设负荷实际吸收的电流为 I (t ) ， 为了使输电线路上流过纯有功电流 I r (t ) ， 则需要在负荷端 接入一个无功补偿器，补偿器提供的电流为 I c (t ) ，则

  4.1 无功补偿发展历史 近 20 年来，世界各地（包括美国、法国、意大利、英国、俄罗斯、日本等国家）发生的由 于电压不稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故引起了各国的格外的重视。持续了短短 72 小时 的 8.14 美加大停电给美国造成了巨大的经济损失和社会影响。这次事故提醒人们，电网运行要 有足够的无功备用容量，无功不能仅靠远距离传输，在电力市场环境下，一定要制定统一的法规， 以激励独立发电商和运营商从维护总系统安全性的方面出发，提供充足的无功备用。在我国 也曾多次发生电压崩溃事故，如 1993 年和 1996 年南方电网的几次事故，这些事故都促使人们 采取各种措施以维持电网稳定。 早期的无功补偿装置是并联电容器和同步补偿器，多用在系统的高压侧进行集中补偿。至 今并联电容器仍是一种主要的补偿方式，应用场景范围广泛，只是控制器在不断的更新发展。同步 补偿器的实质是同步电机，当励磁电流发生改变时，电动机可随之平滑的改变输出无功电流的 大小和方向，对电力系统的稳定运行有好处。但同步补偿器成本高，安装复杂，维护困难，使 其推广使用受到限制。 随着近代电力电子技术的出现和发展，无功补偿技术也随之发展。在第一个工业用晶闸管 出现之前，电子半导体由于功率过小，在直流传动，交流传动，电磁合闸，交流不间断电源和 无功补偿等领域内始终没得到应有的推广使用。晶闸管的出现标志着电力电子技术的诞生， 并以此为起点，随着半导体制造技术和变流技术的发展，新型的电力电子器件不断问世，由此 引发了众多行业的变革，如交流变频调速技术的蓬勃发展。同样电力电子技术对无功补偿技术 也带来了新的发展锲机。 4.2 无功补偿技术和电力电子技术的结合 1．是作为投切电容器的开关。因为电力半导体开关的响应时间短(PS 级)，所以能选择 电容的投切角度，实现零电压投切，避免了涌流的产生，提高了电容器使用的可靠性和电力系 统的稳定性。现代并联电容器补偿装置中的输出回路就引进了该项技术。 2．是作为无功输出的调节开关。由于电力电子器件的高开关频率，使其能够方便地控制电 容器电流的导通角，以此来实现无功的连续调节，快速跟踪负载无功的变化。静止型无功补偿器 是其中的代表。 3．是引入电力电子变流技术，将变流器作为无功电源来调节无功的输入和输出，起到补偿 负载无功的作用。经常用的是静止调相机和有源滤波器。

  视在功率的减少可相应减少供电线路的截面与变压器的容量，降低供用电设备的投资。例 如一台 1000 千伏安的变压器，当负荷的功率因数为 0.7 时，可供 700 千瓦的有功负荷，当负荷 的功率因数提高到 0.9 时，可供 900 千瓦的有功功率。同一台变压器，因为负荷的功率因数的 提高而可多供 200 千瓦负荷，是相当可观的。 可见，因采用无功补偿方法后，电源输送的无功功率减少了，相应的也使电网与变压器中 的功率损耗的下降，来提升了供电效率。 由电压损耗计算公式

  就电容器组安装方法可分为：集中补偿、组合就地补偿(分散就地补偿)、单独就地补偿. （1）集中补偿 在高低压配电所内设置若干组电容器屏，电容器接在配电母线上，补偿供电范围内的无功 功率。对高低压配电所供电的所有负荷进行补偿。多安装于用户主变电所，作为用户的主要的 基础补偿。用于平衡全厂的无功容量。 （2）组合就地补偿(分散就地补偿) 电容器接在高压配电装置或动力箱的母线上，对此动力箱供电的电器设备做无功补偿。 多安装于用户车间变电所或车间动力箱，是用户的重要补偿方式。用于平衡车间内部的无功容 量。 （3）单独就地补偿 将电容器装于箱内，放置在电动机附近，对其单独补偿。电容器直接接在电动机端子上或 保护设备末端，一般不需要电容器用的操作保护设备，称为直接单独就地补偿。经常操作者， 采用接触器；非经常操作者，采用空气断路器同时启动被补偿设备；高压电容器直接单独就地 补偿，宜采用真空开关。不采用控制设备，由电动机控制开关操作，但电容器一定要采用内装熔 丝或另装熔断器。采用控制设备，多用于降压起动或有可逆运行等有特殊操作要求的电动机。 是用户大型用电设备的重点补偿。

  把具有容性功率负荷的装置与具有电感性功率负荷并联接同一电路，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相互补偿。 无功补偿的作用和原理可由图 1．1 来解释：

  图 1.1 无功补偿原理 设电Байду номын сангаас性负荷需要从电源吸取的无功功率为 Q ，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为

  摘要：近年来，电力负荷增长迅速，造成电力供应紧张的现象，部分省市甚至会出现拉闸限电， 这对供电公司来讲，尽可能提高输配电设备的能力显得很重要；电力用户对电能的质量发展要求 逐步的提升；减少电费开支、降低生产所带来的成本始终是电力用户一个目标。这些都对提高功率因数提 出了迫切的要求。 功率因素是反映电源输出的视在功率有效利用程度的一个基本概念，是用电设备的一个重 要指标。提高用户的功率因数，对于提高电力运行的经济效益与节约电能都具备极其重大意义。 由于目前我国在配网中普遍采用的变电所低压母线集中补偿和配电变压器低压侧集中补偿 等方式，不能补偿低压电网中大量的无功损耗。本文针对低压网的特点，从工程实际出发，提 出了低压线路无功补偿方式及灵敏度分析法与无功分量直接分析法两种计算方式，以确定补偿 电容的最佳安装的地方和容量，并讨论了实际应用中电容器的在线动态控制。计算表明，在低压 线上投入无功补偿后，大幅度的降低了线损，经济效益显著，可以推广采用。 电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设 备提供对应的无功功率，导致电网中出现大量的无功电流。无功电流产生无功功率，给电网带 来额外负担且影响供电质量。因此采用无功补偿，提高功率因数、节约电能、减少运行的成本、 提高电能质量是很有效的措施。本文对无功补偿的种类、特点、作用以及实际应用中所产生的 经济效益等进行了论述。

  3.1 常用补偿方式 提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。因此，影响功率因数的主 要因素有三种，一是异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备；二是供电电压超出 规定范围也会对功率因数造成很大的影响；三是电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁 化无功功率造成一定的影响。 针对影响功率因数的一些重要的因素，要寻求一些行之有效的、能够使低压电网功率因数提 高的一些实用方法，使低压电网可以在一定程度上完成无功的就地平衡，达到降损节能的效果。常采用地方 [1] 式有三种： 随机补偿、随器补偿、跟踪补偿 。 (1) 随机补偿，是指将低压电容器组与电动机并联，经过控制、保护设施与电机共同投切。 随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补偿励磁为主，此种方式可较好的限制用电单位的

  可知，采用无功补偿方法后，因通过电力网无功功率的减少，降低了电力网中的电压损耗， 提高了用户处的电压质量。 并联电容器的无功补偿作用和原理，也可以用图 1.2 加以说明。

  图 1.2 并联电容器的补偿电流向量图 图中的用电负荷总电流 I 能分解为有功电流分量 I P ，和无功电流分量 I Q (电感性的)。 当并联电容器投入运行时，流入电容器的容性电流 I C 与 I Q 方向相反，故可抵消一部分 I Q 使电 感性电流分量 I Q 降低为 I Q  I Q  I C ， 总电流由 I 降为 I ， 功率因数也由 cos 提高到 cos 。 这时，负荷所需的无功功率全部由补偿电容供给，电网只需供给有功功率。 根据有功电流 I R (t ) 与无功电流 I X (t ) 的定义， 还可以用图 1.3 理解电力系统中无功补偿的 作用与原理。

  无功负荷。 随机补偿地优点是：用电设备正常运行时，无功补偿投入；用电设备停止运补偿装置也退出， 不需要频繁调整补偿容量。更具有投资少、占位小、配置灵活、维护简单方便、事故率低等优 点。为防止电机推出时产生自激过电压，补偿容量一般不大于电机的空载无功。 (2) 随器补偿，是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压 器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变 空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比 例很大，因此导致电费单价的增加，因此导致电费单价的增加。 随器补偿的优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无 功基荷，是该部分的无功就地平衡，来提升配电变压器利用率，降低无功网损，提高用户的 功率因数，改善用户的电压质量，具有较高的经济性，是目前无功补偿最有效的方法之一。 (3) 跟踪补偿，是指以无功补偿投切装置作为控制保护设施，将低压电容器组补偿在大用 户 0.4kV 母线上的补偿方式，适用于 100kVA 及以上的专用配变电用户。 跟踪补偿的优点是：可较好的跟踪无功负荷的变化，运行方式灵活，补偿效果好，但是费 用高，且自动投切装置较随机、随器补偿的控制保护设施复杂，如有任一元件损坏，则可导致 电容器不能投切。且一般适用于大容量大负荷的配变。 上述三种补偿方式均可对特定种类无功负荷实现“就地平衡”的无功补偿，降损节约能源的效果 好。

  因此，提高功率因数，减少无功功率在配电网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿、就地平 衡。按照“分级补偿，就地平衡”的原则，为了鼓励电力客户实现无功功率的就地平衡， 《供电 营业规则》第四十一条对用户应达到的功率因数做出了明确的要求，并通过《功率因数调整电 费管理办法》加以经济鼓励。但在日常工作中，仍然发现有很多客户不能够达到规定的标准。即 造成了电力客户既多支出电费，又影响了电网安全和电能质量。2011 年国网公司对电力用户无 功管理现在的状况的调查研究报告数据反映出不达标的客户三分之二以上， 无功管理急需完善和改进。 1.2 功率因数的概念 功率因数的大小是与电路的负荷性质有关的，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功 率因数为 1，一般具有电感或电容性负载的电路，功率因数都小于 1。功率因数是电力系 统的一个重要技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个常用系数。功率因数 低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，以此来降低了设备的利用率，增加了供电 线路损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数就有一定的标准要求。

  经常用的是静止调相机和有源滤就地补偿与集中补偿的技术经济分析51电容补偿在技术上应注意的问题1防止产生自励采用电容器就地补偿电动机断电后电动机在惯性作用下继续运行此时电容器的放电电流成为电动机的励磁电流如果电容过补偿就可使电动机的磁场得到自励而产生电压因此为防止产生自励规程规定电容电流不大于09倍的励磁电流在选用电容时一定要注意

  关键词: 低电压；无功补偿；节电技术；功率因数；经济效益 论文类型：调研报告

  1.1 电力客户功率因数的现状 在数值上，功率因数就是有功功率和视在功率的比值，既 cosΦ =P/S。要提高功率因数， 就必须尽可能地减少无功功率在使用的过程中的消耗。 功率因素提高后，能够大大减少输送电流，减少设备的成本，提高设备资源的利用率，减少资 源的浪费。 而功率因数降低，会使线路的电压损失增加，结果负载端的电压下降，极度影响电 动机、空调及其它用电设备的正常运行。尤其是在用电高峰季节，功率因数太低，会出现大面 积的电压偏低，对工业生产带来很大损失，并极度影响居民的正常生活。 在配电网络中， 电力客户消耗无功功率约占 55%～65%， 其余的无功功率是消耗在配电网中。

  这里的 I c (t ) 就是无功电流 I X (t ) ，这就是电力系统中进行无功补偿的要点。这是完全的补 偿，线路上的电流 I r (t ) 是为产生负载实际功率(平均功率)而携带能量最小的电流，因而在线路 上造成的损失是最小的。此时， I r (t ) 的波形和 U (t ) 相同，即电压和电流的相位相同。 2.2 无功补偿的意义 通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、 电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。 （1） 减少电力损失， 一般工厂动力配线依据不同的线路及负荷情况， 其电力损耗约 2%--3% 左右，使用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。 （2）改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电 容可改善功率因数提高二次侧电压。 （3）延长设备寿命。 改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开 关等机器设备和线路容量负荷降低，因此能降低温升增加寿命（温度每降低 10℃，寿命可 延长 1 倍） （4）最终满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因为功率因数过低而产生的罚款。