无功补偿及其意义

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1、2007年PAE应用方案文集电能质量无功补偿及其意义刘翀（电力监控与补偿滤波产品应用工程师/上海/13585809942）摘要：无功补偿是维持电力系统稳定与经济运行所必须的，本文详细介绍什么是无功、无功补偿，以及无功补偿的方法和意义，并重点介绍全球电气行业领导者施耐德电气公司在无功补偿方面的典型应用方案。1什么是无功功率在交流电路需要由电源供给负载两部分功率；一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量，如机械能、热能或光能。符号用P表示，单

2、位为瓦(W)、千瓦(kW)和兆瓦(MW)。无功功率较为抽象，它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功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。符号用Q表示，单位为乏(Var)和千乏(kVar)。无功功率不是无用功率。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率

3、，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。2无功补偿的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上，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来补偿。实质上就是把原来是由电网或者

4、变压器提供的无功功率，改为由交流电力电容器来提供。3无功补偿的方式并联电容器为无功补偿的主要方式。根据系统负载情况的不同和需要达到的补偿效果的不同，按照安装位置的不同，无功补偿方式分为集中补偿、分组补偿和就地补偿三种。集中补偿方式所用电容器组的容量较分散补偿和就地补偿的总容量和小，利用率更高，但未对变配电所各馈线补偿，仅减轻了电网的无功负荷。分散补偿方式中的电容器-34-2007年PAE应用方案文集电能质量组的利用率较就地补偿高，因此总的需要量较就地补偿小，是一种相对就地补偿而言比较经济合理的补偿方式。

5、选择无功补偿方式的原则是“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，低压补偿为主；调压与降损相结合，降损为主。”。4补偿容量的确定国标GB50227中规定电容器的设计容量为变压器的10%到30%，目前应用中通常为变压器容量的30%。如果已知负载情况和目前功率因数大小，也可以通过以下公式来计算所需的补偿容11量：QcP(tancos2tancos1)。5无功补偿的意义无功功率补偿装置在电力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

6、电效率、改善供电质量，所以无功功率补偿装置在电力配电系统中处在一个不可或缺的非常重要的位置。下面从四个方面加以说明。5.1改善电压质量输电线路电压损耗由两部分组成，即有功功率在电阻上的压降和无功功率在电抗上的压降。一般说来，在电网的线路、变压器的等值电路中，电抗的数值比电阻大得多。所以无功功率对电压损耗的影响很大，而有功功率对电压损耗的影响则要小得多。因此，在电力系统中，无功功率是造成电压损耗的主要因素。电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。下

7、面以一条输电线路为例来分析这个问题。如下图所示，该图表示一段输电线路的单相等值电路，其中R、X分别为一相的电阻和等值电抗，U、U为首未端相电压，12I为线路中流过的相电流。U1R+JXU2I图1：线路图如以下矢量图，以线路末端电压U为参考轴，设线路电流I为正常的阻感性负荷电2流，它滞后于U一个角度，电流流过线路电阻产生一个电压降IR，它与电流向量同2-35-2007年PAE应用方案文集电能质量方向，同时，线路电流也在线路上产生一个电压降IX，它超前于电流向量90度，U就1是U、IR和JIX三个电压的和

8、。2U1U2UJIX2IRU2IU2IU1U图2：矢量图从向量图可以看出，线路的电压损耗U为电压U和U之和，从图中可知，12UIRcos，UIXsin，所以线路的电压损耗：12UUUIRcosXsin，如果电流I用线路末端的单相功率S和电压U122来表示，即PUIcos，QUIsin22则可得：PRQXU式(1)UU-线路额定电压，kVP-输送的有功功率，kWQ-输送的无功功率，