无功补偿基础知识(讲课稿)课件

无功补偿基础知识2016年5月4日什么是无功功率电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换，在三相之间流动，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。什么是无功功率从物理概念来解释感性无功功率：由于电感线圈是贮藏磁场能量的元件，当线圈加上交流电压后，电压交变时，相应的磁场能量也随着变化。当电压增大，电流及磁场能量也就相应加强，此时线圈的磁场能量就将外电源供给的能量以磁场能量形式贮藏起来；当电流减小和磁场能量减弱时，线圈把磁场能量释放并输回到外面电路中。交流电感电路不消耗功率，电路中仅是电源能量与磁场能量之间的往复转换。无功分类感性无功：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、电缆输配电线路等基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ）谐波无功：与电源频率不相等的无功什么是功率因数

实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差，相位角的余弦cosφ称为功率因数，又称力率。它是有功功率与视在功率之比。三相功率因数的计算公式为：

什么是功率因数

式中：cosφ—功率因数

P—有功功率，KWQ—无功功率，KvarS—视在功率，KVA功率因数通常分为自然功率因数、瞬时功率因数和加权平均功率因数三种。在三相对称电路中，各相电压、电流为对称，功率因数也相同。那么三相电路总的功率因数就等于各相的功率因数。什么是功率因数非正弦电路的功率因数：

P=UI1cosφ1Q=UI1sinφ1S=UI

此时非正弦电路功率因数为：

式中：cosφ1—基波功率因数

I1—基波电流

I—总电流由上式可以看出：功率因数是由基波电流相移和电流波形畸变两个因素决定的。总电流可以看成由三个分量，基波有功电流、基波无功电流和谐波电流组成。无功补偿的作用无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。无功补偿的作用2．提高变压器的利用率，减少投资功率因数由cosφ1提高到cosφ2提高变压器利用率为：由此可见，补偿后变压器的利用率比补偿前提高ΔS%，可以带更多的负荷，减少了输变电设备的投资。无功补偿的作用4提高电力网传输能力有功功率与视在功率的关系式为：

P=Scosφ

可见，在传输一定有功功率的条件下，功率因数越高，需要电网传输的功率越小。无功补偿的安排方式

1．集中补偿：装设在企业或地方总变电所6~35KV母线上，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。

2．分散补偿：装设在功率因数较低的车间或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功容量较小，效果较明显。无功补偿的安排方式3．就地补偿：装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行补偿。这种方式既能提高用电设备供电回路的功率因数，又能改变用电设备的电压质量。

*无功补偿的节能只是降低了补偿点至发电机之间的供电损耗，所以高压侧的无功补偿不能减少低压网侧的损耗，也不能使低压供电变压器的利用率提高。根据最佳补偿理论，就地补偿的节能效果最为显著。补偿方式的选择

集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；调节补偿与固定补偿相结合，以固定补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。电能损耗

线损是电流在输变电设备和线路中流动产生的，因而它由线路损耗和变压器损耗两部分组成。按损耗的变化情况可划分为可变损耗和固定损耗。前者指当电流通过导体和变压器所产生的损耗，包括变压器的铜损和电力线路上的铜损，它与负荷率、电网电压等因素有关，约占电网总损耗的80%~85%。后者指只要接通电源电力网就存在的损耗，包括变压器的铁损，电缆线路、电容器及其他电器上的介质损耗及各种计量仪表、互感器线圈上的铁损，它与电网运行电压和频率有关，占总损耗15%~20%。功率因数指标我国对功率因数的要求：对供电公司的要求：110KV站，功率因数在0.95~0.98之间。

220KV站，功率因数在0.95以上。对用户的要求：100KVA以上的变压器，功率因数大于0.9。对农灌的要求：100KVA以上的变压器，功率因数大于0.8。电容器无功补偿原理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。无功补偿容量的确定

电容器的补偿容量与采用的补偿方式、未补偿时的负载情况、电容器的接法有关。

1．集中补偿和分组补偿电容器容量计算

QC=Pav(tgφ1-tgφ2)或QC=Pav×qc

式中：Pav—最大负荷的日平均功率

φ1—补偿前的功率因数角，可取最大负载时的值

φ2—补偿后的功率因数角，一般取0.90~0.95 qc—电容器补偿率，qc=tgφ1-tgφ2，查表可知无功补偿容量的确定(1)电容器组为星形接法时

式中：U相—电容器组的相电压V