电力系统无功补偿-毕业论文

兰州交通大学毕业设计（论文）摘要随着电力系统的发展， 电力系统中如电动机、变压器等电气设备明显增多，其产生的无功功率也是越来越多，无功功率对电网产生的影响也日益显现出来。本文分析了无功功率的产生机理和无功功率对电力系统造成的不利影响。 无功功率对电网有着很大的影响， 如增大输电线路中的电流， 造成电能损失； 电网节点电压偏移，使系统稳定度下降，同时还可能造成电气设备运行效率下降或使用寿命缩短等。同时，按照无功补偿技术的发展历程分析、比较了传统无功补偿装置和现代无功补偿装置， 传统无功补偿装置包括电容器补偿装置和电抗器补偿装置， 现代无功补偿装置有饱和电抗器、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器和晶闸管控制变压器等，最终得出了适合不同补偿场合使用的补偿装置。同时，本文还分析、比较了各种无功补偿方式，主要有变电所集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上补偿方式、用户终端分散补偿方式等， 最终确定了适用于不同供配电网络的补偿方式。 通过分析某一配电网实例， 选择恰当的无功补偿装置和合适的无功补偿方式对其进行无功补偿，并对无功补偿结果进行评价。关键词：无功功率；无功补偿；无功补装置；无功补偿方式- I -兰州交通大学毕业设计（论文）AbstractWith the development of power system, more and more electrical equipments such as motors, transformers come into power system, reactive power is increasing dramatically, the impact of reactive power is alsoincreasing.The mechanism of where the reactive power comesfrom is analyzed in this thesis , as well as the harmful impact it makesto power system. Reactive power in power system hasa great impact on power system such as increasing the amplitude of current in circuit, which make a contribution to energy losses,changing the voltage of a node, decreasingthe stability of power system, andlowing the operational efficiency of an electrical equipment or shorting the service life of an electrical equipment. Traditional reactive power compensation devices such as capacitors and reactors and modern reactive power compensation devices such as saturated reactors, thyristor controlled reactors, thyristor switched capacitors and thyristor controlled transformers are analyzed and compared according to the development of the technology of reactive power compensation,and it comesout the conclusion that which kind of reactivepower compensationdevicesto be usedin a specific situation. At the sametime, it also analyzes and compares different kinds of methods of reactive power compensation, including centralized compensate in substations, centralized compensate in distribution substations,reactive power compensationon poles, and compensationat the users terminals, and finally finds out the best methodof reactive power compensationin a specific distribution network. By analyzing a distribution network example, select the appropriate reactive power compensation device and reactive power compensation method to make a reactive power compensation, and then give a conclusion according to the result of reactive power compensation.Key words ： Reactive power ，Reactive power compensation ，Reactive power compensation device，Reactive power compensation method- II -兰州交通大学毕业设计（论文）目录摘要.IAbstract.II1 绪论 .11.1课题背景与意义 .11.2课题研究现状 .11.3本课题的研究内容与目标 .32 无功功率及无功补偿 .42.1无功功率 .42.2无功补偿的原理、意义及技术要求.53 无功补偿装置.83.1传统无功补偿装置的分析与选择 .83.1.1电容器补偿装置 .83.1.2电抗器补偿装置 .123.1.3同步调相机 .143.2现代无功补偿装置的分析与选择 .153.2.1饱和电抗器型补偿装置 .153.2.2静态无功补偿装置 .193.2.3复合型无功补偿装置 .273.2.4静止无功功率发生器 .333.3各种补偿装置综合分析 .394 无功补偿方式.414.1无功补偿方式的分析 .414.2不同补偿方式下的补偿容量的确定.464.3无功补偿方式的综合分析 .485 某铝厂供配电系统的无功补偿 .505.1某铝厂负荷的基本情况 .505.2该铝厂的无功补偿策略 .51结论.56致谢.57参 考 文 献.58- III -兰州交通大学毕业设计（论文）1 绪论1.1 课题背景与意义近年来，随着我国电力工业的不断发展，电力系统对无功功率的需求不断增加， 这些无功功率全部由发电厂提供显然是不现实的， 也是不可行的， 即使发电机可以提供足够的无功功率， 无功功率在电网中长距离传输也是不可行的，因为，这将使电力传输的电流增大，进而使电力系统中传输电能的电气设备容量和尺寸增大，增加投资成本， 同时，无功功率的流动还可能造成电压偏移，电网传输能力下降等不良影响。在电网中进行无功补偿是解决上述问题的有效方法。 无功补偿相当于在距离需要无功功率的电气设备较近的位置为其提供无功功率， 这样就可以减少无功功率在电网中的流动，有效减少无功功率流动对电力系统造成的不利影响。因此，为了避免无功功率对电力系统造成的不利影响，在电网中进行无功补偿有着非常重要的意义。1.2 课题研究现状将电容器与网络感性负荷并联是补偿无功功率的传统方法， 在国内外获得了广泛的应用。并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其补偿容量是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。随着电力系统的发展， 要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机。它是专门用来产生无功功率的同步电动机， 在过励磁或欠励磁的情况下， 能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。由于它是旋转电动机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。20 世纪 70 年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置所取代。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器型的。 与同步调相机相比，饱和电抗器具有静止、响应速度快等优点； 但其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用， 将晶闸管控制的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台， 并逐渐占据了静止无功补偿装置的主导地位。于是，静止无功补偿装置（ SVCStatic Var Compensator）成了专门使用晶闸管控制的静止无功补偿装置。静止无功补偿装置主要包括晶闸管控制电抗器 （TCRThyristor Controlled Reactor）、晶闸管投切电容器（ TSCThyristor Switched Capacitor）和晶闸管控制变压器（ TCT Thyristor Controlled Transformer）等。- 1 -兰州交通大学毕业设计（论文）静止无功发生器（ SVG Static Var Generation）是比静止无功补偿装置（SVC）更为先进的无功补偿装置，依然利用电力电子技术实现无功补偿的目的，与 SVC 相比， SVG 是将电力系统的电流相位进行变化， 而不是单纯的容性无功与感性无功之间的相互抵消。最近几年，EPRI 还提出了统一潮流控制器 （UPFCUnified Power Flow Controller），它是将晶闸管环流器产生的交流电压电流串入并叠加在输电线相电压上， 使其幅值和相角可连续变化， 实现线路有功、无功功率的准确调节，从而提高输送能力以及阻尼系统震荡，其结构与 SVG 类似，区别是其输出变压器串联接入输电线。我国清华大学、电力科学研究院等单位都进行了这方面的研究和试验， 并取得良好的效果。还有，近期开展的电力有源滤波器（ APFActive PowerFilter ）研究也取得很大进展，它是目前唯一能够全面动态补偿广义无功功率的补偿装置，理论上可以输出任意波形和相位的电压和电流，既能补偿谐波还能补偿三相不对称功率和基波正序无功功率。可以预见，这些将大功率电力电子技术运用于电力系统中的开发和探索将更加广泛，将进一步提高电网的输电能力与稳定性。随着电力电子技术的日新月异以及各门学科的交叉影响， 静止无功补偿的发展趋势主要有以下几点：（1）在城网改造中，运行单位往往需要在配电变压器的低压侧同时加装无功补偿控制器和配电综合测试仪， 因此提出了无功补偿控制器和配电综合测试仪的一体化的问题。（2）快速准确地检测系统的无功参数，提高动态响应时间，快速投切电容器，以满足工作条件较恶劣的情况 （如大的冲击负荷或负荷波动较频繁的场合）。随着计算机数字控制技术和智能控制理论的发展，可以在无功补偿中引入一些先进的控制方法， 如模糊控制等。（3）目前，无功补偿技术还主要用于低压系统，高压系统由于受到晶闸管耐压水平的限制， 是通过变压器降压接入的，如用于电气化铁道牵引变电所等，研制高压动态无功补偿的装置则具有重要意义，关键问题是要解决补偿装置晶闸管和二极管的耐压，即多个晶闸管元件串联及均压、触发控制的同步性等。（4）由单一的无功功率补偿向具有滤波以及抑制谐波的功能的无功补偿装置的发展。随着电力电子技术的发展和电力电子产品的推广应用，供电系统或负荷中含有大量谐波，研制开发兼有无功补偿与电力滤波器双重优点的晶闸管开关滤波器，将成为改善系统功率因数、抑制谐波、稳定系统电压、改善电能质量的有效手段1 。- 2 -兰州交通大学毕业设计（论文）根据电力系统的实际运行情况， 选择合适的无功补偿方式不仅可以实现对电力系统无功功率的有效补偿，而且可以减少配置无功补偿装置的投资，做到事半功倍的效果。目前使用的补偿方式按照无功补偿装置的补偿速度有以下三种补偿方式： 动态补偿方式、静态补偿方式和混合投切的补偿方式；按照无功补偿装置安装的位置可以分为：变电所集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上补偿方式、用户终端分散补偿方式等。1.3 本课题的研究内容与目标本文将对供配电系统中无功功率产生机理及其对电力系统产生的影响及造成的危害进行分析， 同时，分析、研究无功补偿装置的原理， 分析、对比不同形式的无功补偿，通过以上的分析与研究， 得到一套较为完善的补偿方案， 并用本方案对某一需要无功补偿的配电网进行无功补偿。- 3 -兰州交通大学毕业设计（论文）2 无功功率及无功补偿2.1 无功功率许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的， 如变压器、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。（1）设备出力不足。线路和变压器允许的通过容量降低；并联电容器按电压平方关系减出力，使无功电源进一步减少；发电机出力降低，电压降低10%15%，有功和无功出力均减少10%15%。（2）降低输变电设备的供电能力。根据式 2.1，无功功率流动的增加将降低输变电设备的供电能力。S = P 2 + Q2(2.1)（3）电压损失增大。 从供电线路的电压损失公式2.2 可以看出，无功功率使造成电压损失增大。PR + QX(2.2)U =U e式中， U e 为供电线路额定电压。（4）电力系统损耗增加。发电厂厂用电增加；线路、变压器有功损耗和无功损耗增加。如线路电压平均降低 15%，线路损耗增加约 32%。（5）设备使用寿命缩短或设备损坏。由于电压低，用户电动机出力低。如电压降低 20%，电动机转矩减少 36%，电流增加约 20%25%，设备温度升高 12%15%，电压再低，则电动机轴功率不足， 被迫停转，绕组过电流， 甚至烧毁设备； 电压低 10%时，日光灯寿命缩短 10%，低 20%时则无法启动。（6）无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。 同时，电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。（7）无功功率的增加，将使电网中的电流与电压的相位不同相，产生较为严重的谐波分量，导致供电网络电压不稳定和谐波干扰增大。（8）电力系统稳定度下降。无功补偿容量不足，迫使发电机无功出力增大，受端系统电压被迫下降， 当送电线路发生故障时，受端系统因无功电源不足，电压进一步降低，如果电压降低到额定电压的70%以下，就可能引起电压崩溃故障， 造成大面积停电。- 4 -兰州交通大学毕业设计（论文）鉴于以上诸多无功功率流动对电网的不良影响， 应尽量减少无功功率在电网中的流动，因此，需要必要的无功补偿。2.2 无功补偿的原理、意义及技术要求（1）无功补偿的原理在电网中安装并联电容器、 同步调相机等容性设备以后， 可以供给感性消耗的部分无功功率，减小电网电源向感性负荷提供无功功率。 进而减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗， 改善电网的运行条件， 这种做法称为无功补偿。在纯电感电路中，电流超前于电压 90，而在纯电容电路中，电流滞后于电压 90，在同一电路中， 电感电流与电容电流方向相反， 相差 180，如果在电路中有比例地安装电容元件或电容元件， 使两者的电流相互抵消， 使电流矢量与电压矢量之间的夹角缩小，从而可以提高电能做功的能力，这就是无功补偿的原理。（2）无功补偿的意义电力系统网络中不仅大多数负荷要消耗无功功率，而且大多数网络组件也要消耗无功功率。电力系统中网络组件和负荷需要的无功功率必须从网络中某个地方获得， 如果这些所需要的无功功率由发电机提供并经过长距离传送， 显然是不合理的， 通常也是不可能的；如果这些所需要的无功功率不能及时得到补偿， 电力系统的安全运行以及用电设备的安全就会受到影响。 因此，无功功率补偿对电力系统有着重要意义， 概括起来有： 稳定受电端及电网的电压，提高供电质量； 提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗； 改善系统的稳定性，提高输电能力； 提高发电机有功输出能力； 减少线路电压损失，提高电网的有功传输能力； 降低电网的功率损耗，提高变压器的输出功率及运行经济效益； 降低设备发热，延长设备寿命，改善设备的利用率； 高水平平衡三相的有功功率和无功功率； 避免系统电压崩溃和稳定破坏事故，提高运行安全性2 。（3）无功补偿的技术要求无功电源充裕，但运行管理不当和调相调压手段不足，也能引起电压过高的危害。诸如，设备绝缘轻则降低寿命，重则击穿烧毁；引起设备过激磁，电流增大产生谐波和引起设备升温； 照明设备寿命骤减等。但在系统中加强无功管理，强调无功电源和负荷- 5 -兰州交通大学毕业设计（论文）的平衡和辅以有载调压等措施， 一般在不增加设备的情况下， 用户电压过高的问题也可以得到改善。提高用电单位的自然功率因数 , 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。 总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主从电力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容量的无功功率， 尤其低压配电网所占比重最大。 为了最大限度地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。 电力部门补偿与用户补偿相结合在配电网络中，用户消耗的无功功率占 50%60%，其余的无功功率消耗在配电网中。为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。 分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，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。集中补偿，主要是补偿主变压器本身的无功损耗， 以及减少变电所以上输电线路的无功功率，从而降低供电网络的无功损耗， 但不能降低配电网络的无功损耗， 因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送， 所以为了有效地降低线损， 必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。 降损与调压相结合，以降损为主在供配电系统中，保证结点电压是非常重要， 一方面可以通过电压器的分接头调整，另一方面可以通过控制无功功率来调整。 由于在减少无功功率流动的前提下通过调整变压器分接头来调整结点电压是很容易的，所以，只要减少无功功率的流动就可以了。 无功功率的流动减少则线路电流减小， 进而线路损耗减小，因此，无功补偿还需要降损与调压相结合，以降损为主 3,4 。无功功率补偿虽然可以减少无功功率在电网中的流动， 减少系统损耗， 稳定节点电压，增强系统的稳定性，但如果无功补偿不合理，如欠补偿或过补偿，都不能达到无功补偿的目的，因此，需要对无功补偿制定一个标准，使无功补偿起到积极作用。- 6 -兰州交通大学毕业设计（论文）供电营业规则 中规定，无功电力应就地补偿，用户应在提高用电自然功率的基础上，设计和安装无功补偿装置，并做到其随负荷和电压的变动及时投入或切除，防止功率倒送。用户在当地供电局规定的电网高峰负荷时的功率因数，应达到下列规定： 高压供电的工业用户（ 160kVA 以上）和高压供电带有负荷调压装置的电力用户（ 3200kVA 以上），功率因数应达到 0.90 以上； 其他 100kVA （ kW）及以上电力用户和大、中型电力用户，功率因数为0.85 以上； 农业用电，功率因数为 0.80。以上是无功补偿对功率因数的要求，同时，无功补偿对补偿电压也有一定的要求。35kV 及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%；10（6）kV及以下三相供电电压允许偏差值， 为系统标称电压的 7%；0.4kV 单相供电电压允许偏差值为系统标称电压的 +7%-10%。无功功率的流动可以造成线路上的功率损耗，因此，无功补偿对线路损耗也有一定的要求。根据不同地区的具体情况，线损要求可能不同，一般要求线损率不超过7%5 。- 7 -兰州交通大学毕业设计（论文）3 无功补偿装置无功补偿装置按照出现的时间顺序可以分为传统的补偿装置和现代的补偿装置。传统补偿装置有由简单的电容器和电抗器构成的补偿装置和同步调相机； 现在的补偿装置一般由可以快速反应的晶闸管控制，如晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器等。3.1 传统无功补偿装置的分析与选择3.1.1电容器补偿装置电容器补偿装置可以串联补偿也可并联补偿，一般用于补偿配电网中感性负荷。在电力系统中，负载类型是多样化的，但其中以异步电动机类型的负载为最多。异步电动机类型的负载为阻感性负载， 可认为是电感和电阻 R 串联的负载， 其功率因数可用式 3.1 计算：cos? =R=R(3.1)2222R+ X LR+ ( )L并联电容器 C 并联在阻感性负载两端，其电路如图3.1 所示。IRUI CIRLL图 3.1并联电容补偿装置电路图按图 3.1 所示，可列出电流矢量方程式如下：= + IRL(3.2)CI C? 2U? 1II RL图 3.2并联电容无功补偿装置补偿无功率的矢量图- 8 -兰州交通大学毕业设计（论文）由式 3.2 可以得到图 3.2 所示的矢量图。此时，电压U 与电流 I 之间的相位差由补偿前的 ?1 变小到 ? 2 ，即系统的功率因数提高，如果补偿后的功率因数cos? 2 达到要求，则达到了无功补偿的目的。串联电容器与导线相串联以补偿线路的感性电抗。 这将减小线路所连节点间的转移电抗，增大最大传输功率，减小实际的无功功率损耗。尽管串联电容器通常不用于电压控制，但它们确实能改善电压控制和无功功率平衡。 由于串联电容器产生的无功功率随功率传输的增加而增加，在这个方面，串联电容器能自我调节。串联电容器主要用于补偿线路的部分串联感抗， 从而降低输送功率时的无功功率损耗，也是得到较早应用的一种无功功率补偿装置。 它是国内外电力系统在远距离输电时比较普遍采用的提高系统稳定性和输送能力的重要手段。如图 3.3（ a），R、L 为等效感性电路或感性负载， C 为串联电容，图 3.3（b）为电压矢量三角关，图 3.3（c）为电阻、电感和阻抗矢量三角关系。LRuC(a) RLC简单串联等值电路U X? 2X L - X? 2UR电压矢量三角关系(c)电阻、电感和阻抗矢量三角关系图 3.3串联电容补偿原理由图 3.3（ b）、（ c）可知，只要串联恰当的电容器，就可以减小功率因数角? 2 ，即提高功率因数 cos?2 ，且可用式 3.3 表示为：cos? 2 =R=RR2 + X L2(3.3)?R2 + (X L - X C )2R2 + (X L - X C )2R2 + X L2式中，?=R，故：cosR2 + X L2- 9 -兰州交通大学毕业设计（论文）?2 =R?R2 + X L2(3.4)cos= cos ?R2 + (X L - X C )2R2 + (X L - X C )2式中，若2222X C R+ (X L- X C ) ，则， 2， cos22 L感性电路或感性负载的功率因数。并联电容器与串联电容器都有提高功率因数的作用，但一般情况下不推荐采用串联电容器，具体原因分析如下。因为：? 1?X Ccos= cos- X C )2(3.5)R 2 + (X L?2 =R?R2 + X L2(3.6)cos= cos ?R2 + (X L - X C )2R2 + (X L - X C )2式 .3.5 与式 3.6 相比得式 3.7：cos?1=X C=U /I C=I1cos? 2R2 + X L2U /I 1(3.7)I C即：os= cos?I1(3.8)式 3.8 中，由于c ?1? 2I CI 1总是大于 I C ，所以，cos总是大于cos。这就是说，把相同容?1? 2量的电容器并入感性电路的功率因数比串入感性电路的功率因数要高。另外，并联电容器之所以得到了广泛的应用，是因为它还具有以下优点：（1）并联电容补偿装置是最经济的设备。它的一次性投资和运行费用都比较低，且安装调试简单。（2）并联电容补偿装置的损耗低，效率高。现代电容器的损耗只有其本身容量的0.02%左右。调相机除了本身的损耗外，其附属设备还需用一定的所用电，损耗2%30%，大大高于并联电容补偿装置。（3）并联电容补偿装置是静止设备，运行维护简单，没有噪音。- 10 -R 放电。电容器（组）上的兰州交通大学毕业设计（论文）（4）并联电容补偿装置的应用范围广，可以集中安装在中心变电站，也可以分散安装在配电系统和厂矿用户。 而调相机则只能固定安装在中心变电站， 应用有较大的局限。并联电容补偿装置是电网中用得最多的一种无功功率补偿设备， 目前国内外电力系统中大部分的无功补偿设备是并联电容补偿装置。一般情况下，变、配电所的负载不是固定不变的。 在负荷高峰期， 母线电压要降低，甚至低于额定供电电压， 此时，若不增加补偿电容器的容量， 则无功功率补偿容量不足，出现欠补偿的情况， 势必引起母线电压进一步下降，如此循环下去，将造成供电质量严重下降，而在负荷低谷期，母线电压要升高，若不减少补偿电容器的容量，则无功功率补偿容量过大，出现过补偿的情况，势必引起母线电压进一步增高，如此循环下去， 过高的母线电压将引起接在该母线上的变压器、电动机和各类电力电子设备的损耗增加，甚至被烧毁。 为了避免上述现象的发生，要求补偿电容补偿装置能自动投切，以适应负荷高峰期和低谷期对无功功率补偿容量的不同要求。在集中补偿和分组补偿方式中， 每相的补偿电容器可分为几组， 根据供电系统的运行情况， 分组后的补偿电容器自动投切，以满足对无功功率补偿容量的要求。补偿电容补偿装置自动投切的方法有许多种，可根据实际情况来选定： 按母线电压的高低进行自动投切； 按负载电流的大小进行自动投切； 按出现负荷高峰期和低谷期时间的规律性，划分时间进行自动投切； 按功率因数的大小进行自动投切； 按无功功率的方向进行自动投切。在使用电容器补偿装置时应考虑以下问题。在供电系统运行过程中， 可能出现断电的情况， 此时，补偿电容器 C 上的电压为断电时电网电压的瞬时值U 0 ，电容器将通过自身的绝缘电阻电压 uc 是按指数规律衰减的，可用式3.9 表示为：uc(t)=U 0e- t/RC(3.9)由于绝缘电阻 R 较大， u c 降到安全电压以下需要很长的时间。为了保证维护人员的安全，要求在断电 30s 后，补偿电容器 C 上的电压降到 65V 以下，为此需要另行为电容器设置放电电阻。 要求该放电电阻除满足安全要求外，还应在系统正常运行时，该电阻的功耗很小，每 kW 补偿电容器消耗功率小于 1W。满足上述要求的放电电阻的阻值可按式 3.10 计算：- 11 -兰州交通大学毕业设计（论文）R =12.3UU(3.10)QC ln 1.4162式中， U 交流电源的相电压；QC 每相补偿电容器的补偿容量。若交流电源电压以为单位kV，则放电电阻 R 可用式 3.11 表示：R = 1510 6 U C(3.11)QC3.1.2电抗器补偿装置与电容器补偿装置相同，电抗器型无功补偿装置也可以串入或并入电网。并联电抗器常用于补偿系统电容。 它通过向超高压、 大容量的电网提供可阶梯调节的感性无功功率， 补偿电网的剩余容性充电无功功率，控制无功功率潮流，保证电网电压稳定在允许范围内。 实践证明，对于一些电压偏高的电网，安装一定数量的并联电抗器是解决系统无功功率过剩， 降低电压的有效措施， 特别是限制由于线路开路或轻载负荷所引起的电压升高。 由于超高压远距离输电线路， 其输电线路对地以及相与相之间的电容特别大， 输电线路电容会产生大量的无功功率， 各级电压输电线路的容性充电功率的数值如表 3.1 所示。表 3.1各级电压输电线路的充电功率的数值电压等级（ kV）分裂导线数充电功率（ MVar/100km）10013.23.6220112.714.8215.719.0330236.941.0500395.0 105.07504215240由表 3.1 可知，在超高压和一些中低压电网中，其容性充电功率的数值相当可观，绝不可忽视。为了使输电线路电压维持在规定的范围内，发电机电动势必然需要降低，这样将会使电力系统的功率极限减小，运行功角增大，使静态稳定水平下降。为了改善上述情况， 在一定的运行情况下， 在超高压输电线路受端装设并联电抗器以吸收输电线路电容所产生的无功功率， 称为并联电抗器补偿。这样，输电线路首端发电机就可以在较低或滞后功率因数下运行， 发电机电势可以得到提高， 因而电力系统的- 12 -兰州交通大学毕业设计（论文）功率极限也会增大，运行功角减小，从而使静态稳定性得到提高。归纳起来，安装并联电抗器有如下好处：（1）提高了电网运行的经济性。由于投切电抗器可对线路的无功功率潮流进行调控，故减少了无功功率流动所造成的有功损耗，有利于降低线路损失。（2）改善了电网运行的安全性。由于运行电压趋于正常，相应地降低了操作过电压和工频暂态过电压的幅值，因而减少了过电压事故的几率。（3）有利于提高系统稳定性和线路的送电能力，有利于网络的并列运行。由于减少