毕业论文
题目：无功功率补偿和并联电容器专业：
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电力工程系
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摘要
第一章绪论 (1)
1.1无功功率的产生和影响 (1)
第二章无功功率补偿 (2)
2.1无功补偿的原理 (2)
2.2无功补偿的意义 (3)
2.3无功功率补偿装置 (4)
2.4无功补偿容量的确定 (5)
第三章功率因数 (6)
3.1功率因数的提高 (6)
3.3功率因数调整电费 (8)
3.4功率因数的标准值及其适用范围 (10)
第四章电力电容器 (10)
4.1电容器组投入和退出运行 (10)
4.2并联电容器的补偿方式 (11)
4.3并联电容器的接线方式 (11)
4.4电容器组的运行注意事项 (12)
4.5电容器组的运行维护 (13)
第五章风力发电 (13)
5.1风力发电系统无功补偿的重要性分析 (13)
5.2风力发电的无功补偿 (14)
第六章结论与研究展望 (15)
参考文献 (15)
摘要：近年来，随着电网容量增加，对电网无功要求也与日增加。无功电源与有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。电力系统中，应保持无功功率的平衡，否则，将导致系统电压不正常，严重时，将导致设备损坏，系统瓦解。此外，网络功率因素和电压的降低，还将导致网络输送能力下降、输电损耗增大、电气设备不能充分利用等。因此，解决好网络补充问题，有着极其重要的意义。
关键词：无功补偿；功率因数；并联电容器；风力发电；
第一章绪论
1.1无功功率的产生和影响
在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率，它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率,称为线路的充电功率,它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。电能的用户（负荷）在需要有功功率 (P)的同时还需要无功功率(Q),其大小和负荷的功率因数有关；有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会产生有功功率损耗(ΔP)和无功功率损耗(ΔQ),也会产生电压降落(ΔU)。其中P、Q分别为流入输电线（或变压器）的有功功率和无功功率，U 是输电线（或变压器）与P、Q同一点测得的电压,R、X 则分别是输电线（或变压器）的电阻和电抗。
由此可见，无功功率在输电线、变压器中的流动会增加有功功率损耗和无功功率损耗以及电压降落；由于变压器、高压架空线路中电抗值远远大于电阻值，所以无功功率的损耗比有功功率的损耗大，并且引起电压降落的主要因素是无功功率的流动。
一般情况下，电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动，所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。
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。
第二章无功功率补偿
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。
2.1无功补偿的原理
2.1.1无功补偿的基本原理
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
2.1.2无功补偿的原则
提高用电单位的自然功率因数，无功补偿分为集中补偿、分散补偿和随机随器补偿。应该遵循：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则。
2.2.1无功补偿的目的
无功功率补偿装置能够提供或吸收感性无功功率，可使电网中输送的无功功率减少，从而达到提高功率因数、提高电压质量、减少电能损耗和提高电网输送电能的目的。
2.1.2无功补偿的意义
加装无功补偿设备后，电力网功率因数的提高，具有一下几个方面的意义：
(1)减少系统原件的容量，换个角度看是提高电网的输送能力。
电气设备的视在功率在补偿后为
S＇=[P2 + (Q- Q C)2]1/2
由公式可知，加装无功补偿后，减少了电网无功输送量，在输送同样的有功功率情况下，设备安装容量可以减少，节约大量有色金属，也节约了投资。
对于运行中的电气设备而言，无功补偿后其中通过的无功功率减小了，有功的输送量提高，使设备容量得到充分利用。
(2)降低网络功率损耗和电能损耗。
当负荷电流流过线路时，其功率损耗为
ΔP=[( P2 +Q2)/U2](R ｘ10-3) （KW）
线路输送的无功由补偿后的Q减少到Q＇时，线路的功率损耗下降，每年的线路上和变压器中的电能损耗也下降。
(3)改善电压质量。
潮流计算得到的线路电压损耗的公式为
ΔU=(PR+QX)/U （V）从公式可以看出，减少线路输送的无功功率，则电压损耗有所下降，改善了电力网和用户的电压质量。可见无功补偿是保证电能质量的重要措施。
2.1.3无功补偿的一般方法
无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。
低压个别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。
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。
高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。
电力系统中的无功功率补偿装置可以根据补偿的过程和功能，分为静止无功补偿和动态无功补偿两大类。还可以根据补偿的方式分为串联补偿和并联补偿两类。静止无功补偿装置包括并联电容器，中、低压和超高压并联电抗器。动态无功补偿包括调相机、静止补偿装置等。
在各种补偿设备中，中、底压并联电抗器的主要功能是从系统中吸收过剩的感性无功功率，以保证电压水平不超限。超高压并联电抗器主要是补偿超高压线路的充电功率，可降低系统的工频过电压。
2.3.1电容器
(1)电容器的分类
①按安装方式分:户内式和户外式电容器。
②按相数分：单相和三相电容器。
③按接入电力系统的方式分：并联和串联电容器。并联电容器用于补偿感性无功功率。串联电容器用于补偿电力线路的感抗。
④按额定电压分：高压和低压电容器。
高压电容器的额定电压为1.05、3.15、6.3、10.5、11、12、19KV等。单相高电压电容器的容量有30、50、100、200、334kvar等，可产生1000、1200、1667kvar等大容量电容器。三相主要有100、200kvar两种电容器，可生产单台容量为1200、1500、1800、3600kvar的特大容量三相高压并联电容器。
低压电容器的额定电压为0.23、0.4、0.525、0.69KV。容量为1～100kvar。
⑤按用途分：高压交流滤波电容器，交流电动机电容器，耦合电容器，电容分压器，电热电容器，断路器电容器，脉冲电容器，防护电容器，直流滤波电容器等。
⑥按结构分：电解电容器，纸、膜、复合介质电容器，金属化、金属箔电容器，自愈式电容器，压缩气体电容器，浸渍、干式、水冷式电容器。
(2)电容器的型号
电容器的型号由系列代号、介质代号、设计代号、额定电压、额定容量、相数或频率、尾注号或使用环境等部分组成，符号代号一般用汉语拼音字头表示。
2.3.2同步调相机
同步调相机是最早采用的一种无功功率补偿设备。它能提供短路电流，动态响应时间较快，在动态过程中是支撑电压的一种重要手段。
同步调相机是一种特殊设计的，显著过励磁或欠励磁，只能发出或吸收无功功率的发电机，总是在cosΦ≈0的工况下运行，需要消耗电力系统中一定的有功功率，维持自身的运转。过励磁运行时相当于并联电容器，发出无功
功率：欠励磁运行时相当于并联电抗器，吸收无功功率。
调相机可用来改善电网的功率因数，或用作调整输电线路终端和中间各点的电压数值。
2.3.3静止无功补偿装置
静止无功补偿装置是由并联电容器C 和各种容量无级连续可调的并联感性无功设备L 联合组成的一种装置，简称静补。它可以进相、滞相运行，向电力网提供可快速无级连续调节的容性和感性无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量。
静止无功补偿装置可分为电磁型和晶闸管控制型两大类，晶闸管控制型又可分为开关控制和相位控制两种。
2.4.4电抗器
电抗器是在电路中用于限流、稳流、无功补偿、移相等的一种电感元件。
(1)电抗器的分类
①按绕组内有无铁芯分：空心式、铁芯式和饱和式电抗器。 ②按绝缘介质分：油浸式和干式电抗器。
③按用途分：限流电抗器、并联电抗器、消弧线圈、中性点电抗器、启动电抗器、滤波电抗器、阻波器、阻尼电抗器、平波电抗器、电炉电抗器和调节用电抗器。 (2)电抗器的型号
电抗器型号的构成有几种形式，主要由产品型号代号、设计序号、额定容量（kvar ）、电压等级（kv ）、额定电流（A ）、电抗(％)和尾注等组成。
2.4无功补偿容量的确定
无功补偿装置的用途就是为电网补偿无功功率，但是对电网的无功补偿容量不是随意的，需要根据电网的运行情况来确定，因此确定无功补偿容量成为必不可少的步骤。确定无功补偿容量最直接的方法就是从提高功率因数的需要来确定补偿容量。如果补偿线路有功功率为P 1，补偿前的功率因数为cos φ1，补偿后的功率因数为cos φ2，则补偿容量可以用下述公式计算:
()???
? ??---=-=1cos 11cos 1tan tan 22121211????P P Q C (4-1) 上式中Q C 表示线路中需要的补偿容量。
有时，为了迅速的求出补偿容量，可用查表法。
对于补偿后的功率因数cosφ2的设定要适当，通常设为0.9~1.0之间的某个合适的值，该值不宜设的过高。例如对于一个有功功率为100kw功率因数为0.75的待补偿线路，如果将功率因数补偿到0.9，按照式4-1计算所得的补偿容量为39.5kvar，如果将功率因数补偿到1.0，计算所得的补偿容量则为88.2kvar，可以看出，在超过0.9的高功率因数下进行无功补偿其效益将显著下降。所以可能的情况下可以将补偿后功率因数适当设置的低些。
对于并联电容器组补偿方式来说，电力电容器组额定容量与其接线方式有关。对于三相电路，电容器容量为:
210
3
π(4-2)
fU
Q
=C
?
3-
?
2
C
上式中：Q C表示电容器容量，单位k var
f为交流电网的频率，f=50Hz
U为相电压，单位kV
C为单相电容器值，单位μF
对于三相三角形接线的系统，线电压等于相电压，而对于三相星形接线的系统，线电压等于相电压的3倍，对于同样的电容器组三角形接线的无功出力是星形接线的3倍，这也是将并联电容器组以三角形连接并联于电网的原因。
第三章功率因数
功率因数是交流电路的重要技术数据之一。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。功率因数是指有功功率与视在功率之比；在交流电路中，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/S。
3.1功率因数的提高
3.1.1提高功率因数的意义
(1)对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定
额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cosΦ中的cosΦ=1；但是当负载为干性或容性时，cosΦ<1,发电机就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。
(2)对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cosΦ，因为I=P./V/ cosΦ，所以Pl=R*P./V/cosΦ（V是负载端电压的有效值）。
由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cosΦ会降低输电线上的功率损耗。
在实际中，提高功率因数意味着：
①提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。
②可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cosΦ=0.5时的损耗是cosΦ=1时的4倍。
③能提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。
④可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。
⑤因发电机的发电容量的限定，故提高cosΦ也就使发电机能多出有功功率。
在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。
3.1.2提高功率因数的方法
功率因数的提高可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法：
(1)提高自然因数的方法：
①恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。
②对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。
③避免电机或设备空载运行。
④合理配置变压器，恰当地选择其容量。
⑤调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。
⑥改善配电线路布局，避免曲折迂回等。
(2)人工补偿法：
实际中可使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补尝无功，即：在感性负载上并联电容器。
3.3功率因数调整电费
3.3.2功率因数调整电费
(1)电费的调整
根据计算的功率因数，高于或低于规定标准时，在按照规定的电价计算出其当月电费后，再按照“功率因数调整电费表”（表一、二、三、）所规定的百分数增减电费。如用户的功率因数在“功率因数调整电费表”所列两数之间，则以四舍五入计算。
根据电网的具体情况，对不需增设补尝设备，用电功率因数就能达到规定标准的用户，或离电源点较近，电压质量较好、勿需进一步提高用电功率因数的用户，可以降低功率因数标准或不实行功率因数调整电费办法，但须经省、市、自治区电力局批准备，并报电网管理局备案。降低功率因数标准的用户的实际功率因数，高于降低后的功率因数标准时，不减收电费，但低于降低后的功率因数标准时，应增收电费。
(2)我国制定的《力率调整电费办法》适用于实行两部电价制大工业用户的生产用电。按功率因数调整电费的收取方法是：
①按照规定的电价计算出当月的基本电费和电量电费。
②再按照功率因数调整电费表所订的百分数增减计算，如下表：
表一以0.90为标准值的功率因数调整电费表
表二以0.85为标准值的功率因数电费调整表
表三以0.80为标准值的功率因数电费调整表
3.4功率因数的标准值及其适用范围
(1)功率因数的标准值及其适用范围
功率因数标准0.90，适用于160千伏安以上的高压供电工业用户（包括社队工业用户）、装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站；
功率因数标准0.85，适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户（包括社队工业用户），100千伏安（千瓦）及以上的非工业用户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站；
功率因数标准0.80，适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用户和趸售用户，但大工业用户未划由电业直接管理的趸售用户，功率因数标准应为0.85。
(2)现行功率因数调整电费办法所存在的问题
①免费供应的无功电力比例过大；
②对超用或少用无功电量的用户计费方法不合理；
③不适当的鼓励造成电费收入减少；
④无功倒送造成电费收入减少；
⑤关于民用电器设备的无功补偿存在问题；
第四章电力电容器
电力电容器是电力系统中的无功补偿设备之一，它具有无噪音、消耗能量小、安装方便等优点，被广泛应用在10kV配电线路、变电站10kV母线及配电所400V 母线中。它安装在电力系统中，可以补偿无功功率，提高功率因数，从而提高设备出力，降低功率损耗和电能损失，并改善电压质量，所以在10kV配电线路、变电站10kV母线及配电所400V母线上应用较为普及。在电力系统中多数采用并联电容器作为无功补偿设备。
4.1电容器组投入和退出运行
(1)正常情况下，电容组的投入和退出运行应根据系统无功负荷潮流或负荷功率因数以及电压情况来决定，一般情况下，当功率因数低于0.85时投入电容器组，功率因数超过0.95且有超前趋势时应退出电容器组。当电压偏低时可投
入电容器组。
(2)当电容器组母线电压超过电容器额定电压的1.1倍或者电流超过额定电流的1.3倍以及电容室的环境温度超过±45℃时，均应将其退出运行。
(3)当电容器组发生下列情况之一时，应立即退出运行：
①电容器发生爆炸；
②电容器套管发生破裂并有闪络放电；
③电容器严重喷油或起火；
④电容器外壳明显膨胀，有油质流出或三相电流不平衡超过5%以上，以及电容器或电抗器内部有异常声响；
⑤接头严重过热；
⑥电容器内部或放电设备严重异常响声。
4.2并联电容器的补偿方式
并联电容器组是电网中使用较广的一种专用于无功功率补偿的设备，它以其低廉的价格、方便的使用而受到广泛使用。其补偿原理前文己有叙述，这里不再介绍。按照电容器组安装位置的不同，并联电容器组无功功率补偿方式一般可以分为集中补偿方式、分散补偿方式和单机就地补偿方式三种。
(1)集中补偿方式：将电容器组直接安装在变电所的6～10KV母线上，用
来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。可以减少高压线路的无功损耗，而且能够提高供电电压质量。
(2)分组补偿方式：将电容器组分别装设在功率因数较低的终端配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。但是分组补偿效果比较明显，采用的较为普遍。
(3)就地补偿方式：将电容器或电容器组装设在异步电动机或者电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设备供电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量，对中小型设备十分适用。
4.3并联电容器的接线方式
电容器接线方式不同，相应的补偿方式也不同。在无功补偿中，线路的补偿电容器组有如下三种接线方式：三角形接法(△接法)、星形接法(Y接法)、三角形和星形相结合接法(△-Y)，相应的补偿方式也就分为三相共补、三相分补、三
相共补与三相分补相结合的方式。
三角形接线对应于三相共补的方式。如图2.3所示。传统的低压补偿大都是采用三相共补的方式，根据控制器统一采样，各相投入相同的补偿容量。这种补偿方式适用于三相负载基本平衡、各相负载的功率因数相近的网络。
图5-1并联电容器的△接线方式
星形接线对应于三相分补方式。三相分补方式就是各相分别取样，按照需要分别投入不同的补偿容量。此种方法适用于各相负载相差较大，其功率因数值也有较大差别的场合。与三相共补不同的是：控制器分相进行工作,互不影响。当然,其价格高于三相共补的装置,一般要贵20%～30%。
三角形和星形相结合接线对应于三相共补与三相分补相结合的方式。三相共补部分的电容器为△接线，三相分补部分的电容器为Y接线。采用此种接线方式的补偿装置，运行方式机动灵活。
4.4电容器组的运行注意事项
(1)三相电流相差不得超过±5%；
(2)电容器的容量偏差不额定值的－5%～＋10%；
(3)高压套管爬距应小于350mm;
(4)在使用环境温度内电容器在额定容量下连续运行时，其内部油温不得超过65℃；
(5)正常运行情况下电容器组的操作原则：当变电站电容器组的母线全停电时，应先拉开电容器组分断路器，后拉开该母线上各出线断路器；当该母线送电时，则应先合上各出线断路器，后合上电容器组断路器；
(6)当10kv母线失压后，应待母线电压恢复正常后方可将电容器组投入运行；
(7)电容器组断路器若带电容器组拉开后，一般应间隔5min后才能再次合闸操作；
(8)电容器停用后应经充分放电后才能验电、装设接地线，其放电时间不得少于min，若有单台熔丝熔断的电容器，应进行个别放电；
(9)当系统发生单相接地时，不准带电检查该系统上的电容器组；
(10)退出电容器时，必须注意是否会造成主变过负荷；
(11)电容器组断路器跳闸后，不准强行送电；
4.5电容器组的运行维护
(1)对电容器外壳应定期进行油漆。
(2)电容器每季应停用清洁检查、测量一次，其项目有：
①测量放电线圈是否通路；
②用手触摸验查每个电容器外壳温度情况；
③检查套管、瓷瓶及电容器箱壳是否完好；
④检查构架、遮栏及接地是否牢固；
⑤进行全面清洁工作(包括套管、瓷瓶、电容器外壳、放电线圈、串联电抗器等)。
第五章风力发电
5.1风力发电系统无功补偿的重要性分析
能源匮乏，环境污染，如何持续发展，现代能源工作者及政府主管部门都在探索与思考。而风能由于其在经济上比其它可再生能源更具有竞争潜力，因而发展迅速。全世界风力发电装机容量年均增长率为50%，是全球增长速度最快的能源之一。根据世界能源理事会的有关资料，地球表面有27%的地区年平均风速高于5m\s（距地面10m高）。中国风能资源十分丰富，全国风能量约为4.8×109MW，可利用的风能资源约为2.53亿kw，主要分布在新疆、内蒙古等北部地区和东部、南部沿海地带及岛屿。
按照不同的需要，风能可以被转化成其它不同形式的能量，如：机械能、电能、热能等。人类利用风能已有几千年历史，在蒸汽机发明以前风能曾作为重要的动力，用于船舶航行、提水饮用、排水造田、磨面和锯木等。埃及被认为可能是最先利用风能的国家，约在几千年前，他们就开始使用风帆来帮助航船，波斯和中国也很早开始利用风能，主要是使用垂直轴风车。风力发电以风能作为动力源，将风能转化为人类可直接利用的电能，具有绿色环保，可再生性，一次性投资，持续产生经济效益的特点，因此世界各国都大力发展对风能的利用。我国更是大力提倡发展风电产业，已建立和正在筹建许多风力发电厂。在风力发电系统中，如何保障其安全可靠的运行，减少后期设备更新维护，提高经济效益，成为现已运行中许多风电厂的首要课题。本文针对西安森宝电气工程有限公司对吉林省长春风力发电公司通榆风力发电厂的风力发电机无功补偿设备维护及技术
改进，运行中所出现的问题提出改进和解决方案，经检测，改进后效果显著，对风力异步发电机长期可靠运行将十分有利。
5.2风力发电的无功补偿
5.2.1风力发电的无功功率的特性
风力发电由于自身的规律成而使得其无功功率有以下特性。
(1)风电机组需要从电网中吸收无功功率以建立风力发电机的励磁磁场，如果没有无功来源，异步发电机就没有能力发电。
(2)风力发电机的无功使其在并网时会在短时间内降低出口电压；在停风状态下从系统吸收无功；当风力发电机从电网切除时，若自己装并联补偿电容器组，可能会引起异步发电机的自激磁。
(3)由于风力发电设备长期并网，无论是否发电，变压器都要从系统吸收一定的无功，因此增加了线路及变压器的损耗。
5.2.2常见的风力发电无功补偿方法
目前，风力发电无功补偿可采用同步调相机、静止型无功补偿装置（SVC）、静止无功发生器（SVG）、并联电容器等几种方法进行补偿。
第六章结论与研究展望
本文主要论述了无功补偿的重要性，介绍了无功补偿的一些基本原理及设
备。分析了提高功率因数的意义与功率因数调整电费，确定无功补偿容量的一般方法。同时，讲述了并联电容器的补偿方式、连接方式、运行与维护。由于个人的阅历、实践经验有限，以及主观性综合考虑欠妥等，在论文阐述中也存在一些
不足。即关于无功补偿和并联电容器的应用并没有给出深入的探讨。
无功补偿技术未来发展的主要方向是以电力电子逆变技术为核心，开发出性能更优良的无功补偿装置。由静止调相机(SVG)可以看出这样一个趋势，即根据电力电子变流装置的特点可将无功补偿与谐波抑制同时考虑。国内外对SVG的建模、控制模式、结构设计和不对称控制等做了很多的研究，但在实用化过程中这类技术存在一些问题:结构复杂、控制难度大、制造与维修不便、成本较高等。无功就地补偿中要求装置体积小、重量轻、结构简单易于安装和维护。根据我国国情，此类装置的实用化仍要一段时间。而TSC装置非常适合于在无功就地补偿领域推广，与传统的TCR相比，无论从结构上还是从技术上都更为简单，可靠性更高，作为TCR的替代技术有着良好的应用背景。
总之，无功补偿在我国还是很有发展潜力的，其技术还有待于进一步的研究和提高。
参考文献
(1)《并联电容器装置设计规范》
(2)《工业与民用配电设计手册》
(3)《工厂供电》
(4)《电网无功补偿实用技术》
(5)《进网电工培训教材》（下）
(6)《供用电系统》教材
(7)《用电管理》教材
(8)《供用电设备》等
目录 摘要............................................................... 错误！未定义书签。 1 绪论............................................................. 错误！未定义书签。 1.1 课题背景与意义............................................. 错误！未定义书签。 1.1.1 无功功率的产生....................................... 错误！未定义书签。 1.1.2 无功功率的影响....................................... 错误！未定义书签。 1.1.3 无功补偿的作用....................................... 错误！未定义书签。 1.2 国内外研究现状............................................. 错误！未定义书签。 1.3 论文的主要研究内容......................................... 错误！未定义书签。 2 SVG的基础理论 (4) 2.1 无功功率和功率因数的定义 (4) 2.1.1正弦电路无功功率和功率因数 (4) 2.1.2 非正弦电路无功功率和功率因数 (4) 2.2 无功功率动态补偿原理 (5) 2.3阻抗补偿方案 (6) 2.3.1 晶闸管投切电容器TSC (6) 2.3.2 晶闸管控制电抗器TCR (7) 2.3.3晶闸管控制串联电容器TSC (8) 2.4 电压源变流器型补偿方案 (8) 2.4.1 无功功率发生器 (9) 2.4.2 开关型串联基波电压补偿器 (10) 3静止无功发生器（SVG）的设计 (11) 3.1 静止无功发生器(SVG)主电路 (11) 3.2 无功电流检测电路 (14) 3.3 无功控制电路 (15) 4系统仿真及分析 (17) 4.1 系统仿真模型 (17) 4.2 仿真结果与分析 (19) 小结与体会 (23) 参考文献 (24)
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。当检测到超前信号如COSΦ《0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300S，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到COSΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投
无功功率补偿装置的几种方式 国家认监委于2007年4月18日发布的2007年第9号公告《强制性认证产品目录描述与界定表》，明确将低压无功功率补偿装置列入强制性产品认证。 于2007年8月6日发布的国家认监委2007年第21号公告《关于部分电子电器产品发布新版实施规则的公告》，其中包括了《CNCA-01C-010；2007低压成套开关设备强制性认证实施规则》。该实施规则对低压无功功率补偿装置的各项要求进行了明确的规定。 中国质量认证中心于2007年7月20日发布了《低压无功功率补偿装置实施CCC认证的原则和程序》明确了低压无功功率补偿装置的认证原则及申请、受理、资料等要求。 因此，本文针对已列入强制性产品认证的无功功率补偿装置的关键环节-保护问题，进行进一步较深入的讨论，以期使无功功率补偿装置的功能和性能得到进一步的提高，确保认证产品的性能安全可靠。 2．无功功率补偿装置的主回路构成 一般无功功率补偿装置主回路的典型构成,如下图所式 体积小.其缺点是对电网存在污染,易损坏, 过载能力低,成本高,对工作环境要求较高.此种投切方式适用于负载变化大,功率因数变化快,控制精度高的场所. 这种投切方式是近几年才开发出来的产品,其构成就是把机电开关和电力电子开关复合在一起,以求把这两种投切方式的优点进行组合,抑制缺点. 其结构就是将机电开关和电力电子开关并联在一起,进行工作.其工作原理是先将晶闸管投入运行,待电流稳定后,在投入机电开关,然后晶闸管撤除工作,完成投入.断开时,先将晶闸管投入工作,机电开关停止工作,晶闸管在停止工作,完成切除.这种将机电开关和电力电子开关的复合投切方式,可以说,尽可能的利用各自的优点,降低缺点. 目前,此种投切方式在目前的市场上,使用量还是比较大的.但一些固有的缺 点仍然存在,例如对电网的污染问题. 此外, 电力电子开关方式和复合式开关方式的制造商,还在其制造的产品上,增加了一些辅助和保护功能.还须视各产品分别看待.
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 配电变压器损坏原因分析及对策 (标准版)
配电变压器损坏原因分析及对策(标准版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 1原因分析 在广大农村，配电变压器时常损坏，特别是在农村用电高峰期和雷雨季节更是时有发生，笔者通过长期跟踪调查发现导致配电变压器损坏的主要原因有以下几个方面。 1.1过载 一是随着人们生活的提高，用电量普遍迅速增加，原来的配电变压器容量小，小马拉大车，不能满足用户的需要，造成变压器过负载运行。二是由于季节性和特殊天气等原因造成用电高峰，使配电变压器过载运行。由于变压器长期过载运行，造成变压器内部各部件、线圈、油绝缘老化而使变压器烧毁。 1.2绕组绝缘受潮 一是配电变压器的负荷大部分随季节性和时间性分配，特别是在农村农忙季节配电变压器将在过负荷或满负荷下使用，在夜晚又是轻负荷使用，负荷曲线差值很大，运行温度最高达80℃以上，而最低温
度在10℃。而且农村变压器因容量小没有安装专门的呼吸装置，多在油枕加油盖上进行呼吸，所以空气中的水分在绝缘油中会逐渐增加，从运行八年以上的配电变压器的检修情况来看，每台变压器底部水分平均达100g以上，这些水分都是通过变压器油热胀冷缩的呼吸空气从油中沉淀下来的。二是变压器内部缺油使油面降低造成绝缘油与空气接触面增大，加速了空气中水分进入油面，降低了变压器内部绝缘强度，当绝缘降低到一定值时变压器内部就发生了击穿短路故障。 1.3对配电变压器违章加油 某电工对正在运行的配电变压器加油，时隔1h后，该变压器高压跌落开关保险熔丝熔断两相，并有轻微喷油，经现场检查，需要大修。造成该变压器烧毁的主要原因：一是新加的变压器油与该变压器箱体内的油型号不一致，变压器油有几种油基，不同型号的油基原则上不能混用；二是在对该配电变压器加油时没有停电，造成变压器内部冷热油相混后，循环油流加速，将器身底部的水分带起循环到高低压线圈内部使绝缘下降造成击穿短路；三是加入了不合格变压器油。 1.4无功补偿不当引起谐振过电压 为了降低线损，提高设备的利用率，在《农村低压电力技术规程》中规定配电变压器容量在100kVA以上的宜采用无功补偿装置。如果补
产品技术特点--- 一、为什么需要无功补偿及补偿基本知识 企业中由于大量的用电负荷是感性负荷，因此企业的自然功率因数较低，如不采用人工补偿、提高功率因数，将造成如下不良影响： a、让发电机大量发无功，消耗发电机的功率，降低发电机的输出功率，当发电机需提高无功输出，低于额定功率因数运行时，将使发电机有功输出降低； b、无功在输配电网络中传输，占据了传输容量，降低了变电、输电设备的供电能力； c、加大了网络的传输容量，使网络电力损耗增加（网络中的电能损失与功率因数平方数成反比）； d、功率因数愈低，线路的电压降愈大，使得用电设备的运行条件恶化； e、月均功率因数低于0.9（小型低压用户或农业用电为0.8），将受到“电力罚款”。 上述可见，提高功率因数不仅对电力系统，而且对企业经济运行有着重大意义。无功补偿应本作：无功在哪理发生，就在那里就地补偿的原则。因此，广泛的低压配电系统使用大量低压补偿装置。 补偿的基本知识 补偿就是用电容器的容性无功(Q C)去减小用户配电网络中的感性无功（Q L）, 减小功率因数角（φ），以提高功率因数（COSφ）。从下面的功率三角形可形象的看出这种关系。 功率三角形 例：一用户4、5、6三月的用电：（电业局数据）
1）计算每月功率因数： 4月S=（419000^2+375640^2）^5=562731（（KV A.h） COSΦ=P/S=419000/562731=0.7445 5月S=（440920^2+388820^2）^5=587870（（KV A.h）COSΦ=P/S=440920/587870=0.75 6月S=（444286^2+473480^2）^5=649287（（KV A.h） COSΦ=P/S=444286/649287=0.684 2) 将月均功率因数提高到0.9以上,应补偿多少电容器： 按有功不变来进行计算：为确保0.9，按0.92计算 A、4月：有功419000（KW.h）视在功 =419000/0.92=450978(KV A.h) 允许无功Q=(450978^2-419000^2) ^0.5=166794(Kvar.h) 现有无功375640(Kvar.h) 应补偿375640-166794=208846(Kvar.h),换算为每小时功 率:208846/30/24=290(Kvar) B、5月：有功440920（KW.h）视在功 =440920/0.92=479261(KV A.h)
JKW5C无功功率自动补偿控制器是低压电容器的配套产品。本公司根据不同用户的需求，成功地开发了JKL5C、JKL8C、JKG2B、JKGF、 JKW5C等五种型号的智能化系列控制器，控制路数有4，6，8，10，12不等。产品采用微型计算机控制，技术先进、功能完美、抗干扰力强，运行稳定可靠，补偿精度高，外形美观，是电容器厂家首选的产品。 JKW5C无功功率自动补偿控制器使用条件 1、海拔高度：不超过2500米 2、环境温度：-5℃~+40℃ 3、相对湿度：40℃时，≤50%；20℃时≤90% 4、周围环境无腐蚀气体，无导电性尘埃，无易燃易爆介质。 5、安装处无剧烈振动。 JKW5C无功功率自动补偿控制器项目 Items JK5C/JKL8C JKG2B JKGF JKW5C 额定工作电压 Rated working voltage 380V±20%,50Hz 220V±10%,50Hz 220V±10%,50Hz 380V±20%,50Hz
电流取样输入 Sampled input current 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 交流Iin≤5A,(AC,Iin≤5A) 输出触点容量Output contact capacity 220V×5A,380V×3A 220V×5A,380V×3A 220V×5A,380V×3A 220V×5A,380V×3A 介电强度 Dielectric strength 交流3000V(AC3000V) 交流3000V(AC3000V) 交流4000V(AC4000V) 交流3000V(AC3000V) 工作方式 Working method 连续 Continuous 连续 Continuous 连续 Continuous 连续 Continuous
课程设计 并联电容器无功补偿方案设计 指导老师：江宁强 1010190456 尹兆京
目录 1绪论 (2) 1.1引言 (2) 1.2无功补偿的提出 (3) 1.3本文所做的工作 (3) 2无功补偿的认识 (3) 2.1无功补偿装置 (3) 2.2无功补偿方式 (4) 2.3无功补偿装置的选择 (4) 2.4投切开关的选取 (4) 2.5无功补偿的意义 (5) 3电容器无功补偿方式 (5) 3.1串联无功补偿 (5) 3.2并联无功补偿 (6) 3.3确定电容器补偿容量 (6) 4案例分析 (6) 4.1利用并联电容器进行无功功率补偿，对变电站调压 (6) 4.2利用串联电容器，改变线路参数进行调压 (13) 4.3利用并联电容器进行无功功率补偿，提高功率因素 (15) 5总结 (21) 1绪论 1.1引言 随着现代科学技术的发展和国民经济的增长，电力系统发展迅猛，负荷日益增多，供电容量扩大，出现了大规模的联合电力系统。用电负荷的增加，必然要
求电网系统利用率的提高。但由于接入电网的用电设备绝大多数是电感性负荷，自然功率因素低，影响发电机的输出功率; 降低有功功率的输出; 影响变电、输电的供电能力; 降低有功功率的容量; 增加电力系统的电能损耗; 增加输电线路的电压降等。因此，连接到电网中的大多数电器不仅需要有功功率，还需要一定的无功功率。 1.2无功补偿的提出 电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。无功，简单的说就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。电机和变压器中的磁场靠无功电流维持，输电线中的电感也消耗无功，电抗器、荧光灯等所有感性电路全部需要一定的无功功率。为减少电力输送中的损耗，提高电力输送的容量和质量，必须进行无功功率的补偿。 1.3本文所做的工作 主要对变电站并联电容器无功补偿作了简单的分析计算,提出了目前在变电站无功补偿实际应用中计算总容量与分组的方法,本文主要作了以下几个方面的工作: 对无功补偿作了简单的介绍，尤其是电容器无功补偿，选取了相关的案例进行了简单的计算和分析。 2无功补偿的认识 2.1无功补偿装置 变电站中传统的无功补偿装置主要是调相机和静电电容器。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，交流无触点开关SCR、GTR、GTO等相继出现，将其作为投切开关无功补偿都可以在一个周波内完成，而且可以进行单相调节。如今所指的静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管投切的无功补偿设备，主要有以下三大类型: 1、具有饱和电抗器的静止无功补偿装置； 2、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器，这两种装置统称为SVC 3、采用自换相变流技术的静止无功补偿装置——高级静止无功发生器。
JKF 系列无功功率自动补偿控制器使用说明书使用条件 海拔高度不超过 2500 米，(特殊要求协商定货)。 环境温度 - 25℃ ～+ 70℃，空气湿度在40℃ 时不超过 90%。 周围环境无腐蚀性气体，无导电尘埃，无易燃易爆的介质存在。 电压波动范围不大于±20% 技术参数 1 .基本功能 采用无功功率、功率因数复合控制，全负荷范围运行稳定可靠。 具有自动认相功能。自动锁定取样电压，电流的同名端。 自动检测每路电容的无功量，亦可设置最小投入电容量；确保低负荷时可靠投入，无振荡。 显示系统功率因数，还可显示电容器的循环投切次数、电网电压、电流、有功功率、无功功率等参数。 输出采用先接通的先分断的循环投切方式。 2. 基本参数 额定工作电压 Us 电流取样 Is 电流输入阻抗 输出触点容量 动态型输出容量介电强度 净重50HZ 50HZ 交流 12V 直流 交流 220V 或 380V ≤5A ＜0.1Ω 380V 5A、220V 7A 50 mA（每路） 4000 V 约 1.0 Kg 3. 控制器整定值及可调范围 投入点切除点过压保护延时 变比 容量 路数0.92 (滞后) 1.0 Us × 110% 35 S 40 0（自动检测模式） 本机最大路数 0.5（滞后）～ 0.5（超前） 超前投入点 0.02 的任何区间 ＜ 500 V 0 ～ 900 S 1 ～ 999 0 ～ 200 Kvar 1 ～本机最大路数 参数设定键在右盖内安装接线 1.安装
将固定附件挂钩插入侧面安装孔内，旋附件上螺钉即将控制器固定在屏上。 2.接线 标号接线内容 Us Is V 1～16 电压取样 电流取样 交流接触器电源总线 输出控制线，四路接 1 ～ 4，十六路接 1 ～ 16。 接线注意 1.取样电压 Us 必须按控制器额定电压连接入。 2.取样电流 Is 必须取至电流总线，不得取至电容屏。 3.取样电压 Us 为 220V 时，Us 必须与取样电流 Is 同相。（见图2）取样电压为 380V 时，Us 必须接非取样电流相的 其它两相。（见图3） 4.分相补偿控制器接线严格按标记相位连接。另附接线图 面板功能键 接线图
工厂无功功率因数的补 偿 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022
许多企业一般都是在企业内部配电室里二次侧的千伏母线上集中安装一些电容器柜，对变配电系统的无功功率进行补偿，这对于提高企业内部的供电能力，节约变配电损耗都有积极作用。可是，由于企业内部的电动机大都通过低压导线连接，即在供配电线路的未端，分散在各个生产车间里面，形成了企业内部的输配电网络，其结果造成大量的无功电流仍然在企业内部的输配电线路中流动，所造成很大的损耗。由此，企业尽可能提高自然功率因数外，还必须采取分组补偿和就地补偿等措施，来提高功率因数，最终实现节能降耗的目的。 二、现状 在二十五家企业中，抽查了他们的变压器和总共119条输配电线路运行情况，绝大多数企业能将自己变电系统中的功率因数补偿到以上的规定指标，以免被罚款。这就是说在功率因数的补偿工作中，他们的集中补偿做的不错，但仍有部分企业的分组补偿和就地补偿做的就差些了，或根本就没做，补偿好的单位，其主变压器的二次端至各车间的输配电线路的功率因数基本上在以上，而补偿差些的单位其输配电线路大部分功率因数在以下，如温州某皮革有限公司（以下简称A公司）抽查七条输配电线路，有五条在以下的，而温州某钢业有限公司（以下简称B公司）的一条输配电线路的功率因数只有。综合这些单位被抽查的输配电线路的功率因数，在以上的约占52%，在～之间的约占27%，在以下的约占21%。 可见分组补偿和就地补偿做得远远不够，这主要是企业对功率因数认识不足引起的，如B公司企业规模较大，企业内有二级变压从35KV变 10KV，到车间再变至380V，有企业变电站，中心控制室，全电脑控制显示，其设施和环境可谓一流，但检查发现其补偿就有问题，将无功补偿
浅谈变压器低压侧无功补偿容量的选择分析[摘要]为了提高功率因数，减少电能损耗，应对某些配电变压器在低压侧安 装补偿电容器进行无功补偿。采取配变低压侧补偿和用户端就地补偿相结合的补偿方式，可以在提高功率因数的同时，减少低压线路损耗，取得最佳的经济效益。本文中，就从无功补偿的节电原理入手，对变压器低压侧无功补偿容量的选择进行分析探讨。 【关键词】无功补偿；变压器；容量选择分析 引言 电网改造中，在配电变压器的低压侧可以安装一个一定容量的补偿电容器，这个电容器可以起到无功补偿的作用，不仅可以提高电网的功率因数，减少电网中电能的损耗，还可以增强供电能力，起到了无功补偿的作用。 就目前的观点来看，有人认为安装的配电变压器容量的补偿容量比较小，不能完全补偿低压侧所有的无功负荷。笔者以为，这种观点是一种误解。因为配变低压侧无功补偿，仅仅是用来减少变压器自身或者配电网方面的功率损耗的，它并不能减少向负荷输送的无功功率，这是因为向负荷输送的无功功率要经过低压线路的电抗或电阻，因此，配电线路上的功率损耗并不能减少。根据以上分析，配电低压侧的无功补偿容量的选择是无用过大的，过大反而是一种浪费。并起不到多大作用。采取用户端就地补偿和配变低压侧补偿组合的方式无疑是最佳的结合方式。 1、节电原理分析 在电网中，发电机、变压器等电力负荷基本都属于感性负荷，这些设备在运行的时候是需要无功功率的。如果在电网中安装无功补偿设备，就等于给这些感性负荷提供了它们所消耗的无功功率，减少了电网向这些感性负荷提供无功功率，降低了线路和变压器等设备在输送电能过程中的损耗。 2、无功补偿的意义及具体实现方式 2.1就无功补偿的意义而言，笔者以为可以从以下几个方面阐述： ⑴对无功功率进行补偿后，电网中的有功功率的比例常数无疑得到了提高； ⑵电网中，进行无功补偿后，减少了相关的投资成本，减少了发电、供电设备的设计容量。特别是对改建或者新建的工程项目，可以考虑采用无功补偿的办法，减少其设计容量，达到投资成本的控制问题；
无功功率补偿常见问题 1.考虑电网电压时，是按400V考虑还是按380V考虑? 采用就地补偿时，电容器是比较靠近负载，这时候按照380V电压选取电容器 当电容器安装在配电间时，在母线上进行集中补偿时，按照400V选取电容器。 2.电容器存放条件 不要在腐蚀性的空气中，特别是氯化物气体、硫化物气体、酸性、碱性、盐质或含有类似的同类物质的空气中使用或存放电容器。 在有尘埃的环境中，为了防止发生相间或相对地/外壳发生短路事故，特别需要定期对接线端子进行常规的维护和清洁。 3.电容器在现场初次投入运行时，为什么有时候会发出"嗞嗞"声? 这是正常情况，不是质量问题，一般电容器在出厂前均按工艺要求进行通电测试，而在通电测试当中也同时进行杂质电气清除。在这个电气清除的过程中，大多数杂质会被清除干净。但是也有可能在某些情况下，当电容器在现场刚开始通电时，会发生某种杂质再生的过程，这时候，就会听到一种“嗞嗞”声，这是电容器在刚开始运行中的一种自愈合过程，持续几个小时后，这种声音就会自行消失。 4.影响电容器使用寿命的主要因素是什么 实际工作电压、环境温度、谐波电流、投切次数都会影响到电容器的使用寿命。假定电容器的标称使用寿命为Len，电容器的实际使用寿命为Le那么， 电容器的使用寿命同系统电压的关系如下： Le=Xv×Len U=1.10Un,Xv=0.5; U=1.05Un,Xv=0.7; U=1.00Un,Xv=1; U=0.95Un,Xv=1.25; U=0.90Un,Xv=1.5; 电容器的使用寿命同环境温度的关系如下： Le=Xt×Len Tav=42℃,Xt=0.5; Tav=35℃,Xt=1; Tav=28℃,Xt=2; 而℃的温度差，会导致一个很严重的后果! 电容器的使用寿命同投切次数关系如下： Le=Xs×Len 5000次每年，并采用限流电阻，Xs=1.00; 10000次每年，并采用限流电阻，Xs=0.7; 5000次每年，无限流电阻，Xs=0.40; 10000次每年，无限流电阻，Xs=0.20; 采用晶闸管投切，Xs=1.00; 如果投切次数每年超过5000次，必须要考虑动态投切方案! 所以电容器的实际使用寿命Le=Len×Xv×Xt×Xs Xv：电压系数; Xt：温度系数; Xs：投切系数。 5.为什么有时候控制器在调试好后，不能正常投入运行，而系统的功率因数又很低?
JKF 系列无功功率自动补偿控制器使用说明书 使用条件 海拔高度不超过2500 米，（特殊要求协商定货）。 环境温度-25°C?+ 70 C，空气湿度在40C时不超过90%。 周围环境无腐蚀性气体，无导电尘埃，无易燃易爆的介质存在。 电压波动范围不大于±20% 技术参数 1 . 基本功能 采用无功功率、功率因数复合控制，全负荷范围运行稳定可靠。具有自动认相功能。自动锁定取样电压，电流的同名端。自动检测每路电容的无功量，亦可设置最小投入电容量；确保低负荷时可靠投入，无振荡。 显示系统功率因数，还可显示电容器的循环投切次数、电网电压、电流、有功功率、无功功率等参数。 输出采用先接通的先分断的循环投切方式。 2. 基本参数 额定工作电压Us 50HZ 220V 或380V 电流取样Is 50HZ W5A 电流输入阻抗<0.1 Q 输出触点容量交流 380V 5A、220V 7A 动态型输出容量12V 直流50 mA （每路） 介电强度交流 4000 V 净重约1.0 Kg 3. 控制器整定值及可调范围 投入点0.92 （滞后）0.5 （滞后）?0.5 （超前）切除点 1.0 超前投入点0.02 的任何区间过压保护Us X 110% < 500 V 延时35 S 0 ?900 S 变比40 1 ?999 容量0（自动检测模式）0 ?200 Kvar 路数本机最大路数1?本机最大路数 参数设定键在右盖内 安装接线 1. 安装
将固定附件挂钩插入侧面安装孔内，旋附件上螺钉即将控制 器固定在屏上。 2. 接线 标号接线内容 Us 电压取样 Is 电流取样 V 交流接触器电源总线 1?16 输出控制线，四路接1?4，十六路接1?16 开孔尺寸1 62X102 mm 接线注意 1. 取样电压Us必须按控制器额定电压连接入。 2. 取样电流Is必须取至电流总线，不得取至电容屏。 3. 取样电压Us为220V时，Us必须与取样电流Is同相。（见图2）取样电压为380V时，Us必须接非取样电流相的 其它两相。（见图3） 4. 分相补偿控制器接线严格按标记相位连接。另附接线图 面板功能键 接线图
论文：无功功率补偿容量计算方法 一、概述 在电力系统的设计和运行中，都必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须熟练掌握电力系统的短路计算。按照传统的计算方法有标么值法和有名值法等。采用标么值法计算时，需要把不同电压等级中元件的阻抗，根据同一基准值进行换算，继而得出短路回路总的等值阻抗，再计算短路电流等。这种计算方法虽结果比较精确，但计算过程十分复杂且公式多、难记忆、易出差错。下面根据本人在实际工作中对短路电流的计算，介绍一种比较简便实用的计算方法。 二、供电系统各种元件电抗的计算 通常我们在计算短路电流时，首先要求出短路点前各供电元件的相对电抗值，为此先要绘出供电系统简图，并假设有关的短路点。供电系统中供电元件通常包括发电机、变压器、电抗器及架空线路（包括电缆线路）等。目前，一般用户都不直接由发电机供电，而是接自电力系统, 因此也常把电力系统当作一个“元件”来看待。 假定的短路点往往取在母线上或相当于母线的地方。图1便是一个供电系统简图，其中短路点出前的元件有容量为无穷大的电力系统，70km 的110kV架空线路及3台15MVA的变压器，短路点d2前则除上述各元 件外，还有6kV, 0.3kA,相对额定电抗(XDK%)为4的电抗器一台。
下面以图1为例，说明各供电元件相对电抗(以下“相对”二字均略)的计算方法。 1、系统电抗的计算 系统电抗，百兆为1,容量增减，电抗反比。本句话的意思是当系统短路容量为100MVA时，系统电抗数值为1;当系统短路容量不为100MVA,而是更大或更小时，电抗数值应反比而变。例如当系统短路容量为200MVA时，电抗便是0.5(100/200=0.5);当系统短路容量为50MVA时，电抗便是2(100/50=2),图1中的系统容量为“』，则100/oo=0,所以其电抗为0。图1供电系统图 本计算依据一般计算短路电流书中所介绍的，均换算到100MVA基准容量条件下的相对电抗公式而编出的(以下均同)，即X*xt=习z/Sxt (1) 式中：Sjz为基准容量取100MVA. Sxt为系统容量(MVA)O 2、变压器电抗的计算 若变压器高压侧为35kV,则电抗值为7除变压器容量(单位MVA, 以下同)；若变压器高压侧为110kV,则电抗值为10.5除变压器容量；若变压器高压侧为10(6)kV,则电抗值为4?5除变压器容量，如图1中每台变压器的电抗值应为10.5/15=0.7,又如一台高压侧35kV, 5000kVA 及一台高压侧6kV, 2000kVA的变压器，其电抗值分别为7/5=1.4, 4.5/2=2.25 本计算依据公式为：X*b=(ud%/100).⑸z/Seb) (2) 式中ud%为变压器短路电压百分数，Seb为变压器的额定容量(MVA) 该公式中ud%由变压器产品而定，产品变化，ud%也略有变化。计算方法中按10⑹kV、35kV、110kV电压分别取ud%为4.5、7、10.5。
配电变压器低压侧无功补偿容量选择 为了提高功率因数，减少电能损耗，增强供电能力，在农网改造中，应对100kVA及以上配电变压器在低压侧安装 容量为配变额定容量8%左右的补偿电容器进行无功补偿。但许多人认为按配电变压器容量的8%配置补偿容量太 小，不足以补偿低压侧所有的无功负荷，配变高压侧功率因数提高不大。其实，这是一种误解，因为配变低压侧无 功补偿，作用仅限于减少变压器本身及以上配电网的功率损耗，凡是向负荷输送的无功功率，由于仍然要经过低压 线路的电阻和电抗，配电线路上产生的功率损耗并未减少。所以，配变低压侧无功补偿容量选择过大是无益的。而 只有采取配变低压侧补偿和用户端就地补偿相结合的补偿方式才可以在提高功率因数的同时，减少低压线路损耗， 取得最佳的经济效益。 配变低压侧补偿容量过大不但不经济，而且在变压器空载运行时，或者负荷较轻时，还会造成过补偿，使功率 因数角超前、无功功率向电力系统倒送和电源电压升高。 功率因数角超前的坏处是： (1)电容器与电源仍有无功功率交换，同样减少电源的有功出力。 (2)网络因传输容性无功功率，仍会造成有功损耗。 (3)白白耗费了电容器的设备投资。 另外，如补偿电容过大，当电源缺相时有可能发生铁磁谐振过电压，烧毁电容器和变压器。 所以，配变低压侧补偿容量过大不但不经济，而且还会影响设备的安全运行。 根据以上分析，配变低压侧集中无功补偿根据功率因数的需求选择不科学，补偿容量不应过大。为了防止发生 过补偿现象，配变低压侧无功补偿原则为：其补偿容量不应超过配变的无功功率。 变压器总的无功功率：Qb=Qb0+QbH·(S/Se)2 Qb=[I0%/100+Ud%/100·(S/Se)2]·Se(1) 式中Qb0-变压器空载无功功率，kvar QbH-变压器满载无功功率，kvar I0%-变压器空载电流百分数
电力电容器及无功补偿 技术手册 沙舟编著
目录 前言 第一章基本概念 (1) §1-1 交流电的能量转换 (1) §1-2 有功功率与无功功率 (2) §1-3 电容器的串联与并联 (3) §1-4 并联电容器的容量与损耗 (3) §1-5 并联电容器的无功补偿作用 (4) 第二章并联电容器无功补偿的技术经济效益 (5) §2-1 无功补偿经济当量 (5) §2-2 最佳功率因数的确定 (7) §2-3 安装并联电容器改善电网电压质量 (8) §2-4 安装并联电容器降低线损 (11) §2-5 安装并联电容器释放发电和供电设备容量 (13) §2-6 安装并联电容器减少电费支出 (15)
前言 众所周知，供电质量主要决定于电压、频率和波形三个方面。电网频率稳定决定于电网有功平衡，波形主要决定于网络和负荷的谐波，电压稳定则决定于无功平衡。当然三者之间也具有一定的内在关系。无功平衡决定于网络中无功的产生和消耗。在系统中无功电源有同步发电机、同步调相机、电容器、电缆、输电线路电容、静止无功补偿装置和用户同步电动机，无功负荷则有电力变压器，输电线路电感和用户的感应电动机，各种感应式加热炉、电弧炉等。为了满足系统中无功电力的需求，单靠发电机、调相机、电缆和输电线路电容是不够的，静补装置中也是采用电容器等。因此电容器在系统的无功电源中占有相当比重，加之调相机为旋转设备。建设投资大，运行维护费用高。近年来世界各国都积极装设电容器，满足系统无功电力要求，维持电压稳定。但各国主要是装设并联电容器，装串联电容器者较少，因此编者主要介绍并联电容器无功补偿技术，它还广泛应用于谐波滤波装置，动态无功补偿设备和电气化铁道无功补偿装置之中，因与电力系统谐波有关。限于篇幅，准备在“谐波技术”中详述。这里主要介绍一些无功补偿技术基础。限于编者水平，加上时间仓促，不当之处难免，请读者批评指正。
1.概述 JKF8智能型低压无功功率自动补偿控制器（以下简称控制器）是低压配电系统补偿无 功功率的专用控制器，依据机械工业标准JB/T9663-1999及电力行业标准DL/T597-1996设 计,其控制物理量为无功功率和功率因数，有二种规格（最大6回路、最大12回路）。控制 器采用国际上最先进的微处理器进行智能测量与控制，可与各种型号的低压电容柜、屏配 套使用，具有功能完善，抗干扰能力强，运行稳定可靠，并在有谐波的场合下能正确显示 电网功率因数等特点，具有全自动模式，“傻瓜”式设计，是目前国内无功补偿控制器性价 比最好的产品之一。 型号及其含义： 输出回路规格 产品设计序号 控制物理量—复合型 低压无功补偿控制器 2.功能特点 2.1 采用无功功率、功率因数复合控制，确保低负荷时可靠投入，避免投切振荡。 2.2 实时显示网络状况，包括功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率等五种参数。 2.3 自动识别取样信号极性，无极性接错之虑。 2.4 电网电压低于300V或超过设定值时自动快速（5秒）逐级切除已投入的电容器组，并 显示电压值。 2.5 当电流互感器次级信号小于150ｍA时，封锁电容器的投入，同时自动快速（5秒）逐级切除已投入的电容器组。 2.6 同组电容器切投封锁时间为3分钟。（电容放电时间） 2.7 有循环自检功能，便于电容屏出厂试验用。 3.使用条件 3.1环境温度：-10℃~+40℃ 3.2相对湿度：40℃≤50%，20℃≤90% 3.3海拔高度：≤2000m 3.4环境条件：无有害气体和蒸气，无导电性或爆炸性尘埃，无剧烈的机械振动 3.5工作电压：380V±20% 4.技术参数
第04期2011年2月 企业研究Business research No.04FEB.2011 1引言 无功功率补偿是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临的一项重大课题，正在受到越来越多的关注。电网中无功功率不平衡主要有以下两个方面的原因：一方面是供电部门传送的电力质量不高；另一方面是用户的电气性能不够好。这两方面的综合原因导致无功功率的不均匀分布和各种问题的产生。显然，这些需要补偿的无功功率如果都要由发电端产生和提供并经过长距离传输是不可能的,最有效的方法是在大量需要无功功率的地方安装无功补偿装置并进行无功功率的就地补偿。 2SVC 补偿原理 静态无功功率补偿装置(SVC)是对电力系统中的无功功率进行快速动态补偿，不仅可以实现对动态无功功率因数的修正、提高电力系统的静态和动态稳定性使系统能够抵御的大的故障诸如单相接地短路、两相短路和三相短路，还可以减少电压和电流的不平衡。 图2-1a)所示为系统、负载和补偿器的单相等效电路图。其中，U 代表电路的电压，R 和X 分别代表电路的电阻和电抗。设负载变化很小，故有，则当时，表示电路电压与无功功率变化的特性曲线如图2-1b)中所示，由于电路电压变化率较小，其横 坐标也可以换为无功功率的电流。由此可以得出，该特性曲线 是向下倾斜的，即随着系统供给的无功功率Q 的不断增加，系统电压逐渐逐级下降。 3TCR 型无功补偿装置3.1晶闸管控制电抗器(TCR) TCR 是SVC 中最重要的组成部分之一，其单相基本结构是两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联。如图3-1所示，串联的晶闸管要求同时触发导通。这样的电路并联到电网上， 相当于电感负载的交流调压电路的结构。IEEE 将晶闸管控制电抗器(TCR)定义为一种并联型晶闸管控制电抗器，通过控制晶闸管的导通时间，进而可以使其有效电抗连续变化。反并联的两个晶闸管就像一个双向开关，晶闸管阀T1在电压的正半周期导通，而晶闸管阀T2在电压的负半周期导通。 通过改变晶闸管的触发角α，可以 改变电抗器电流的大小，即可以达到连续调节电抗器的基波无功功率的目的。由于电感的存在，在TCR 触发角α<90°时触 发的晶闸管中包含直流分量，且不对称；因此，TCR 型晶闸管的触发角的有效范围在90°-180°。当α=90°时，晶闸管完全导通，相当于与晶闸管串联的电抗直接接到了电力网络中，这时其吸收的无功功率最大。当触发角在90°-180°之间时， 配电网无功功率补偿方法的研究 李学勤 作者简介：李学勤，河北电力设备厂，河北，邯郸，056004） 装置的电路图 无功补偿原理 图2-1无功功率动态补偿原理 图3-1TCR 的基本结构 127 ··
附件 城区供电公司关于规范柱上配电变压器无功补偿箱施工安装的实施细则 第一章总则 第一条为进一步规范城区供电公司低压无功补偿箱的施工工艺，确保新投运无功补偿箱的施工质量，全面降低无功补偿箱及其接线的故障率，特制定本实施细则。 第二条本实施细则适用于城区公司范围内的所有工程，有关无功补偿箱及其连接线缆的施工应严格执行本规定。 第二章无功补偿箱箱体安装 第三条柱上变压器低压无功自动补偿装置的设备规范、主要元部件、组装应满足《低压无功补偿装置及运行监测系统通用订货技术条件》（—）。 第四条补偿箱安装托架宜紧贴变台槽担上端、担头向上翘起，角铁背板固定应牢固。无安装托架的补偿箱应使用横担以及角戗作为补偿箱托架，横担安装位置应高于变压器槽钢。 第五条补偿箱接地引线应采用截面不小于的黑色绝缘线，接地引线与补偿箱连接用螺栓应紧固，接地引线与变
台接地引线连接采用绑扎法，绑扎应整齐紧密，绑扎长度不应小于； 第三章补偿箱用及二次线施工 第六条补偿箱用电流互感器（以下简称补偿箱）应配套选用户外穿芯式电流互感器。 第七条补偿箱应安装于变台低压刀闸负荷侧的担上，变比应根据变压器二次额定电流确定，二次侧接线端子应向下且必须采取防水措施。 第八条补偿箱二次线应选用芯铜芯内层聚氯乙稀绝缘、黑色外护套具有耐气候耐日光性能的电缆，接线前线芯两端应做好相别、极性标记，连接牢固，经检查无误后，装好接线端子防水盖； 第九条补偿箱二次电缆应沿担引至电杆，再沿电杆向下引入补偿箱内。电缆缆身端头处、转弯处及直线段每隔应采用直径铁线与电杆绑扎一圈，缆身应横平竖直，不应沿杆扭斜，电缆与端子连接处应预留返水弯。 第十条伸入补偿箱内的二次电缆应加以固定，芯线接于端子排对应的接线端子上，接线前应进行核相，确保接线正确。 第四章补偿箱电源电缆施工 第十一条补偿箱电源电缆应选用铜芯内层聚氯乙稀绝缘、黑色外护套具有耐气候耐日光性能的四芯统包电缆，
文献综述 课题入门： 1.对无功功率的几点认识： 1.1什么是电力系统中的无功功率？ 1、电力系统从源头发电机到终端设备都是由非纯阻性元件组成的，因此必然存在无功功率的交换。 2、电感元件或电容元件虽然不消耗功率，但功率P瞬时值按正弦规律正负交替变化，这说明元件与外电路在不断的进行着能量交换。因此电感电容元件的瞬时功率又称为交换功率。元件交换功率的幅值越大，表面同样时间内“吞吐”的能量就越多，也即能量交换的规模越大。基于上面的分析，可得如下结论：电感元件的瞬时功率的幅值，可以作为衡量电感或电容元件与外电路能量交规模的指标，并称之为电感或电容元件的无功功率，用符号Q 表示。则Q=UI无功功率的单位为var。 3、然而电力系统中大部分的无功功率并非无用的功率，相反在电力传输当中起着什么重要的作用。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，磁场交变就需要与电源进行能量交换。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。 1.2为什么要进行无功补偿？ 一、减低电力系统网络损耗。 当电力系统运行时，在线路和变压器中将要产生功率损耗和电能损耗。通常配电网的损耗是由两部分组成的：一部分是与传输功率有关的损耗。它产生在输电线路和变压器的串联阻抗上，传输功率愈大则损耗愈大，这种损耗叫变动损耗，在总损耗中所占比重较大；另一部分损耗则仅与电压有关，它产生在输电线路和变压器的并联导纳上，如输电线路的电晕损耗、变压器的励磁损耗等，这种损耗叫固定损耗。 电力系统的有功功率损耗不仅大大增加了发电厂和变电所的设备容量，同时也是对动力资源的额外浪费。电能损耗还密切影响到电能成本，从而影响整个国民经济的效益。 电力系统各元件中的无功功率损耗相对来说较有功功率损耗还大，由于无功功率损耗要有发电机或其他无功电源来供给，因此在众多发、输电设备视在容量为一定的条件下，无功功率的增大势必相应减少发、输电的有功功率，即减少发、输电容量。而且，当通过输电线路和变压器输送无功功率时。也将引起有功功率损耗，这些对于电力系统来说都是非常不经济的。 我们应尽力采取措施去降低功率损耗和电能损耗，这从节约能源、降低电能成本、提高设备利用率等方面来看都是非常必要的。 配电网的降损措施只要有 1合理的使用变压器，采用节能型的变压器，同时避免经多级变压； 2重视和合理进行无功补偿。合理地选择无功补偿方式、补偿点及补偿容量，能有效地稳定系统的电压水平，避免大量的无功通过线路远距离传输而造成有功网损。对电网的无功补偿通常采用集中、分散、就地相结合的方式，具体选择要根据负荷用电特点来确定。一般的电网中，无功补偿装置安装在变压器的低压侧； 3对电力线路改造，扩大导线的载流水平 4调整用电负荷。保持均衡用电。调整用电设备运行方式，合理分配负荷，降低电网高