论电网的无功补偿与电压调整(一)

论电网的无功补偿与电压调整(一)

论文关键词：输配电网无功补偿电压调整

论文摘要：由于无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。本文按照电网无功补偿的基本原则是，重点介绍了输配电网中各种无功补偿的原理及方法，以达到改善功率因数、调整电压及补偿参数等作用。另介绍了电网电压调整的几种方法

前言

目前世界范围内掀起环境保护的热潮，电力系统是一种特定的环境，在输配电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但同时它给电网运行带来了许多麻烦。无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率，所以在电网中要加入无功功率补偿的装置，同时对电网电压进行调整，达到电网利用效率最大化。二、输配电网的无功补偿

2．1输电网的无功补偿

电网无功补偿的基本原则是：按电压分层，按电网分区，就地平衡，避免无功功率的远距离输送，以免占用线路输送容量和增加有功损耗。输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路。具体补偿方法如下：2．1．1电抗器补偿

电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度(电抗器容量与线路充电功率之比)国外统计大多为70－85，个别为65，一般不低于60。电抗器一般常设置在线路两湍，且不设断路器。

2．1．2串连电容补偿

串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度(串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比)而定。串联电容补偿一般在50以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。

2．1．3中间同步或静止补偿

在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。

输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。

电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。

2．2配电网的无功补偿

配电网的无功补偿主要以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。具体方法为相位补偿。

2．2．1相位补偿(亦称功率因数补偿)

用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7左右。励磁功率——滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户电压降低。相位补偿是以进相的无功补偿设备(如并联电容器)就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流动的无功功率，降低网损，改善电压质量。中国对大电力用户要求安装无功补偿装置，补偿后的功率因数不得低于0.9。

三、电网电压调整

为保证用电电器有良好的工作电压，避免受到配电网电压波动影响而损坏用电设备，配电电网需要进行电压调整。电网的电压调整方法有：中心调压、调压变压器调压和无功补偿调压。3．1利用地区发电厂或枢纽变电所进行中心调压

这种措施简单而经济方便，但它只能改变整个供电地区的电压水平，不能改善电压分布。当供电地区的地域比较广阔、供电距离长短悬殊时，中心调压措施往往不能兼顾全区，有顾此失彼的缺点。

电网的无功补偿—

摘要 电压是电能质量的重要指标之一，网损是电力企业的一项重要综合性技术经济指标。长期以来电力系统网络损耗问题比较突出，而无功补偿是降低线损的有效手段。随着电力系统负荷的增加，对无功功率的需求也日益增加。在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。 本文从无功补偿的现实意义出发，分析了无功补偿的必要性和经济效益。简单介绍了目前无功补偿研究的现状，探讨无功补偿的原理并对主要的几种无功补偿方式进行了简要的分析，给出本文设计用于并联电容器组补偿方式的智能低压无功补偿装置的研究任务。装置采用ATT7022A检测电网运行参数，减少了CPU运算量，提高电网参数辨识的精度，并可以简化系统软件设计。系统以Atlmega64处理器为控制核心，采用功率因数控制和电压限制相结合的方式工作，并给出采用永磁真空开关在特定电压相角投切电容器的方法，有效解决了电容器投切过程中在线路上产生涌流的缺点，并设有多种保护措施，保护系统可靠、稳定运行。装置还设计了友好的人机接口和通讯接口，使用方便。 关键词：无功补偿、并连电容器、ATT7022A、Atlnega64

ABSTRACT V oltage is one of important quality index of electric power system. Power loss is an important synthesis technical and economic index of power companies. In the past several years, the problem of power loss is very serious. However, reactive compensation is an effective method to save power loss .Due to increasing loads of electric power system, demand of reactive power was also increasing. It became necessary means that reactive power compensation devices were installed in proper position of electric network. This thesis considers the significance of reactive Power compensation and analyses the indispensability and economic benefits of reactive Power compensation. The development status of reactive power compensation is briefly introduced. Principles of reactive power compensation are explained. Several primary reactive power compensation solutions are discussed. This thesis proposed an intelligent low voltage reactive compensation control scheme and implemented device for shunt capacitor compensation. An ATT7022A is adopted to detect the power grid operation information to reduce the calculation volume of CPU and enhance the precision of power grid parameter identification. This also simplifies design work of the software. ATMEGA64 is utilized as the main process unit and method combining power factor control and voltage limitation is used as the system working mode. Specific voltage phase is determined to switching shunt capacitor via permanent magnetic vacuum synchronous switch. Thus the surge produced during the traditional capacitor switching method is greatly diminished. It provides diverse protect measures to ensure the stability and reliability. It bears friendly human machine

电力系统电压等级与规定

电力系统的电压等级与规定 1、用电设备的额定电压 要满足用电设备对供电电压的要求，电力网应有自己的额定电压，并且规定电力网的额定电压和用电设备的额定电压相一致。为了使用电设备实际承受的电压尽可能接近它们的额定电压值，应取线路的平均电压等于用电设备的额定电压。 由于用电设备一般允许其实际工作电压偏移额定电压±5%，而电力线路从首端至末端电压损耗一般为10%，故通常让线路首端的电压比额定电压高5%，而让末端电压比额定电压低5%。这样无论用电设备接在哪一点，承受的电压都不超过额定电压值的±5% 2、发电机的额定电压 发电机通常运行在比网络额定电压高5%的状态下，所以发电机的额定电压规定比网络额定电压高5%。具体数值见表4.1-1的第二列。 表4.1-1 我国电力系统的额定电压 网络额定电压发电机额定电压 变压器额定电压 一次绕组二次绕组 3 6 103.15 6.3 10.5 3及3.15 6及6.3 10及10.5 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 13.8 15.75 18 20 13.8 15.75 18 20 35 110 220 330 500 35 110 220 330 500 38.5 121 242 363 550 3、变压器的额定电压 根据功率的流向，规定接收功率的一侧为一次绕组，输出功率的一侧为二次绕组。对于双绕组升压变压器，低压绕组为一次绕组，高压绕组为二次绕组；对于双绕组降压变压器，高压绕组为一次绕组，低压绕组为二次绕组。 ①变压器一次绕组相当于用电设备，故其额定电压等于网络的额定电压，但当直接与发电机连接时，就等于发电机的额定电压。 ②变压器二次绕组相当于供电设备，再考虑到变压器内部的电压损耗，故当变压器的短

电力系统无功功率平衡与电压调整

电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为1％～2％。因此励 磁损耗为 0/100Ty TN Q I S V (Mvar)(5-1-1)

另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约 为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S V (Mvar)(5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综合负荷的电压静态

电力系统电压及无功补偿

电力系统电压与无功补偿 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。 2、无功功率按电路的性质有正有负，Q为正值（感性）时表示吸收无功功率，Q为负值(容性)时表示发出无功功率，在感性电路中，电流滞后于电压，f ＞0，Q为正值。而在容性电路中，电流超前于电压，f < 0，Q为负值。这就是人们通常称电动机等设备“吸收”无功而电容器发出“无功”的道理。 3、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，在超高压电网的线路、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，可以得出结论，在电力系统中，无功功率是造成电压损耗的主要因素。由电压损耗表达式DU = (PR + QX)/U可知，要改变电压损耗有两种办法。

（1）改变元件的电阻； （2）改变元件的电抗，都能起到改变电压损耗的作用。 可采取的一种办法是增大导线截面减小电阻以减小电压损耗，这种办法在负荷功率因数较高、原有导线截面偏小的配电线路中比较有效。适宜负荷不断增加的农村地区采用。 而电网中用的最多的办法是减少线路中的电抗，在超高压输电线路中广泛采用的分裂导线就可以明显降低线路的电抗。在我国，220kV线路一般采用二分裂、500kV线路采用四分裂导线。采用分裂导线，降低线路电抗，不仅仅减少了电压损耗，而且有利于电力系统的稳定性，能提高线路的输电能力。 减小线路电抗的另一种办法是采用串联电容补偿，就是在线路中串联一定数值的电容器，大家知道，同一电流流过串联的电感、电容时，电感电压与电容电压在相位上正好差180 串联电容器补偿，现在主要应用于超高压、大容量的输电线路上 4、除了用改变电力网参数来减少电压损耗以外，改变电压损耗的另一个重要方面是改变电网元件中传输的功率。即改变表达式中的P和Q的大小，在满足负荷有功功率的前提下，要改变供电线路、变压器传输的有功功率，是比较困难的，常常是不可能的。因此，改变线路、

配电网无功补偿方式

配电网无功补偿方式 合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损。而且由于我国配电网长期以来无功缺乏，造成的网损相当大，因此无功功率补偿是降损措施中投资少回收高的有效方案。配电网无功补偿方式常用的有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。 配电网无功补偿方案 1 变电站集中补偿方式 针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿(如图1的方式1)，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点。 为了实现变电站的电压控制，通常采用无功补偿装置(一般是并联电容器组)结合变压器有载调压共同调节。通过两者的协调来进行电压/无功控制在国内已经积累了丰富的经验，九区图便是一种变电站电压/无功控制的有效方法。然而操作上还是较为麻烦的，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，甚至在某些区上会产生振荡现象;而且由于实际操作中变压器有载分接头的调节和电容器组的投切次数是有限的，而在九区图没有相应的判断。因此，现行九区图的调节效果还有待进一步改善。 2 低压集中补偿方式 在配电网中，目前国内较普遍采用的无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿(如图1的方式2)，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏左右，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。它主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功补偿的就地平衡，对配电网和配电变的降损有积极作用，同时也有助于保证该用户的电压水平。这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切。就这种方案而言，虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取。虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平往往是由系统情况决定的。当线路电压基准值偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，易出现无功过补偿或欠补偿。 对配电系统来说，除了专用变之外，还有许多公用变。而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变，由于其通常安装在户外的杆架上，实现低压无功集中补偿则是不现实的：难于维护、控制和管理，且容易造成生产安全隐患。这样，配电网的无功补偿受到了很大地限制。 3 杆上补偿方式 由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，使得补偿度受到限制。由此造成很大的无功缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的无功沿线传输使得配电网网损仍然居高难下。因此可以采用10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上(或另行架杆)进行无功补偿(如图1的方式3)，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。但由于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等问题。因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行： (1)补偿点宜少，建议一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿; (2)控制方式从简。建议杆上补偿不设分组投切; (3)建议补偿容量不宜过大。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时出现过电压和过补偿现象;另外杆上空间有限，太多数电容器同杆架设，既不安全，也不利于电容器散热; (4)建议保护方式应简化。主要采用熔断器和氧化锌避雷器作简单保护。 显然，杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上的公用变所需无功进行补偿，因其具有投资小，回收快，补偿效率较高，便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的

电力设计相关标准

高压开关柜设计标准 GBI 56-93--《标准电压》 GB311.1-83--《高压输变电设备的绝缘配合》 GB311.6-83--《高电压试验技术》 GB763-96--《交流高压电器在长期工作时的发热》 GB1408-89--《固体绝缘材料工频电气强度的试验方法》 GB2706-89--《交流高压电器内热稳定试验方法》 GB2900.1-82--《电工名词术语，基本名词术语》 GB3309-89--《高压开关设备常温下的机械试验》 GB3804-90--《3～63kV 交流高压负荷开关》 GB7354-87--《局部放电测量》 GB11022-89--《高压开关设备通用技术条件》 GB14808-93--《交流高压接触器》 IEC420-1990--《高压交流负荷开关--熔断器的组合电器》 SD/T318-89--《高压开关柜闭锁装置技术条件》 变频电源设计标准 GB12668-1990-- 《交流电动机半导体变频调速装置总技术条件》 GB12668.3-2003-- 《产品的电磁兼容性标准及其特定的试验方法》 GB/T 12668.4-2006--《交流电压 1000V 以上但不超过 35kV 的交流调速电气传动系统额定值的规定》 EN50082-2--《工业环境的一般标准》 IEEESTD-1992--《输入谐波》 IEEE519--《电气和电子工程师学会》 GB 12326-2000--《电能质量电压波动和闪变》 GB/T 14549-93-- 《电能质量公用电网谐波》 GB 1094.1~1094.5-- 《电力变压器》 GB 13422-92-- 《半导体电力变流器电气试验方法》 GB/T 10228-- 《干式电力变压器技术参数和要求》 GB10233-88-- 《电气传动控制设备基本试验方法》 GB7678-87--《半导体自换相变流器》 GB/T 3859.1-93--《半导体变流器基本要求的规定》 GB/T 3859.2-93--《半导体变流器应用导则》 GB/T 3859.3-93--《半导体变流器变压器和电抗器》 SD318-1989-- 《高压开关柜闭锁装置技术条件》 DL/T538-2006-- 《高压带电显示装置》 DL/T404-1997-- 《户内交流高压开关柜订货技术条件》 DL/T593-2006-- 《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》 GB/T2900.1-1992-- 《电工术语基本术语》 GB156-2003-- 《标准电压》

电网的无功补偿与电压调整

电网的无功补偿与电压调整 、输电网的无功补偿与电压调整 输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路，有串联补偿（又称纵补偿）与并联补偿（又称横补偿）之分。电压支撑则多用于与地区受电网络连接的输电网的中枢点。 1.1电抗器补偿 电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度（电抗器容量与线路充电功率之比）国外统计大多为70-85，个别为65，一般不低于60。电抗器一般常设置在线路两端，且不设断路器。 1.2串连电容补偿 串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度（串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比）而定。串联电容补偿一般在50以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。 1.3中间同步或静止补偿 在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些

装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。 输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。 电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。 2、配电网的无功补偿与电压调整 以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。 2.1相位补偿亦称功率因数补偿 用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7左右。励磁功率滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户

无功补偿来源和电压调节设备

无功补偿来源和电压调节设备 1）同步发电机：同步发电机是电力系统中最重要的无功补偿设备。往往依照不同系统条件和不同的安装位置，根据需要选择不同的发电机额定功率因数。位于负荷中心附近的发电机组，宜于有较大的送出无功功率的能力，可以供应正常负荷的部分无功功率需求外，还可以在正常时保留一部分作为事故紧急储备，非常重要。 至于送端电厂的发电机组，特别是远方电厂，由于无功功率不宜远送的规律，它发出的无功功率主要用以补偿配出线路在重负荷期间的部分无功功率损耗，实现超高压网无功功率的分层平衡。功率因数一般都较高。例如，巴西伊泰普水电.站中，有9台765MW勺机组接在交流侧，经900km 765kV交流线路到受端，机组的额定功率因数选为0.95，另9台7机通过直流线路到受端，其额定功率因数选为0.85，因为前者只需要补偿线路，后者还需要补偿换流站的无功（换流站的无功需求相当大）。 反过来说，接到超高压电网特别是位于远方的发电机组需要具有 适当的进相运行能力（吸收无功），使能在系统低负荷期间，吸收配出的超高压线路的部分多余无功功率，以保持电厂送电电压不超标。这点在工程实践中往往是一个后备方案，即机组的进相运行来调整电压。我国一般现在

机组都会做进相运行试验。 2）输电线路：输电线路既能产生无功功率（由于分布电容）又消耗无功功率（由于串联阻抗）。当沿线路传送某一固定有功功率，线路上的这两种无功功率适能相互平衡时，这个有功功率，叫做线路的 “自然功率”。这点应该是较为基本的认识，所以有功潮流大的线路，无功消耗也大，自然产生较少无功；空载线路也最容易贡献无功，从而抬升电压。尤其是500kV层面小负荷方式下容易无功剩余。

电网建设中的无功补偿

X 10 电网建设中的无功补偿 1功率因数和无功功率补偿的基本概念 1.1功率因数：电网中的电气设备如电动机变压器等属于既有电感又有电阻的电 感性负载，电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差， 相位角的余弦 cos ?即是功率因数，它是有功功率与视在功率之比即 cos ? = P/S 。功率因数是 反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要 指标。 1.2无功功率补偿：把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性 装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置却在吸 收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功 功率中得到补偿。 2无功补偿的目的与效果 2.1补偿无功功率，提高功率因数 2.2提高设备的供电能力 由P = S ? cos ?可看出，当设备的视在功率 S 一定时，如果功率因数cos ? 提高，上式中的P 也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。 2.3降低电网中的功率损耗和电能损失 由公式I = P/( ? U ? cos ? )可知当有功功率P 为定值时，负荷电流I 与 cos ?成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从 而使功率损耗降低：△ P =I 2R,降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主 要目的。 2.4改善电压质量 在线路中电压损失4U 的计算公式如下： A U= 式中 A U ——线路中的电压损失kV P ——有功功率MW

]=300 X( 1. 33— 0. 48) =255 (kvar ) Q= Q -- 无功功率Mvar U -- 额定电压kV R ――线路总电阻Q X L ――线路感抗Q 由上式可见，当线路中的无功功率 Q 减少以后，电压损失4U 也就减少了 2.5减少用户电费开支，降低生产成本。 2.6减小设备容量，节省投资。 3无功补偿容量的选择 3.1按提高功率因数值确定补偿容量 Q c 式中P ——最大负荷月的平均有功功率 kW cos ? i cos ? 2 - 补偿前后功率因数值 例如：某加工厂最大负荷月的平均有功功率为 300kW 功率因数cos ?二0.6， 拟将 功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为： 3.2按提高电压值确定补偿容量Q (kvar ) 式中 △ U 需要提高的电压值 V (kvar ) Q=300X[

国内电网电压等级划分

国内电网电压等级划分 局民用电是220V，工业用电是380V，为什么同样是变电站出来的电，到了用户端就不同呢？高压与低压有什么不同呢？ 工业用电与居民用电 工业用电其实就是我们经常提到的三相交流电（由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差 120 °角的交流电路组成的电力系统），而民用电采用的是单相220V对居民供电。 三相交流电可以使电机转动，当三相交流电流通入三相定子绕组后，在定子腔内便产生一个旋转磁场。转动前静止不动的转子导体在旋转磁场作用下，相当于转子导体相对地切割磁场的磁力线，从而在转子导体中产生了感应电流(电磁感应原理)。这些带感应电流的转子导体在磁场中便会发生运动，因此工业用电都是三相交流电。 民用电的火线与零线之间电压为220V ，工业用电则是各相线间电压380V ，相地之间电压220V。民用电其实就是三相之中的一相。电厂到居民变电站都是3相5线，变电站的作用之一就是把电分成很多个1相3线给居民使用。 高压与低压的分界线 根据GB/T 2900.50-2008中定义2.1规定，高[电]压通常指高于1000V（不含）的电压等级，低[电]压指用于配电的交流电力系统中1000V及以下的电压等级；国际上公认的高低压电器的分界线交流电压则是1000V（直流则为1500V）。 在工业上也有另外一种说法，电压为380V或以上的称之为高压电，因此我们习惯上所说的220V、380V都是低压，高于这个电压都是高压；再之前的电业规程中规定分界线为250V，虽然新的《电业安全工作规程》已经出台，但很多地方执行的还是以前的标准。 高压电器的通俗分类 1、所谓的高压、超高压、特高压并无本质区别（随着电压增高，绝缘要求、安全要求会有不同），只是人们的叫法不同而已，其分界线也是约定俗成，并无明确规定。 2、电网就是指整个供配电系统，包括发电厂，变电站，线路，用电侧。

电力系统电压调整及控制

13.1基本概念及理论 电压控制：通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。 13.1.1电压合格率指标 我国电力系统电压合格指标： 35kV及以上电压供电的负荷：+5% ~ -5% 10kV及以下电压供电的负荷：+7% ~ -7% 低压照明负荷： +5% ~ -10% 农村电网（正常） +7.5% ~ -10% （事故） +10% ~ -15% 按照中调调规： 发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%； 发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5% ~ +10%。 220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV ~ 35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3% ~ +7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。 带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +7%。 13.1.2负荷的电压静特性

负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即U=f(P,Q)的关系。 13.1.2.1 有功负荷的电压静特性 有功负荷的电压静特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重。电力系统有功负荷的电压静态特性可用下式表示 13.1. 2.2无功负荷的电压静特性 异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重，故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电动机决定。异步电动机的无功消耗为 ― 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成正比。 ―异步电动机漏抗的无功损耗，与负荷电流平方成正比。 在电压变化引起无功负荷变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比称为 无功负荷的电压调节效应系数（）。它等于，其变化范围比的变化范围大，且与有无无功补偿设备有关。 阐述电力系统电压和无功平衡之间的相互关系。 13.1.3.1电压与无功功率平衡关系 电压与无功功率平衡关系：有网络结构与参数确定的情况下，电压损耗与输送的有功功率以及无功功率均有关。由于送电目的地，输送的有功功率不能改变，线路电压损耗取决于输送的无功功率的大小。如果输送无功功率过多，则线路电压损耗可能超过最大允许值，从而引起用户端电压偏低。

高压电压无功补偿-无功补偿的意义

无功补偿的意义 电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1所示 式中： S——视在功率，kV A P——有功功率，kW Q——无功功率，kvar φ角为功率因数角，它的余弦(cosφ)是有功功率与视在功率之比即cosφ＝P/S称作功率因数。 由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cosφ越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：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。 当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。 采用并联电容器进行无功补偿的主要作用：

1、提高功率因数 如图2所示图中： P——有功功率 S1——补偿前的视在功率 S2——补偿后的视在功率 Q1——补偿前的无功功率 Q2——补偿后的无功功率 φ1——补偿前的功率因数角 φ2——补偿后的功率因数角 由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量Qc＝Q1-Q2)，功率因数角由φ1减小到φ2，则cosφ2＞cosφ1提高了功率因数。 2、降低输电线路及变压器的损耗 三相电路中，功率损耗ΔP的计算公式为 式中 P——有功功率，kW； U——额定电压，kV； R——线路总电阻，Ω。 由此可见，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。 3、改善电压质量 线路中电压损失ΔU的计算公式 式中 P——有功功率，KW； Q——无功功率，Kvar； U——额定电压，KV； R——线路总电阻，Ω

电网的无功补偿与电压调整

电网的无功补偿与电压调整 1、输电网的无功补偿与电压调整 输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路，有串联补偿（又称纵补偿）与并联补偿（又称横补偿）之分。电压支撑则多用于与地区受电网络连接的输电网的中枢点。 1.1电抗器补偿 电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度（电抗器容量与线路充电功率之比）国外统计大多为70-85，个别为65，一般不低于60。电抗器一般常设置在线路两端，且不设断路器。 1.2串连电容补偿 串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度（串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比）而定。串联电容补偿一般在50以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。 1.3中间同步或静止补偿 在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线

路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。 输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网 相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。 电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。 2、配电网的无功补偿与电压调整 以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。 2.1相位补偿亦称功率因数补偿 用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7左右。励磁功率——滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户电压降低。相位补偿是以进相的无功补偿设备（如并联电容器）就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流动的无功功率，降低网损，

电网电压事故的预防和处理

电网电压事故的预防和处理 【摘要】主要介绍了事故处理规程对电压事故的规定，阐明了电网电压不合格的危害、电网电压偏低及偏高的原因、电网电压调整措施及电网电压事故处理方法。 【关键词】电网电压事故；危害；调压措施；事故处理 一、事故处理规程对电网电压事故的规定 电压是电能质量的重要指标，事故处理规程规定：系统中枢点（即省调规定的电压监测母线，下同）电压超过规定的电压曲线数值±5%且持续时间超过1小时为构成障碍，超过2小时算作事故；若超过电压曲线规定值的±10%，并且持续时间超过30分钟也构成障碍，超过1小时也算作事故。电压事故处理由省调负责。 二、电网电压不合格的危害 1、对于电力用户 各种用电设备都是按照额定电压来设计制造的，这些设备在额定电压下运行能取得最佳效果，电压过大地偏离额定值，将对用户产生不良影响。 例如照明灯，其发光效率、光通量和使用寿命均与电压有关。当电压升高，白炽灯和日光灯的光通量将要增加，但使用寿命将缩短；反之，电压降低，则使光通量降低，灯发光不足，影响人的视力和工作效率。异步电动机的电磁转矩是与其端电压的平方成正比的，当电压降低10%时，电动机转速下降，转矩大约要降低19%。如果电动机拖动的机械负载不变，电压降低时，电动机转速下降，转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增加，加速绝缘老化，使用寿命缩短；当端电压太低时，电动机可能停转，甚至在重载下不能启动。电炉等电热设备的出力大致与电压的平方成正比，电压降低就会延长电炉的冶炼时间，降低生产率。 2、对电网而言 电压降低会使电网的电能损耗增大。电压过低时还可能危及电网运行的稳定性，发生电压崩溃事故。而电压过高要影响设备的绝缘。 因此，保证用户处的电压接近额定值是电网运行调整的基本任务之一。 三、电网电压偏低及偏高的原因 1、电压偏低的原因

详解电网无功补偿与电压调节

详解电网无功补偿与电压调节 无功对于电网系统设计来说，肯定是非常非常重要的了，这块其实内容很多，就做一个简单的梳理总结，有一些工程实践中的认识，希望可以互相印证。无功对应电压，有功对应频率，应该是一个比较普遍大概的认识，当然没错。所以无功补偿和电压调节是密不可分的，也是调度考核的重要指标。 一、无功补偿概述和原则 无功功率比较抽象，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电功率。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。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。 电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件，首先是一些重要原则当然很多是国网的原则，虽说要摆脱国网思路束缚，但是有些好东西还是要保留。 分层分区补偿原则：有鉴于经较大阻抗传输无功功率所产生的很大无功功率损耗和相应的有功功率损耗，电网无功功率的补偿安排宜实行分层分区和就地平衡的原则。所谓的分层安排，是指作为主要有功功率大容量传输即220--500 kV电网，宜力求保持各电压层间的无功功率平衡，尽可能使这些层间的无功功率串动极小，以减少通过电网变压器传输无功功率时的大量消耗;而所谓分区安排、是指110k V 及以下的供电网，宜于实现无功功率的分区和就地平衡。 电压合格标准：

500kV母线：正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+10%;最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压调节。 发电厂和500kV变电所的220kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压0～+10%;事故运行方式时为系统额定电压的的-5%～+10%。 发电厂和220kV变电所的110kV～35kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为相应系统额定电压-3%～+7%;事故后为系统额定电压的的±10%。 带地区供电负荷的变电站和发电厂(直属)的10(6)kV母线：正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0～+7%。 无功补偿配置原则：各电压等级变电站无功补偿装置的分组容量选择，应根据计算确定，最大单组无功补偿装置投切引起所在母线电压变化不宜超过电压额定值的2.5%,并满足主变最大负荷时，功率因数不低于0.95。 以上只是大概的比例估计，具体工程的变电站的无功配置是需要通过计算的，计算分不同运行方式(针对容性和感性)，无功计算一般是有无功交换的整个区域一

对电网无功补偿的探讨

对电网无功补偿的探讨 发表时间：2018-09-18T20:13:23.650Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：刘桂秀 [导读] 摘要：无功功率是保证电网电压稳定和减少有功损耗的重要因数，它的产生基本不消耗能源，但无功功率在输电线路上传送却要引起无功功率和电网电压的损耗。 身份证号码：45232219830915xxxx 摘要：无功功率是保证电网电压稳定和减少有功损耗的重要因数，它的产生基本不消耗能源，但无功功率在输电线路上传送却要引起无功功率和电网电压的损耗。通过有效合理的对无功补偿设备的配置，改善无功功率的分布可以有效的减少无功功率和电网电压的损耗。 关键词：无功功率、无功补偿、电网电压、损耗 电网传输的功率分有功功率和无功功率。直接消耗电能，将电能转变为机械能、热能等，利用这些能做功的部分功率称为有功功率；不消耗电能，只是把电能转换成另一种形式的能，这种能作为电气设备能够做功的必备条件，并且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，无功功率的传送同样需要电流来完成，这样就会增加线路上的功率损耗，引起发热，增加线路末端的电压降。 电网中有很多感性负载要吸收无功功率，如变压器、交流电焊机等，且这部分感性无功值是大于零的，在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，由于容性无功的值小于零，这样一个小于零的无功和一个大于零的无功就可以相互抵消，这样就减少了无功功率在电网线路中的流动，因此降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，以实现无功功率的就地供应、分区平衡，从而提高电能做功的效率，这就是无功补偿。 电网无功补偿的基本原则：按电压分层、按电网分区、就地平衡，避免无功功率的远距离输送，以免占用线路输送容量和增加有功损耗。 一、无功补偿的设计原则 无功补偿应全面规划、合理布局、分级补偿，就地平衡的原则确定最优的补偿容量和分布方式，具体内容如下： 1、总体的无功平衡与局部的无功平衡相结合。既要满足供电网的总无功需求，又要满足分线、分站的变电站及各用户无功平衡。 2、集中补偿和分散补偿相结合。以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的点进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，使无功平衡，减少变压器和线路的损耗。 3、高压补偿与低压补偿相结合。以低压补偿为主，高压无功补偿装置应装设在变压器的主要负荷侧，当不具备条件时，可装设在变压器的第三绕组侧，高压侧无负荷时，不得在高压侧装设补偿装置。 4、降损和调压相结合。以降损为主，兼顾调压。这是针对供电半径较长，分支较多，负荷比较分散，自然功率因数低的线路。这种线路负荷率低，线路的供电变压器多工作在空载或轻载的工况下，线路损耗大，若对此线路进行补偿，可提高线路的供电能力。 二、无功补偿容量的确定 1、高压补偿容量：变电站内按主变压器容量的10%-15%配置，线路补偿按照15%配置； 2、低压集中补偿容量：按变压器容量的20%-40%配置； 3、就地补偿容量：一般按电动机功率的25%-40%。 三、无功补偿回路数的确定 在补偿容量确定的情况下，补偿的回路数分得越多，每一回路的补偿容量越小，补偿的效果越好，但投资越大，设备的造价越高，产品的性价比越差。同时电容器的分组数越多，与系统发生谐振的几率越大。 通常根据最小负荷波动特点确定单支路补偿的容量，从而确定补偿回路数。0.4kV系统的户外补偿箱一般选择2-4个回路，户内补偿柜一般选择4-10个回路，高压补偿一般1-4回路，补偿回路数越多，在存在谐波的情况下与系统产生谐波谐振的几率越大。因此，在保证投切精度的情况下，以选择的回路数越少性价比越高。 四、选用电容器进行功率因数补偿的意义 采用电容器无功补偿具有管理维修方便，布置灵活，深入负荷中心，成本低廉等优点，低压电容器补偿被广泛应用，其重要意义有如下几点： 1、充分发挥发电机、变压器的装机容量的潜力，发电机、变压器只向负荷提供有功功率，而负荷所需的无功功率，则由电容器提供，电容器被看成是个无功电源。这样电源可只输送负荷所需的有功功率，从而减少线路有功损耗、线路导线截面积开关容量，从而节省投资。 2、无功补偿对减轻电压波动、改善电源质量有帮助。加入电容器补偿，可以减少线路无功功率的传输。当大型感性设备投入时，其冲击电流在线路上的压降减少，使电压波动的副值减少，从而改善电压质量。 3、采用电容器就地补偿后，对电动机的启动有好处，因为启动时无功就地由电容器供给，电网只有提供有功功率，线路电压降减少，电动机端电压提高，有利于电机的顺利启动。 4、采用电容补偿使功率因数提高，这样不但不会受到供电部门罚款，而且还可以得到奖励，直接获取经济效益。采用电容补偿，可使变压器装机容量减少，这样用户安装增容费减少，而按二部电价收取的固定电费部分也相应减少。 五、动态补偿和静态补偿的特点 静态补偿，是指补偿电容器不随无功功率的波动而实时跟踪投切，不但不实时投切，还要人为地延时投切，一般延时在40S以上。随着用电设备的投入或切除，电网所需的无功功率也随之变化，为了不使电容器投切过于频繁，造成投切元件损坏严重及电容器收到冲击次数过多，采取人为延时措施，待供电回路功率因数稳定地低于某一规定值后，再投入电容器。反之。当功率因数持续高于某一值，或出现向电网反送无功功率时，经延时后，上述现象没有改观再切除补偿电容器。静态补偿对用户在一段时间内的平均功率因数并无不良影响，也不影响供电部门对收费的影响，反而因避免频繁投切延长了执行元件及补偿电容器的使用寿命。另外，由于不随无功功率的波动而实时地进行投切，投切的执行元件采用接触器即能满足要求，从而减少补偿装置的造价，也方便对其维护。 动态补偿，是补偿电容器的投切要紧随负荷的无功功率的变化，不失时机的投切电容器，即进行实时跟踪补偿。为达到实时跟踪补偿的目的，从信号的检测到投切的执行要在10-20ms内完成。若采用电磁元件作执行元件，将无法满足快速投切要求。为达到此要求，采用