容量，控制無

2、功功率的流動是電力系統(tǒng)調(diào)度的主要工作之。無功功率的產(chǎn)生和影響在交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機在發(fā)有功功率的同時也發(fā)無功功率，它是主要的無功功率電源；運行中的輸電線路，由于線間和線對地間的電容效應(yīng)也產(chǎn)生部分無功功率，稱為線路的充電功率，它和電壓的高低、線路的長短以及線路的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。電能的用戶（負荷）在需要有功功率（P）的同時還需要無功功率9）其大小和負荷的功率因數(shù)有關(guān)；有功功率和無功功率在電力系統(tǒng)的輸電線路和變壓器中流動會產(chǎn)生有功功率損耗P和無功功率損耗Q,也會產(chǎn)生電壓降落U。它們之間有如下關(guān)系：式中P、Q分別為流入輸電線（或變壓器）的有功功率和無功功率，U是輸電線（或變壓器）與P、Q同一點測得的

3、電壓,R、X則分別是輸電線（或變壓器）的電阻和電抗。由此可見，無功功率在輸電線、變壓器中的流動會增加有功功率損耗和無功功率損耗以及電壓降落；由于變壓器、高壓架空線路中電抗值遠遠大于電阻值，所以無功功率的損耗比有功功率的損耗大，并且引起電壓降落的主要因素是無功功率的流動。一般情況下，電力系統(tǒng)中發(fā)電機所發(fā)的無功功率和輸電線的充電功率不足以滿足負荷的無功需求和系統(tǒng)中無功的損耗，并且為了減少有功損失和電壓降落，不希望大量的無功功率在網(wǎng)絡(luò)中流動，所以在負荷中心需要加裝無功功率電源，以實現(xiàn)無功功率的就地供應(yīng)、分區(qū)平衡的原則。無功補償?shù)淖饔脽o功補償可以收到下列的效益：提高用戶的功率因數(shù)，從而提高電工設(shè)備的利

4、用率;減少電力網(wǎng)絡(luò)的有功損耗；合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質(zhì)量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力；在動態(tài)的無功補償裝置上，配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性；裝設(shè)靜止無功補償器（SVS）還能改善電網(wǎng)的電壓波形,減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。無功補償裝置除發(fā)電機和輸電線外的無功電源主要有：并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無功補償裝置。用它進行的補償稱為并聯(lián)電容補償。同步調(diào)相機；靜止無功補償器。后兩者屬于動態(tài)的無功補償裝置。3種無功補償裝置的性能比較見

5、表。另外，在遠方水電站和坑口火電廠等的出線母線上，長距離輸電線的兩側(cè)線路上，以及長距離輸電線的開關(guān)站等地方接有并聯(lián)電抗器，也是一種無功補償裝置。用其進行的補償稱為并聯(lián)電抗補償。遠方電站出口母線上的并聯(lián)電抗器主要是吸收發(fā)電機所發(fā)的無功功率，以使發(fā)電機能運行在合理的功率因數(shù)下而又避免無功的長距離輸送。長距輸電級上配置的并聯(lián)電抗器，主要是吸收線路空載和輕載時的充電功率，使沿線電壓分布合理并降低工頻穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)過電壓。1無功補償?shù)脑瓌t無功補償?shù)目傇瓌t：全面規(guī)劃，合理布局，分散補償，就地平衡。無功補償方式制定時，應(yīng)全面分析本系統(tǒng)的無功電力需求量，綜合比較無功補償?shù)慕?jīng)濟效益與投資費用，以確定較優(yōu)的補償容量與

6、較優(yōu)的補償方式。我國在電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則中規(guī)定，無功補償與電壓調(diào)節(jié)應(yīng)按以下原則進行：總體平衡與局部平衡相結(jié)合，既要滿足全網(wǎng)的總無功平衡，又要滿足分支線的無功平衡；電力補償與用戶補償相結(jié)合，供電部門在電源點進行補償與用戶自身用電設(shè)備進行補償，兩者實現(xiàn)理想配合；分散補償與集中補償相結(jié)合，以分散補償為主；降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。2無功補償裝置從目前國內(nèi)外無功補償裝置的應(yīng)用情況看，無功補償裝置主要有同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器和靜止補償器等三種。同步調(diào)相機同步調(diào)相機相當(dāng)于空載運行的同步電動機。在過勵磁運行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓；在欠勵磁運行時，它從系

7、統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。由于實際運行的需要和對穩(wěn)定性的要求，欠勵磁較大容量只有過勵磁容量的（50%65%。裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機，能根據(jù)裝設(shè)地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸?。┑臒o功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。特別是有強行勵磁裝置時，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整系統(tǒng)的電壓，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是同步調(diào)相機是旋轉(zhuǎn)機械，運行維護比較復(fù)雜。它的有功功率損耗較大，在滿負荷時約為額定容量的（1.5%5%,容量越小，百分值越大。小容量的調(diào)相機每千伏安容量的投資費用也較大。故同步調(diào)相機宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設(shè)。在我國，同步調(diào)相機常安裝在樞紐變電所，以便

8、平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。靜止電容器靜止電容器的結(jié)構(gòu)比較簡單，裝設(shè)容量可大可小，而且既可集中使用，又可分散裝設(shè)來就地供應(yīng)無功功率，以降低網(wǎng)絡(luò)的電能損耗。靜止電容器的優(yōu)點是經(jīng)濟、靈活、損耗低、安裝維護方便。為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷的變化，分組投入或切除，可控硅投切型電容器補償裝置就可以實現(xiàn)補償功率的調(diào)節(jié)。靜止補償器靜止補償器是近年來發(fā)展起來的一種動態(tài)無功功率補償裝置。它是將電力電容器與電抗器并聯(lián)起來使用，電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就成為能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補償器。靜止補償器有四種不同類型，即可控飽和電抗器型，自飽和電抗器型，可控硅控制電抗器型，以及可控硅控制電抗器和可控硅投切