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1、LOGO 无功补偿基本原理和方法 田哲 无功补偿（滤波） 1、什么是功率、功率因数 2、提高功率因数的意义 3、无功补偿的基本原理和方法 4、无功补偿在系统中的作用 5、无功补偿设备的种类 一 无功补偿基础知识 无功补偿基础知识 v1、功率、功率因数 在电网中，功率分为有功功率、无功功率和 视在功率。交流电网中，由于有阻抗和电抗 （感抗和容抗）的同时存在，所以电源输送 到电器的电功率并不完全做功。因为，其中 有一部分电功率（电感和电容所储的电能） 仍能回输到电网，因此，凡实际为电器（电 阻性质）所吸收的电功率叫有功功率。电感 和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分 功率在电源与电抗之间进行交换
2、，交换而不 消耗，称为无功功率。 无功补偿基础知识 v1、功率、功率因数 有功：将电能转换为其他形式的能量 无功：建立交变磁场和感应装置的磁通，只 实现能量的交换，而不做功 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 无功补偿基础知识 当电网电压为正弦波形，并且电压和电流同相 位时，电阻性电气设备从电网吸收的功率P等于电 压U和电流I的乘积，即：P=UI 电阻性电气设备包括白炽灯、电热器等。 电动机和变压器运行时需要建立磁场，这部分 能量不能转化为有功功率，因此称之为无功率Q。 此时电流滞后电压一
3、个角度 。 在选择变配电设备时应按视在功率S，即有功 功率和无功功率的几何和： 无功功率的传输加重电网的负担,使电 网损耗增加,因此需要对其进行就近和就地 补偿。 并联电容器可以补偿或平衡电气设备的 感性无功功率。当容性无功功率Qc等于感 性无功功率QL时,电网只传输有功功率P。 无功补偿基础知识 无功补偿基础知识 在交流电网中，如负载是纯电阻，电压和电流 是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率 ，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着 相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路 实际吸收的电功率，而是表面上的数值，叫做视 在功率，用字母S表示。通常视在功率的单位用千 伏安，用字母kVA
4、表示。 有功功率与视在功率的比值就是功率因数，用 COS表示，它是没有单位的。 (%) 无功补偿基础知识 功率因数,有功功率出力在设备容量中所占的比 重。 功率三角形 Q S P 节电： 电阻丝、加热、发光装置 电动机、变压器等 电容器、电缆等 电网基 本元件 电阻性质 的电器 电感性质 的电器 电容性质 的电器 无功补偿基础知识 v2、提高功率因数的意义： 在一定的有功功率下，当用户的cos 比较小，视在功率比较大，为了满足用电 的需要，供电线路和变压器的容量需要大 ，这样，增加了供电投资、降低设备利用 率，也增加线路网损。负载的功率因数过 低，供电设备的容量不能充分利用，在一 定的电压下向
5、负载输送一定的有功功率时 ，通过输电线路的电流增大，导线电阻的 能量损耗和导线阻抗会造成电压降。所以 ，功率因数是电力系统中的一个重要指标 。 无功补偿基础知识 根据全国用电规定，在电网高峰负荷时 ，用户的功率因数应达到的标准：高压用 电的工业用户和高压用电装有带负荷调整 电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上 ，其它用户，100kVA及以上电力用户和大 中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农 业用电功率因数为0.80以上。凡功率因数达 不到上述规定的用户，供电部门会在其用 户使用电费的基础上，按一定比例对其进 行罚款。所以，需要提高用户的功率因数 ，必须进行无功补偿。 无功补偿基础知识
6、 v3、无功补偿的原理和方法 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；当容性负载释 放能量时，感性负荷吸收能量；而当感性 负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量 ；能量在两种负荷之间交换。 这样，感性负荷所吸收的无功功率，可 以从容性负荷输出的无功功率中得到补偿 ，这就是无功功率补偿的基本。 无功补偿基础知识 无功补偿基础知识 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。 v 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 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
7、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。 无功补偿基础知识 系统 P+jQ 负载 -jQC 无功补偿原理图 PL+jQL 功率平衡： 0.1cos 0 : )(cos )( 1 = = = = -= = -+=-+=+ - Q PP QQ P Q tg QQQ PP QQjPjQjQPjQP
8、 L CL CL L CLLCLL 时当 cos= 无功补偿基础知识 v 4、无功补偿在系统中的作用： 补偿无功功率，提高功率因数 增加电网的传输能力，提高设备利用率 降低线路损失和变压器有功损失 减少设备容量 改善电压质量 无功补偿基础知识 v 4、无功补偿在系统中的作用： 降低线路损失 改善电压质量 无功补偿基础知识 v 4、无功补偿在系统中的作用： 增加电网的传输能力，提高设备利用率 减少设备容量： 无功补偿基础知识 v 4、电容器补偿 容量确定： 额定电压下： ：一年中最大负荷月份的平均有功负荷； ：补偿率，可查 非额定电压下： U-电容器的实际 运行电压 UN_电容器的额定电压 QN
9、电容器的额定容量 无功补偿基础知识 v 4、电容器补偿 容量确定： 电容器组为星形接法时: UL装设地点的电网线电压 V IC电容器组的线电 流A C电容器组每相的电容则: 电容器组为三角形接法时 无功补偿基础知识 v 4、并联电 容器补偿 方式和原则： 总原则：全面规划，合理布局，分级补偿 ，就地平衡。 补偿 方式： 集中补偿 ：将电容器组接在变电 所（或配电所）的高压或低 压母线上。这种补偿 方式的电容器组，利用率较高，但不能减 少用户内部配电网络的无功负荷所引其的损耗。 分组补偿 （分散补偿 ）：将电容器组分别安装在各车间 配 电盘 的母线上。这样 配电变压 器及变电 所至车间 的线路都可以 收到补偿 效果。分组补偿 的电容器组利用率比个别补偿时 高， 所需容量也比个别补偿 少。 就地补偿 （个别补偿 ）：广泛用于低压网络，将电容器直接 接在用电设备 附近，一般和用电设备 合用一套开关。个别补偿 的优点是补偿 效果好，缺点是电容器利用率低。对连续 运行的用 电设备 所需补偿 的无功功率容量较大时用个别补偿 最为合适。 无功补偿基础知识 v 5、： 无功补偿基础知识 LOGO
