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煤矿配电网两阶段无功补偿优化配置方法_单亚峰

第35卷第2期辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2016年2月

Vol.35 No.2 Journal

of Liaoning Technical University （Natural Science ） Feb. 2016 收稿日期：2015-05-05

作者简介：单亚峰（1968-），男，内蒙古赤峰人，硕士，副教授，主要从事计算机测控技术及应用方面的研究. 本文编校：朱艳华

单亚峰,李天元,孟祥云.煤矿两阶段无功补偿优化配置方法研究[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2016,35(2):145-149.

doi:10.11956/j.issn.1008-0562.2016.02.007

SHAN Yafeng, LI Tianyuan, MENG Xiangyun.The two stage optimization of reactive power compensation method research in the coal mine[J].Journal of Liaoning Technical University(Natural Science),2016,35(2):145-149. doi:10.11956/j.issn.1008- 0562.2016.02.007

煤矿配电网两阶段无功补偿优化配置方法

单亚峰1，李天元1，孟祥云2

（1.辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛 125105； 2.国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司，辽宁锦州 121000）

摘要：针对煤矿配电网无功优化存在的问题，综合考虑煤矿配电网负荷特点以及传统无功补偿装置的优缺点，提出利用静止无功发生器SVG 以及电容器组配合实现配电网无功优化的两阶段无功优化方法.两阶段分别以有功网损最小和电压谐波畸变率最小为目标，根据灵敏度法确定补偿位置，运用改进的粒子群算法进行无功补偿容量的优化配置.研究结果表明：配电网的有功损耗明显下降，电压水平明显改善，为配电网无功优化提供了一种灵活高效，易于实现的有效方法.

关键词：灵敏度分析；两阶段；粒子群算法；无功补偿；静止无功发生器

中图分类号：TD 712.5 文献标志码：A 文章编号：1008-0562(2016)02-0145-05

Two stage optimization of reactive power compensation

method in coal mine

SHAN Yafeng 1, LI Tianyuan 1, MENG Xiangyun 2

(1. College of Electrical and Control Engineering, Liaoning Technical University, Huludao 125105, China; 2. State Grid Electric Power Company of Liaoning Province Power Company in Jinzhou, Jinzhou 121000, China) Abstract Considering the advantages and disadvantages of the traditional reactive power compensation device and static var generator as well as the coal mine load characteristics, this paper put forward two stages of reactive power optimization method which is bases on static var generator SVG and capacitor for reactive power optimization of distribution network. Two stages of reactive power optimization method is respectively based on active network loss and voltage deviation as objective function. The positions and capacity of compensation is determined by the sensitivity method and the improved PSO. The calculation results of the actual power system show that the loss of distribution network and voltage levels improved significantly. And the method is flexible, efficient, and easy to implement.

Key words: sensitivity analysis; two stages; PSO; reactive power compensation; SVG

0 引言

随着煤矿开采深度的增加和机械化程度不断提高，大功率设备随之增多导致煤矿用电负荷不断增加，造成煤矿供配电系统电压偏低严重.除此之外，煤矿供电系统往往处于配电网的末端，电压不稳定.所以需要对煤矿供电系统进行无功优化补偿[1]，不

仅可以降低网络损耗提高电压质量，保证设置正常运行，还可以节能省电，降低采煤成本.

传统的无功优化补偿[2]采用一次优化补偿计算，计算结果的电压往往偏高，影响设备的使用寿命.此外，电容器组不能连续调节，在投切的过程中容易产生过补偿或欠补偿的情况[3].

综合考虑上述问题及煤矿的经济效益，提出利

辽宁工程技术大学学报（自然科学版）第35卷

146 用静止无功发生器SVG 以及电容器组配合实现配电网无功优化的两阶段无功优化方法，并用改进的

粒子群算法（PSO ）求解无功补偿容量.

第一阶段以有功网损为目标无功优化配置电容器组；第二阶段以电压偏离为目标，进行SVG 补偿容量优化配置，使得节点电压稳定在一定范围内.

1 补偿装置选址

煤矿电力系统网络规模大，节点多，不能进行一一补偿[4]，故需先确定无功补偿位置.即先选出对提高电能质量最有效的补偿点，以减少计算量，提高计算准确度.本文采用灵敏度法[5]

选择无功补偿位置.节点电压无功灵敏度系数为

-1

1UQ U Q S Q U ?????

===??????

L ，

式中，S UQ (i ,j )为节点电压对无功的灵敏度值；U 为节点电压，kV ；Q 为注入节点的无功功率，kvar ；L -1为V -Q 灵敏度矩阵，其值越小，系统越稳定.通过计算矩阵中每列元素之和，得到每个节点进行无功补偿后对整个系统电压的影响程度，选择其中较大的M 个节点作为无功补偿位置.

2 建立两阶段补偿容量优化模型

选取补偿位置后需要对补偿容量进行优化配置以达到最优的补偿效果.传统无功补偿优化结果中节点电压往往靠近电压上限[6]，不利于矿井用电设备的使用寿命，故采用两阶段优化模型.第一阶段配置电容器组，以电压越限为约束，有功网损为目标函数进行优化求解.第二阶段为克服一阶段求解结果中电压偏高的缺陷，利用SVG 可连续调节的优点，增加以电压偏移最小为目标的SVG 容量优化模型，提高优化后系统节点电压的质量. 2.1 电容器组优化配置模型

输电网中的常用控制变量包括发电机端电压、变压器分接头位置、补偿电容器组数等[11].由于煤矿配电网络中通常只存在单个电源，因此煤矿配电网无功优化的数学模型将不考虑发电机，目标函数为

()

∑∈θ?+=

N j i ij

j i j i ij

loss U U U U

G P f ,221cos 2min ，式中，G ij

为节点i 、节点j 之间的电导；U i

和U j

为节点i 和节点j 的电压幅值；θij 为节点i 、节点j 之间的电压相角差；N L 为系统节点总数.

约束条件：

()()???

????

?=+=∑∑==N

j ij ij ij ij j i Li N

i ij ij ij ij j i Li B G U U Q B G U U P

11cos sin sin cos θθθθ ，式中，P L i 为负荷节点消耗的有功功率；Q L i 为负荷节点消耗的无功功率；ij B 为节点i 、节点j 之间的电纳；θij 为节点i 、节点j 之间的电压相位差.

控制变量约束： min max min max ,1,2,,,1,2,,tk tk tk T Cj Cj Cj C

T T T k N Q Q Q j N =???

=??""≤≤≤≤ ，式中，T tk 为变压器分接头；min tk T 、max tk T 分别为变压器分接头的最小值和最大值；Q C j 为无功补偿

容量.min Cj Q 、max Cj Q 分别为无功补偿容量的最小值和最大值；T N 、C N 分别为装有有载变压器的节点数和无功补偿装置的节点数.

状态变量的不等约束条件：

max min U U U i <<，

式中，U i 为节点的电压；min U 、max U 分别为电压

上、下界.

2.2 SVG 优化配置模型

运用SVG 无功补偿的同时能够滤除谐波的特点，选择合适的位置进行安装可以有效抑制电压闪变，提高电压稳定性，故在第一阶段优化配置的基础上，安装SVG 补偿设备来满足用电设备的电压要求.第二阶段以电压谐波总畸变率最小为目标的优化模型为

THD THDi

1THDi min 5,7,9,11,13,15n

i P P P h =?

=????==??

∑（），

第2期单亚峰，等：煤矿配电网两阶段无功补偿优化配置方法 147

式中，h i V 为h 次谐波电压的有效值；P THDi 为节点

i 的电压谐波总畸变率；P THDmax 为电压谐波总畸变

率的最大允许值；h 为谐波次数，h 取15次；基波电压有效值的标幺值为1.

3 补偿容量的优化算法

目前，国内外许多学者已经提出了多种无功优化的计算方法，一类是传统的数学规划方法，它们对初始值的选取及目标函数的连续、可微性要求较高；另一类是逐渐发展起来的人工智能方法[7]，取得了很好的效果.本文采用PSO 算法[8]进行无功优化.标准PSO 算法在求解无功优化问题时，容易发生早熟而陷入局部最优[9].因此，为了保持解的多样性引入共享度适应度技术和动态学习因子，求解无功补偿容量.

3.1 共享适应度技术

共享适应度技术是指更新粒子适应度时减小相似度高的粒子适应度值，从而保证种群的多样性.

定义共享适应度为

∑==

j j i i it i sh d

sh x f x f 1

()

()( ，

式中，)(i sh x f 、)(i it x f 分别为第i 个粒子的原始适应度和共享适应度；)(,j i d sh 为共享函数，定义为

,,1()0i j ch i j ch d d R sh d R λ?????

若其他

，式中，j i d ,为粒子i 和粒子j 之间的海明距离；λ为控制共享函数形状的参数；ch R 为小生境半径. 3.2 学习因子的动态调整

学习因子体现了粒子的社会学习能力和自我

学习能力，社会学习能力较大时，有助于种群的局部搜索，自我学习能力较大时，有助于粒子跳出局部最优解，搜索全局最优解.故采用动态调整策略，控制粒子的飞行速度与方向，提高解的收敛速度和精度.

学习因子的动态调整方式为

()

???

+?=+?=i i f k i i f k c k k

c c c c k k c c c 2max 2221max 111 ，式中，i c 1、f c 1分别为自我学习因子的初始值和最终值；i c 2、f c 2分别为社会学习因子的初始值和最终值；k c 1、k c 2分别为第k 次迭代的自我学习因子和社会学习因子；k 、max k 分别为算法的迭代次数、最大迭代次数.本文中，i c 1、f c 1、i c 2、f c 2分别取值为0.5、2.5、0.5、2.5.

3.3 两阶段无功补偿设备优化配置的基本步骤为更清楚地表示采用改进粒子群算法的两阶段优化过程，算法优化流程见图1.

图1 算法优化流程

Fig.1 flow chart of algorithm optimization

两阶段无功补偿优化配置的计算流程即先根据网络各支路参数，计算各个节点的灵敏度值，选取其中灵敏度最高的M 个节点为电容器组的补偿位置，然后确定第一阶段的初始化种群中每个粒子包含控制变量电容器组的补偿容量及调压变压器档位，通过潮流计算得到相应种群的状态，种群个体评价以计算所得的有功网损最小为标准；第二阶段的种群中每个粒子的控制变量为SVG 补偿容量，通过计算优化使电压偏差为最小.

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148 4 算例

以图2所示的林南仓煤矿10 kV 井上井下供电系统简化节点图为例.

图2 林南仓煤矿供电系统简化节点

Fig.2 linnancang coal mine pow er supply system diagram

图2中共28个节点，负荷节点电压允许范围0.95～1.05（节点1为平衡节点），最大负荷为39.835MW+j25.858Mvar ，最小负荷为28.172MW+ j17.533Mvar.计算时采用标幺制，系统基准容量取100 MVA. P THDmax 取5%.

改进的PSO 参数设置：种群规模为 40，最大迭代次数为 100，偏好因子的取a 值为7.01=w ，

3.02=w .

4.1 补偿结果

为避免灵敏度法选点过程中同一支路重复补偿，在第一阶段配置电容器组时根据灵敏度法选取灵敏度较大的节点2、节点5、节点9、节点11为电容器组补偿节点，补偿容量见表1.

表1 电容器组配置位置及容量

Tab.1 capacitor configuration location and capacity

电容器组容量

节点最大负荷最小负荷 2 0.045 8 0.047 4 5 0.063 6 0.035 6 9 0.060 7 0.044 3 11

0.068 7

0.049 3

第二阶段以负荷变化较大并呈不确定性的节点11为SVG 补偿节点.优化结果为0.094 5.综合考虑支路谐波含量以及经济因素，采用SVG 与FC 滤波支路混联方式对支路进行补偿.SVG 容量稍大于

FC 容量.SVG 取0.05，FC 取0.045.

4.2 补偿结果分析比较

无功优化前与无功优化后第一阶段、第二阶段

的有功损耗见表2.

表2 优化前后的有功网损

Tab.2 active power loss before and after optimization

优化后有功损耗负荷优化前有功损耗

第一阶段第二阶段最小负荷0.022 3 0.015 6 0.014 2 最大负荷

0.041 9

0.027 2

0.024 5

根据表2可以看出，实施无功优化第一阶段、

第二阶段后，网络的有功损耗均减少了，而且采用第二阶段后的有功损耗下降更多.

利用改进PSO 方法对SVG 进行优化配置后，系统节点电压最大畸变率由8.652%降低到4.473 %，符合最大电压畸变率不超过5%的要求[10]，改善了系统的运行条件.特别是节点11安装SVG 后效果最为明显.根据表3可以看出不仅降低了电压最大畸变率，还抑制了系统与电容器之间的谐波放大.

表3 节点11总谐波畸变率比较

Tab.3 comparison of total harmonic distortion

rate of node 11

阶段

电压谐波总畸变率/%

优化前 8.652 第一阶段 9.763

第二阶段 0.9

5 结论

计及静止无功发生器SVG 的两阶段无功优化补偿方法比传统投切电容器组进行无功优化补偿具有更好的电压稳定性.先用灵敏度法确定补偿位置并采用PSO 进行无功优化，有效的提高了电压质量，减小了系统有功损耗.对林南仓煤矿电力系统进行无功优化补偿配置，获得了理想的补偿效果，是一种高效可行的补偿方法. 参考文献：

[1] 张勇军,刘瀚林,朱心铭.地区电网感性无功补偿优化配置方法[J].电

网技术,2011,35(11):141-145.

ZHANG Yongjun,LIU Hanlin,ZHU Xinming.Optimal configuration of inductive reactive power compensators in regional power network[J]. Power System Technology,2011,35(11):141-145.

第2期单亚峰，等：煤矿配电网两阶段无功补偿优化配置方法149

[2] 王少杰,罗安,帅智康,等.采用专家决策的混合型无功补偿器[J].高电

压技术,2010,36(3):769-774.

WANG Shaojie,LUO An,SHUAI Zhikang,et al.Hybrid var compensator using smart decision-making aided expert[J].High Voltage Engineering, 2010,36(3):769-774.

[3] 刘铭.中国煤矿最大容量SVC在同煤麻家梁矿的应用[J].辽宁工程技

术大学学报(自然科学版),2013,32(3):305-310.

LIU Ming.Application of maximum capacity SVC at Majialiang coal mine in Datong[J].Journal of Liaoning Technical University(Natural Science),2013,32(3):305-310.

[4] 张秀凤.基于PSASP的同煤电网最优潮流分析[J].辽宁工程技术大学

学报(自然科学版),2014,33(4):564-567.

ZHANG Xiufeng.Optimal power flow analysis on Datong coal mine grid based on PSASP[J].Journal of Liaoning Technical University (Natural Science),2014,33(4):564-567.

[5] 高慧敏,章坚民,江力.基于二阶网损无功灵敏度矩阵的配电网无功补

偿选点[J].电网技术,2014,38(7):1 979-1 983.

GAO Huimin,ZHANG Jianmin,JIANG Li.Optimal location of reactive power compensation for distribution network based on second order loss-reactive power sensitivity matrix[J].Power System Technology, 2014,38(7):1 979-1 983.

[6] 张之昊,武建文,李平,等.应用于农村配电网的测量点与补偿点分离式

无功补偿设备及其优化配置[J].电工技术学报,2015,30(2):205-213.

ZHANG Zhihao,WU Jianwen,LI Ping,et al.Reactive power compensation and its optimal allocation with measurement part and

compensation part separated in rural power grid[J].Transactions of China Electrotechnical Society,2015,30(2):205-213.

[7] 崔挺,孙元章,徐箭,等.基于改进小生境遗传算法的电力系统无功优化

[J].中国电机工程学报,2011,31(19):43-50.

CUI Ting,SUN Yuanzhang,XU Jian,et al.Reactive power optimiz-ation of power system based on Iimproved niche genetic algorithm[J].

Proceedings of the CSEE,2011,31 (19):43-50.

[8] 张庭场,耿光飞.基于改进粒子群算法的中压配电网无功优化[J].电网

技术,2012,36(2):158-162.

ZHANG Tingchang,GENG Guangfei.Reactive power optimization for medium voltage distribution network based on improved particle swarm optimization[J].Power System Technology,2012,36(2):158-162.

[9] 邱威,张建华,刘念.自适应多目标差分进化算法在计及电压稳定性的

无功优化中的应用[J].电网技术,2011,35(8):81-87.

QIU Wei,ZHANG Jianhua,LIU Nian.A self-adaptive multi-obj-ective d ifferential evolution algorithm for reactive power optimization consider ing voltage stability[J].Power System Technology,2011,35(8):81-87. [10] RICHARDS G G,YANG H.Distribution system harmonic worst case

design using a genetic algorithm[J].IEEE Trans on Power Delivery, 1993,8(3):1 484-1 491.

[11] VARADARAJAN M,SWORUP K S.Solving multi-objective optimal

powerflow using differential evolution[J].IETGeneration,Transmission & Distribution,2008,2(5):720-730.

供配电系统无功补偿方案的选择

0引言韶钢新一钢供电系统负荷存在多样性，无功功率消耗大，自然功率因数低，谐波大。因此解决好电网的无功功率补偿和谐波治理问题，对于提高炼钢供配电系统电能质量、保证设备安全运行、节能降耗、充分利用电气设备的出力等具有重要的意义。 1无功补偿 1.1无功补偿作用在炼钢供配电系统中，电动机、变压器等设备是无功功率消耗大户，电力线路、变频器、气体放电电灯、电焊机、空调及其它大多数设备也都是无功功率消耗户。如果所需要的无功功率由外部供电网络经过长距离传送，通常不合理也不可能。如果这些所需要的无功功率不能及时得到补偿，对炼钢供电系统电能质量就会造成严重影响。无功功率补偿作用有：（1）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。（2）提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减小功率损耗。（3）减少线路损失，提高电网的有功传输能力。（4）降低电网的功率损耗，提高变压器的输出功率及运行经济效益。（5）降低设备发热，延长设备寿命，改善设备的利用率。（6）高水平平衡三相的有功功率和无功功率。1.2无功补偿方法及原则配电网中常用的无功补偿方式包括：在高低压配电线路中分散安装并联电容器组；在配电变压器低压侧和车间配电屏间安装并联电容器以及在单台用电设备附近安装并联电容器(就地补偿)等。目前，常采用的无功补偿方式有就地无功补偿、分散无功补偿和集中无功补偿。就地无功补偿采用电容器直接装于用电设备附近，与其供电回路相并联，常用于低压网络；分散无功补偿常采用高压电容器分组安装于电网的10kV和6kV配电线路的杆架上、公用配电变压器的低压侧、用户各车间的配电母线上，达到提高电网的功率因数、降低供电线路的电流、减少线损的目的；集中无功补偿采用变电站或高压供电电力用户降压变电站母线上的高压电容器组，也包括集中装设于电力用户总配电高低压母线上的电容器组，其优点是有利于控制电压水平，且易于实现自动投切，利用率高，维护方便，能减少配电网、用户变压器及专供线路的无功负荷和电能损耗，但是不能减少电力用户内部各条配电线路的无功负荷和电能损耗。根据P＝S cosφ，当功率因数cosφ＝1时，有功功率P等于变压器的视在功率S，而当功率因数为0.6～0.7时，如不进行补偿，供电变压器的效率就很难提高，如1000kVA的变压器仅能带600~700kW的有功功率。供配电系统无功补偿方案的选择刘火红，陆吉利，李权辉，左文瑞（宝钢集团广东韶关钢铁有限公司炼钢厂，广东韶关512123）摘要：介绍无功补偿的作用、方法及原则，分析炼钢供配电系统负荷性质及无功补偿的必要性，并提出各供配电系统的无功补偿方案。关键词：负荷；无功补偿；功率因数 Selection of Reactive Power Compensation Scheme for Distribution System LIU Huo-hong,LU Ji-li,LI Quan-hui,ZUO Wen-rui (Steel Plant of Guangdong Shaoguan Iron&Steel Co.,LTD of Baosteel Group,Shaoguan512123,China) Abstract:The function,method and principle of reactive power compensation are introduced.The nature of the supply load and distribution system of steel making and the necessity of reactive power compensation are analyzed.The reactive pow-er compensation programs of the power supply and distribution system are proposed. Keywords:load;reactive power compensation;power factor 作者简介：刘火红（1972-），三电主管，电气工程师，从事电气自动化管理工作。收稿日期：2013-10-15 电力专栏 89 2014 自动化应用3期

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

无功补偿及电能计算

摘要：分析了工矿企业采用无功补偿技术的必要性，介绍了无功补偿方式的确定及补偿容量的计算方法，并论述了加强无功补偿装置管理、提高运行效率应注意的问题。关键词：无功补偿；技术管理；工矿企业 1 前言供电部门在向用电单位（以下简称用户）输送的三相交流功率中，包括有功功率和无功功率两部分。将电能转换成机械能、热能、光能等那一部分功率叫有功功率，用户应按期向供电部门交纳所用有功电度的电费；无功功率为建立磁场而存在并未做功，所以供电部门不能向用户收取无功电度电费，但无功功率在输变电过程中要造成大量线路损耗和电压损失，占用输变电设备的容量，降低了设备利用率。因此，供电部门对输送给用户的无功功率实行限制，制订了功率因数标准，采用经济手段———功率因数调整电费对用户进行考核。用户功率因数低于考核标准，调整电费是正值，用户除了交纳正常电费之外，还要增加支付调整电费（功率因数罚款）；用户功率因数高于考核标准，调整电费是负值，用户可以从正常电费中减去调整电费（功率因数奖励）。用电设备如变压器、交流电动机、荧光灯电感式镇流器等均是电感性负荷，绝大多数用户的自然功率因数低于考核标准，都要采取一些措施进行无功补偿来提高功率因数。安装移相电力电容器是广大用户无功补偿的首选方案。 2 无功补偿的经济意义 2．1 提高输变电设备的利用率有功功率

10kV配电网无功补偿技术的应用和要点

10kV配电网无功补偿技术的应用和要点发表时间：2018-11-13T19:04:56.750Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：单颖 [导读] 摘要：10kV电网运行过程中，存在电能损耗过大的情况，选择合理的无功补偿方式，能够使配电网线路电能损耗大大降低，从而使配电网的运行更好的满足生产和生活需要，更好的保障电网的安全运行，提高了电力企业的经济效益，值得进行推广。 (保定电力职业技术学院河北保定 071051) 摘要：10kV电网运行过程中，存在电能损耗过大的情况，选择合理的无功补偿方式，能够使配电网线路电能损耗大大降低，从而使配电网的运行更好的满足生产和生活需要，更好的保障电网的安全运行，提高了电力企业的经济效益，值得进行推广。关键词：10kV配电网；无功补偿技术；应用；要点引言当前社会发展迅速，人们对电能的依赖程度不断增加，保证电能供应质量，关系着供电单位的外在形象以及经济效益的增长。无功补偿可保证电气设备的正常运行，降低给有功功率造成的不良影响，降小配电网线损的同时，保证供电质量，因此，供电单位应做好无功补偿技术的研究，保证配电网安全稳定运行，为人们的生产生活提供优质的电能，满意的服务。 1无功功率及补偿原理配电网中的功率分为有功功率、无功功率与视在功率，其中有功功率指做功消耗的功率，视在功率是有功功率与无功功率的向量和。为加深对无功补偿的理解，在探讨无功补偿原理之前，有必要对配电网中无功功率进行分析，以正确认识无功功率存在的客观性与必要性。 1.1无功功率众所周知，配电网中存在电流与磁场间的转换，电气设备中用于建立与维持磁场的电功率，即为无功功率。无功功率不对外做功，但是维持电气设备及配电网正常运行的重要功率，例如，变压器线圈产生的磁场、电动机转子磁场，都需要从电源中获得无功功率加以维持。考虑到配电网中电磁间的转化复杂，配电网提供的无功功率无法满足负荷要求，因此，需应用专业技术对无功功率进行补偿，确保用电设备在额定功率状态下工作。 1.2无功补偿原理无功补偿的原理为：将感性功率负荷和容性功率负荷装置并联接入到同一电路中，当感性负荷释放能量时，容性负荷会吸收释放的能量，反之，感性负荷会吸收容性负荷释放的能量，这样能量便在两者之间相互交换，最终实现无功补偿的目的。 1.3无功补偿原则配电网无功补偿是一项专业性较强的工作，为实现更好的补偿效果，供电单位应注重遵守以下原则：全面规划原则。设计与构建配电网时，应做好充分的调查，认真考虑配电网负荷情况，以及所用电气设备数量、类型等内容，将无功补偿纳入设计工作的重点，对无功补偿进行全面规划。如此才能在保证配电网建设工作稳步推进的基础上，更好的投入运营。合理布局原则。配电网无功补偿时，还应注重合理性，既要考虑补偿位置选择的合理性，又要保证补偿装置、补偿容量选择的合理性。分级补偿原则。对配电线路无功补偿方案进行充分的论证，分析影响无功补偿的因素，从经济投入，实施难易程度上加以权衡，确定最佳的分级补偿方案。就地平衡原则。配电网无功补偿时，应注重遵守就地平衡原则，提高补偿质量的同时，降低给配电网正常运行的影响。 210kV配电网运行现状分析目前，城市和农村中10kV配电网的覆盖率非常高，但是在运行过程中，10KV配电网却存在许多问题，比如供电能力不足、损耗过大，不能解决这些问题和矛盾，就会影响正常的经济和生活，以下对10kV配电网的运行情况进行分析。 2.110kV配电网出现的问题目前，10kV配电网在实际运行过程中，出现的主要问题包括:(1)10kV配电网运行设备落后，不能满足实际工作和生活中所需的电力要求，超负荷运行的情况频频出现，因此10kV配电网电能损耗特别大。(2)10kV配电网到达用户端的的电压很低，原因是供电线路过长、线路设计不合理。(3)10kV配电网的网点单一，变电所位置不合理。 2.210kV配电网电能损失大的原因实际运行过程中，10kV配电网存在的问题包括:无功损耗大、电压低、线路损耗过高、电网容量低等，以上问题会引起10kV配电网的线路和设备电力损耗，使生产和生活都造成不便，电力企业效益受到影响。 310kV配电网无功补偿技术的应用方式无功补偿技术在配电网中应用，可以使线路损耗大大降低，是一种高效节能的配电网施工方法。目前无功补偿技术在配电网中的应用方式包括:(1)变电站集中配网;(2)低压分散无功补偿;(3)用户终端分散补偿以及杆上无功补偿。 3.1变电站集中补偿要想使输电网降低线路的损耗，供电网络无功功率取得平衡，可以对变电站进行集中补偿。集中补偿方法需要的设备有:并联形式的电容器、同步调相机和静止补偿器等。变电站采用集中补偿方法的作用是，对输电网和输电线路的功率因数进行改善，选择集中补偿，补偿需要的设备要安装在变电站的主干线路上。集中补偿的优势为，设备安装在变电站内，管理方便、设备维护方便，缺点是降低线路损耗的效果不明显。 3.2低压分散无功补偿低压分散无功补偿技术，指的是变压器电压低的一侧安装补偿设备，对电容器采用分散固定容量补偿，它能够避免电容器并联集中补充方式由于容量太大导致涌流太大的问题，同时还能增强配电网输供电能力，有效降低损耗，节能明显。分散补偿的优点是，电压负荷比较低时，可以减少变压器运行组数，避免补偿过量，同时设备应用简单，可以节省经济成本。缺点是操作需要人工进行投切，如果操作人员出现操作失误，就会发生补偿过量或者补偿不足的情况。 3.3无功功率就地补偿无功功率就地补偿指的是，把电力感应负载和电容器实施并联，这样就可以同电机运行和停止一起同步，电机在停止运行后，可以对电容器直接供电，这样就不用其他的供电方式。实际运行过程中，电机的无功由电容器直接供给。采用此种方法，优点是能量交换距离非

负荷计算及无功补偿

第三章负荷计算及无功补偿广东省唯美建筑陶瓷有限公司刘建川 3．1 负荷曲线与计算负荷负荷曲线（load curve ）是指用于表达电力负荷随时间变化情况的函数曲线。在直角坐标糸中，纵坐标表示负荷（有功功率和无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）日负荷曲线年负荷曲线年每日最大负荷曲线年最大负荷和年最大负荷利用小时数 3．1．2 计算负荷计算负荷是按发热条件选择电气设备的一个假定负荷，其物理量含义是计算负荷所产生的恒定温升等于实际变化负荷所产生的最高温升。通常将以半小时平均负荷依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据。 3．2 用电设备额定容量的确定 3．2．1 用电设备的一作方式（1）连续工作方式在规定的环境温度下连续运行，设备任何部份温升不超过最高允许值，负荷比较稳定。（2）短时运行工作制（3）断续工作制用电设备以断续方式反复进行工作，其工作时间与停歇时间相互交替。取一个工作时间内的工作时间与工作周期的百分比值，称为暂载率，即 *100%%100%0 t t T t t ε==+ 暂载率亦称为负荷持续率或接电率。根据国家技术标准规定，重复短暂负荷下电气设备的额定工作周期为10min 。吊车电动机的标准暂载率为15%、25%、40%、60%四种，电焊设备的标准暂载率为50%、65%、75%、100%，其中草药100%为自动焊机的暂载率。 3．2．2 用电设备额定容量的计算（1）长期工作和短时工作制的设备容量等于其铭牌一的额定功率，在实际的计算中，少量的短时工作制负荷可忽略不计。（2）重复短时工作制的设备容量 ○ 1吊车机组用电动机的设备容量统一换算到暂载率为ε=25%时的额定功率，若不等于25%，要进行换算，公式为：2Pe Pn ==Pe 为换算到ε=25%时的电动机的设备容量 εN 为铭牌暂载率

配电网无功补偿

配电网无功补偿发表时间：2018-04-16T09:30:22.227Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：田金文展瑞磊段其岳 [导读] 摘要：随着社会进步、科技的发展，电力企业在如何更好地满足用户不断提高的用电需求同时，还要对用户电网进行更全面的管理、监控，提高供用电的安全可靠性，保证用户设备和配电网的安全运行，降低能量损耗。（国网阳谷县供电公司山东聊城 252300）摘要：随着社会进步、科技的发展，电力企业在如何更好地满足用户不断提高的用电需求同时，还要对用户电网进行更全面的管理、监控，提高供用电的安全可靠性，保证用户设备和配电网的安全运行，降低能量损耗。在这个过程中，将有各种新技术、新设备发展起来，未来的无功补偿技术将会更加合理和经济有效。关键词：无功功率产生；无功补偿现状；发展趋势一、配电网无功功率的产生在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率，它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率，称为线路的充电功率，它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。电能的用户（负荷）在需要有功功率的同时还需要无功功率，其大小和负荷的功率因数有关；由此可见，无功功率在输、配电线、变压器中的流动会增加有功功率损耗，产生电压降落。二、低压配电网无功补偿的含义及现状低压配电网中的无功补偿是对低压配电网中的无功功率进行补偿的措施，旨在提高低压配电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善低压配电网的供电环境。低压配电网中的无功补偿通过选择合适的补偿方法和补偿装置，可以最大限度的减少低压配电网的损耗，使电网质量提高，减少电压波动和降低谐波，从而提高电压稳定性和电能质量。目前低压电网无功补偿普遍采取在配电房集中补偿、分散就地补偿和个别补偿三种方式。无功信号的采集使用单相信号，利用三相电容器进行三相共补：现在控制信号采集一般在单相上进行，这种方式不能满足三相负荷量在同一时间不同变化要求。三相共补偿方式适用于负荷主要是使用三相负载的地方，如工业开发区的工业用电。多采用集中补偿和就地补偿，即随机补偿。但对于当前的负载主要为居民用户，由于电源接入点不同和用电负荷不同，三相负荷很可能不平衡，各相无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。无功控制物理量多用电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。使用电容器容量大，且由多个电容器并列分组进行循环投切，投切开关多采用交流接触器，其缺点是响应速度较慢，在投切过程中会对电网和交流接触器的接点产生冲击涌流，影响电网质量降低交流接触器使用寿命。现价段低压配电网的无功补偿都不具备配电监测功能，依靠人为操作普遍存在时效性差的缺点，从而影响它的经济性和全安性。三、无功补偿的作用（一）提高用电户的功率因数，提高用电设备的利用率，降低用电成本；（二）装设静止无功补偿器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。（三）减少供电网络的有功损耗，提高线路的供电能力；（四）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；（五）在动态的无功补偿装置上，配置自动补偿调节器，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；四、无功补偿发展方向为适应当前社会发展，满足用电户负荷类型的要求和用电负荷的需求，提高补偿精度，减少欠补偿和过补偿情况发生，要做好低压电网的无功补偿从以下方法进行：（一）补偿方式 1、固定补偿与动态补偿相结合随着新技术，新设备的应用和发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，用电户要求的供电可靠性不断提高，因此单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态自动无功补偿技术能较好地适应负载变化。 2、稳态补偿与快速跟踪补偿相结合稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。 3、三相共补与分相补偿相结合随着人们的生产水平不断提高，大量的家用电器进入家庭，且多为单相用电设备，电网中三相不平衡的情况越来越多，导致控制开关跳闸情况频发，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大，目前还不能普及。因此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下日益广泛应用。（二）采用先进的投切开关种类 1、过零触发固态继电器其特点是动态响应快，在投切过程中对电网无冲击、无涌流，寿命较长，但有一定的功耗和谐波污染，目前运用比较普遍。 2、无涌流电容投切器无涌流电容投切器是无触点开关在电压过零时投入电容器，然后转接到专用接触器下运行，优点无涌流、不发热、节能、安全、寿命长。目前正在逐步推广应用，是无功补偿设备的发展趋向。 3、智能复合开关复合开关投切装置工作原理是先由可控硅在电压过零时投入电容器，然后再由磁保持交流接触器触点并联闭合，可控硅退出，电容器在磁保持继电器触点闭合下运行，既实现了快速投切，又降低了功耗。目前主要由于成本及可靠性原因应用较少。

工厂供配电系统无功补偿的作用与收益

工厂供配电系统无功补偿的作用与收益 1.无功补偿的基本原理在交流电路中，如果是纯电阻电路，电能都转化成了热能，而在通过纯容性或纯感性负载的时候，并不做功，也就是不消耗电能，即为无功功率。当然实际负载一般都是混合性负载，这样电能在通过负载时，就有一部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要补偿大量的无功功率，提供这些无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。而由并联补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。 S1为功率因数改善前的视在功率；S2为功率因数改善后的视在功率 2.无功补偿的效益 2.1 提高功率因数 2.1.1 基本原理在交流纯电阻电路中，负载中的电流IR与电压U同相位，纯电感负载中的电流IL滞后于电压90°，而纯电容的电流IC则超前于电压

90°，如图所示。可见，电容中的电流与电感中的电流相差180°，它们能够互相抵消。电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流I将滞后于电压一个角度φ，如果将并联电容器与负载并联，则电容器的电流IC将抵消一部分电感电流，从而使电感电流IL减小到IL'，总电流从I减小到I'，功率因数将由cosφ提高到cosφ'，这就是并联电容器补偿无功功率提高功率因数的原理（如图2）。由于电容器与电感性负载并联安装，所以，当电感性负载吸收能量时，正好并联电容器释放能量。而电感性负荷放出能量时，并联电容器却在吸收能量，能量在两者之间转换。即：电感性负载所吸收的无功功率，可由并联电容器所输出的 2.1.2 节省企业电费开支提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对用电企业的功率因数规定了最低数值（一般规定基数为cosφ=0.9），低于规定的数值，需要罚款多收电费，高于规定的数值，可奖励相应的减少电费。供电部门在收取电费时，按照行业标准规定：根据每月的实际功率因数，在高于或低于基数0.9时，按照规定的电价计算出当月的电费后，再按照上表所规定的百分数进行奖惩，增减电费。无功功率的节能对用户来说，就是最大可能的提高功率因数，减少无功计量，把实际功率因数保持在0.95以上，以降低电费。以我公司

无功补偿容量计算

无功补偿容量计算 Prepared on 22 November 2020

一、无功补偿装置介绍现在市场上的无功补偿装置主要分为固定电容器组、分组投切电容器组、有载调压式电容器组、SVC和SVG。下面介绍下各种补偿装置的特点。 1)固定电容器组。其特点是价格便宜，运行方式简单，投切间隔时间长。但它对于补偿变化的无功功率效果不好，因为它只能选择全部无功补偿投入或全部无功补偿切出，从而可能造成从补偿不足直接补偿到过补偿，且投切间隔时间长无法满足对电压稳定的要求。而由于光照强度是不停变化的，利用光伏发电的光伏场发出的电能也跟着光伏能力的变化而不断变化，因此固定电容器组不适应光伏场的要求，不建议光伏项目中的无功补偿选用固定电容器组。 2)分组投切电容器组。分组投切电容器组和固定电容器组的区别主要是将电容器组分为几组，在需要时逐组投入或切出电容器。但它仍然存在投切间隔时间长的问题，且分的组数较少，一般为2～3组（分的组数多了，投资和占地太大），仍有过补偿的可能。因此分组投切电容器组适用于电力系统较坚强、对相应速度要求较低的场所。 3)有载调压式电容器组。有载调压式电容器组和固定电容器组的区别主要是在电容器组前加上了一台有载调压主变。根据公式Q=2πfCU2可知，电容器组产生的无功功率和端电压的平方成正比，故调节电容器组端电压可以调节电容器组产生的无功功率。有载调压式电容器组的投切间隔时间大大缩短，由原来的几分钟缩短为几秒钟。且有载调压主变档位较多，一般为8～10档，每档的补偿无功功率不大，过补偿的可能性较小。因此分组投切电容器组适用于电力系统对光伏场要求一般的场所。

配电网无功补偿方式的优化选择

配电网无功补偿方式的优化选择发表时间：2011-12-31T10:12:35.030Z 来源：《时代报告》2011年11月下期供稿作者：邹雪莲 [导读] 电力系统无功分布是否合理，关系到电能质量的优劣，还影响电网运行的安全性和经济性。邹雪莲（重庆工贸职业技术学院，重庆 408000）中图分类号：TM769 文献标识码：A 文章编号：1003-2738（2011）11-0278-01 摘要：本文根据目前配电网中无功补偿的实际情况，简要分析了配电网中无功补偿装置在调节电压、降低电能损耗中所起的作用，提出了配电网中几种无功补偿方式，进行了经济技术优化比较，提出了相应的优化选择方式。关键词：配电网；无功补偿；优化选择一、概述随着国民经济的高速发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，电网负荷的不断增加，改变了网络结构和电源分布，造成无功分布的不合理，甚至出现局部地区无功严重不足、电压水平普遍较低的情况。电力系统无功分布是否合理，关系到电能质量的优劣，还影响电网运行的安全性和经济性。合理的无功补偿点的选择以及补偿方式的选择，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，降低有功网损。因此，解决好配电网络无功补偿的问题，对电网的运行安全和降损节能有着重要的意义。二、无功补偿的原则无功补偿的原则：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡。 1.总体平衡与局部平衡相结合：既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。 2.集中补偿与分散补偿相结合：要求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，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。 3.高压补偿与低压补偿相结合：以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。 4.降损与调压相结合针对线路长，分支多，负荷分散，功率因数低的线路。这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。 5.供电部门的无功补偿与用户补偿相结合：由于无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，得不到理想的效果。三、无功补偿装置在调节电压、降低电能损耗中所起的作用无功补偿的作用主要有以下几点：提高系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗，稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。 1.功率因数补偿，提高电压质量。工农业生产的用电设备多为电磁结构，功率因数较低，一般都会低于0.7以下，导致电网电压降低。加装并联电容器补偿装置就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流失的无功功率，降低网损，从而改善电压质量； 2.无功补偿调压，提高电压质量。变电站10KV母线无功集中补偿，主要是平衡输电网的无功功率，提高系统终端变电站的母线电压，补偿主变和高压线路的无功损耗。变电站10KV母线无功集中补偿容量和投切控制方式应考虑到满足主变自身的无功损耗和就近向配电线路前端输送无功，为主变有载调压维持系统电压稳定提供保障。四、配电网无功补偿方案及其经济技术优化比较 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，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，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，通常采用并联电容器组结合变压器有载调压共同调节。利用九区图配合调节来进行电压无功控制，是一种变电站电压无功控制的有效方法。然而操作上较为麻烦，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，会在某些区上产生振荡现象；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，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，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，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。 3.杆上补偿方式。采用 10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上进行无功补偿，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。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：补偿点宜少、杆上补偿不设分组投切、补偿容量不宜过大、保护方式应简化。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长配电线路，但是因负荷经常波动而该补偿方式是长期固定补偿，故其适应能力较差，应积极开发应用电容器组能自动投切的杆上无功补偿技术。 4.用户终端分散补偿方式。直接对用户末端进行无功补偿，将最恰当地降低配电网的损耗和维持配电网的电压水平的有效措施。对于企业和厂矿中的电动机，应

《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》

《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》第一章总则第一条为保证电压质量和电网稳定运行，提高电网运行的经济效益，根据《中华人民共和国电力法》等国家有关法律法规、《电力系统安全稳定导则》、信息来源：《电力系统电压和无功电力技术导则》、《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》等相关技术标准和管理规定，特制定本技术原则。第二条国家电网公司各级电网企业、并网运行的发电企业、电力用户均应遵守本技术原则。第二章无功补偿配置的基本原则第三条电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和负荷低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压）层无功平衡的重点是220kV 及以上电压等级层面的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。无功补偿配置应根据电网情况，实施分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，电网补偿与用户补偿相结合，高压补偿与低压补偿相结合，满足降损和调压的需要。第四条各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500（330）kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500（330）kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。第五条受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。第六条各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35kV～220kV变电站，在主变最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于0.95，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。第七条对于大量采用10kV～220kV电缆线路的城市电网，在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。第八条35kV及以上电压等级的变电站，主变压器高压侧应具备双向有功功率和无功功

分析关于10kv配电网的无功补偿技术

分析关于10kv配电网的无功补偿技术发表时间：2016-12-15T14:50:03.223Z 来源：《电力设备》2016年第19期作者：徐铭达 [导读] 10kv配电网是城市电力系统的重要组成部分，对促进城市经济发展具有重要的作用。（大庆市实验中学高三（5）班 163316）摘要：10kv配电网是城市电力系统的重要组成部分，对促进城市经济发展具有重要的作用。而无功补偿作为提高供电设备的使用效率，减少变配电设备的投资，同时减少了用电户电费支出，取得了良好经济效益的重要举措，其主要取决于配电网无功潮流分布是否趋于合理，这不仅关系到电力系统供电质量的优劣，而且还会影响到配电网运行的安全可靠性。关键词：10kv；配电网；无功补偿技术引言：近年来，随着我国经济的快速发展，配电网得到了快速的建设，但其中一些问题也逐渐凸显出来，如：设备投运率较低，进行无功补偿的设备较少，无功功率分布的不合理等等，这些都会供电企业和用户都带来了巨大的损失，因此，在目前电力短缺的情况下，解决好配电网无功补偿问题，对电网的安全和降损节能有着重要的意义。文章对配电网无功补偿技术相关问题进行了探讨。 1、无功补偿的作用分析配电网中存在大量的感性负荷，较容易出现功率因素偏低的现象，如不采取合理的功率因素补偿，将会造成不良影响。配电线路的无功补偿装置通过检测线路的功率因数和电压，自动投切电容器，从而改善功率因数，减少线路损耗、提高电压质量。主要表现在：第一，减少线路损耗。线路有功功率损耗算式为：Px=R（P2+Q2）/U2，减少无功功率输送将使功率损耗大大降低。第二，提高电网输送能力。根据视在功率与有功功率的关系：P=Scos￠，在视在功率一定时，功率因数越高，所输送的有功越大。第三，减少电压损失。当采用无功补偿后，使输送的无功功率Q减少，从而使电压损失减少，改善了电压质量。 2、10kV配网无功补偿技术简介配网线路的无功补偿技术全称为无功功率补偿，其是一种能够降低线路损耗，降低过大投资，能够实现获得高回报的一种配电网施工的技术方案。配网无功补偿技术主要有变电站集中配网方式，低压分散无功补偿方式和无功功率就地补偿三种方式。 2.1变电站集中补偿方式要降低输电网线路的电能损耗，平衡供电网络的无功功率，可以在变电站部门集中的进行补偿，这中补偿方式的主要装置包括并联形式的电容器、同步调相机以及静止的补偿器等装置，在变电站使用该种方式的主要作用是改善输电网和输电线路上的功率因数，采用这种补偿集中补偿的方式，相应的装置应该连接到变电站的主干线路之上，这种方式的优点在于设备在变电站内，管理相对容易、设备维护和更换较为方便，其缺点是降低配电网的线路损耗作用较小。 2.2低压分散无功补偿电网运行过程中采用这项技术，是在变压器的电压较低的一侧安装相应的装置，对电容器进行分散的固定容量的补偿，这种补偿方式克服了电容器并联的集中补偿方式中容量较大时的涌流过大的问题产生，并且能够有效的增大配电网输电和供电的能力，更好的降低线路损耗，节能效果良好。这种方式的优点在于能够在电压负荷较低时，可以相应的停运变压器的组数，防止过量的补偿，此外，这种方式使用的设备相对较为普遍，经济节约，投资回报较为的快速。缺点是需要人工频繁的投、切，这个过程中一旦工作人员操作不当或者掌握的时机不合适时，就会造成过量补偿或者补偿不够的现象。 2.3无功功率就地补偿这种补偿方式主要是将电力等感应负载旁和电容器进行直接的并联，与电机的运行与停止一起同开、同停，当电机停止工作之后，电机直接对电容器进行供电，而不再需要其他的供电方式供电。在实际的工作过程中，电机所需要的无功由电容器直接供给，这种方式的优点在于能量交换的距离相对较短，可以在很大程度上降低线路电能的损耗。在相同的运行条件，线路损耗和电流的大小呈正比，因此，采用无功功率就地补偿，降低损耗的效果最好，投资与产出效益比最高。 3、10KV线路无功补偿技术的应用 3.1确定最佳补偿度、安装位置的方法现阶段10kV线路中的无功补偿装置采用的一般是固定投入，以最大限度地减少配电线路的电能损耗作为出发点，确保无功补偿装置能够获得最佳效果，在分散补偿电容器线路位置的安装方面应该尽可能合理，一般来说无功补偿线路线路上安装电容器组数越多，相应的也就会受到越好的降损效果，值得注意的是所安装的电容器装置一般会受到成本的限制，从提高电容器组的补偿效益，减少无功补偿装置安装的投资方面考虑，布置的电容器组的点数不能够过多，一般按1——3个考虑即可。 3.2分散补偿容量确定方法对于10kV线路上安装的补偿并联电容器容量的确定，应该全面考虑线路布局，坚持最佳降损的原则，并且通过计算进行确定。一般可按各条分支线的负荷电流来计算补偿容量。如果10KV线路负荷均匀分布或者是接近均匀分布：需要安装1组电容器的时候，一般来说分散补偿容量应该线路平均无功功率的2/3；需要安装2组电容器的时候，一般来说每组的分散补偿容量应该为线路平均无功功率的2/5；需要安装3组电容器的时候，一般来说每组的分散补偿容量应该为线路平均无功功率的2/7；坚持最小网损的原则，那么每条10kV线路所需补偿的总容量应按一定比侧分配。需要安装1组电容器时，容量比为1/3：2/3；需要安装2组电容器时，容量比为1/5：2/5：2/5；需要安装3组电容器时，容量比为1/7：2/7：2/7：2/7。在实际10kV线路中，大多数时候线路负荷分布不均匀，所以说在进行分散补偿容量确定的时候，需要考虑实际线路负荷的分布情况，并且灵活运用上述方法进行分散补偿容量的确定。 3.3补偿位置的确定在10KV配电网中，无功补偿装置的安装位置决定着降低无功电流的效果是否理想，正确的确定无功补偿装置的位置能够最大限度的发挥无功补偿装置的补偿效果。在具体安装位置的选择上，应当秉承着就近原则，以降低主输电线上的无功电流为目的，就近平衡无功电

无功补偿常用计算方法

按照不同的补偿对象，无功补偿容量有不同的计算方法。（1）按照功率因数的提高计算对需要补偿的负载，补偿前后的电压、负载从电网取用的电流矢量关系图如图3.7所示： I 2r I 1 补偿前功率因数1cos ?,补偿后功率因数2cos ?，补偿前后的平均有功功率为 P ，则需要补偿的无功功率容量 )t a n (t a n 21? ?-=P Q 补偿（3.1）由于负载功率因数的增加，会使电网给负载供电的线路上的损耗下降，线损的下降率 %100)cos (3)cos (3)cos ( 3%21 122 2211?-= ?R I R I R I P a a a ???线损 %100)c o s c o s (1221??? ? ???-=?? （3.2）式中R 为负载侧等值系统阻抗的电阻值。（2）按母线运行电压的提高计算 ①高压侧无功补偿无功补偿装置直接在高压侧母线补偿，系统等值示意图如图3.8所示：图3.7 电流矢量图

P+jQ 补偿图中， S U、U分别是系统电压和负载侧电压；jX R+是系统等值阻抗（不含主变压器高低压绕组阻抗）；jQ P+是负载功率，补偿 jQ是高压侧无功补偿容量； 1 U、 2 U分别是补偿装置投入前后的母线电压。无功补偿装置投入前后，系统电压、母线电压的量值存在如下关系：无功补偿装置投入前 1 1U QX PR U U S + + ≈ 无功补偿装置投入后 2 2 ) ( U X Q Q PR U U S 补偿 - + + ≈ 所以 2 1 2U X Q U U补偿 ≈ -（3.3）所以母线高压侧无功补偿容量 ) ( 1 2 2U U X U Q- = 补偿（3.4） ②主变压器低压侧无功补偿无功补偿装置在主变压器的低压侧进行无功补偿，系统等值示意图如图3.9所示： P+jQ 补偿图3.8 系统等值示意图

配电系统无功补偿技术分析

配电系统无功补偿技术分析发表时间：2018-07-06T10:51:15.743Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：何业波 [导读] 摘要：随着人们对配网建设的重视和无功补偿技术的发展，配电网的无功补偿技术问题得到了较好的解决。（国网安徽省电力有限公司和县供电公司安徽马鞍山 238200）摘要：随着人们对配网建设的重视和无功补偿技术的发展，配电网的无功补偿技术问题得到了较好的解决。本文从降低网损和提高供电质量的角度出发，探讨了无功补偿的作用及几种补偿方式，重点分析了配电无功补偿方法、配置技术和经济效益，对配电网无功补偿工作有积极的促进作用。关键词：配电系统；无功补偿；补偿技术 1.无功补偿的合理配置原则从电网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一部分的无功功率，尤以配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置应按照“分级补偿，就地平衡”的原则合理布局。（1）总体平衡与局部平衡相结合，以局部平衡为主。首先要满足整个县局电网的无功电力平衡，其次要满足变电所、10kV配电线路的无功电力平衡。如果无功电源的布局、补偿容量和补偿位置选择不合理，局部地区的无功电力不能就地平衡，就会造成不同分区之间无功电力的长途输送和交换，使电网的功率损耗和电能损耗增加。因此，在规划过程中，要在总平衡的基础上，研究各个局部的补偿方案，求得最优化的组合，才能达到最佳的补偿效果。（2）电力部门补偿与用户补偿相结合。在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现就地补偿，由电力部门和用户共同进行补偿。（3）分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路、配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿主要是补偿主变压器本身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而降低供电网络的无功损耗，但不能降低配电网络的无功损耗。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿，中、低压配电网应以分散补偿为主。（4）降损与调压相结合，以降损为主。利用并联电容器进行无功补偿，其主要目的是为了达到无功电力就地平衡，减小网络中的无功损耗，以降低线损。同时也可以利用电容器的分组投切，对电压进行适当的调整，这是补偿的辅助目的。在一般情况下，以降损为主，调压为辅。 2.电力无功补偿技术 2.1电力负荷的功率因数功率因数是指电力网中通过线路、变压器的视在功率供给有功功率所占百分数。在电力网的运行中，希望功率因数越大越好，如能做到这一点，则通过电力设备的视在功率将大部分用来供给有功功率，以减少无功功率的传输，减少有功功率损耗。适当提高用户的功率因数，可以充分发挥供电设备的生产能力、减少线路损失、改善电压质量。影响功率因数的主要因素：首先我们知道功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定时，如减少无功功率Q，则功率因数便能够提高。在极端情况下，当Q为零时，则其功率因数为1。因此，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。 2.2并联电容器补偿无功功率的作用及方法电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称作串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少采用。并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。按电容器安装的位置不同，通常有三种方式。（1）集中补偿电容器组集中装设在企业或地方总降压变电所的6～10kV母线上，用来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。可减少高压线路的无功损耗，而且能够提高本变电所的供电电压质量。（2）分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或村镇终端变配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。但是分组补偿的效果比较明显，采用得也较普遍。（3）就地补偿将电容器或电容器组装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设备供电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量，对中、小型设备十分适用。 3.无功补偿技术在供电系统中的应用 3.1变电站无功补偿技术变电站是一个供电区域的供电中心，用不同电压等级的配电线路向用户供电。按照“分级补偿，就地平衡”的原则，配电线路和电力用户应该基本达到无功功率平衡，不向变电站索取无功电力。容性无功补偿装置以补偿主变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量可根据主变压器容量来确定，可按主变压器容量的10％～30％配置，并满足220～500kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95的要求。当主变压器单台容量为40MVA及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。变压器为建立并维持交变磁场所需消耗的无功功率约占30％，一般约为其额定容量10％～15％，他的空载无功功率约为满载时的1/3。变压器的无功功率损耗由两部分组成，励磁支路的无功功率损耗和绕组漏抗中的无功功率损耗。励磁支路的无功功率损耗与变压器所施加的电压有关，绕组漏抗中的无功功率损耗与变压器的通过功率成比例。无功功率不宜长距离输送，所以一般在超高压枢纽变电站主变压器低压侧安装无功补偿装置来满足无功功率的就地平衡，使其平衡在系统额定电压运行水平。 3.2配电线路的无功补偿（1）以分支线路所带配电变压器的空载无功损耗来确定分组补偿容量；（2）选择负荷较大的分支线确定补偿点；（3）小分支和个别配电变压器，可视为主干线上的近似均匀分佰负荷，可按需要确定补偿点和补偿容量；（4）所有配电变压器的负载无功损耗均以用户自