电能质量——无功补偿那些事

返回列表来源：领步电能质量发布时间：2016-12-09分享加入收藏关注：-

          无功功率补偿(Reactive power compensation)，简称无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路损耗，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。合理选择补偿装置，可以做到充分减少电网损耗，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、无功功率的定义及影响
交流电在通过纯电阻的时候,电能都转成了热能,而在通过纯容性或者纯感性负载的时候,并不做功.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.当然实际负载,不可能为纯容性负载或者纯感性负载,一般都是混合性负载,这样电流在通过它们的时候,就有部分电能不做功,就是无功功率。无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时，电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量。
            二、无功功率的分类
         （1）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。

         （2）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。

         （3）基波无功：与电源频率相等的无功(50HZ)。

         （4）谐波无功：与电源频率不相等的无功。
           三、无功功率补偿的定义
          在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源，以改变电力系统中无功功率的流动，从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。电力系统中，不但有功功率要平衡，无功功率也要平衡。

图1 无功功率补偿图

       四、无功补偿的原理
      （1）无功补偿的基本原理：电网输出的功率包括两部分：一是有功功率：直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；二是无功功率：不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率(如电磁元件建立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能)。
     （2）无功补偿的具体实现方式：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。

        （3）无功补偿的意义：

          1.补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。

          2. 减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
          3.降低线损。
        （4）电网中常用的无功补偿方式：
          1. 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组;
          2. 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器;
          3. 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。
         加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
          确定无功补偿容量时，应注意以下两点：
         ① 在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。
         ② 功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
          无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定：Q≤UΙ0式中：Q---无功补偿容量(kvar);U---电动机的额定电压(V);Ι0---电动机空载电流(A);但是无功就地补偿也有其缺点：⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿;众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域Z大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合，各司其职分类。
         五、无功功率补偿的常见方法及方式
      （1）无功功率补偿的常见方法
          1.并联电容器组
          电力电容器是一种静止的无功补偿设备。它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数。采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。
          2. 静止无功发生器SVG
          静止无功发生器，是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。它是将可控的电抗器和电力电容器(固定或分组投切)并联使用。电容器可发出无功功率(容性的)，可控电抗器可吸收无功功率(感性的)。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率(或反向进行)，并且响应快速。

       六、无功功率补偿的作用

       提高用户的功率因数,从而提高供电设备的利用率;减少电力网络的有功损耗。合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力。在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性。装设静止无功发生器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。

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