第一篇：國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則（本站推薦）

《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償配置技術(shù)原則》

第一章 總則

第一條 為保證電壓質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)《中華人民共和國電力法》等國家有關(guān)法律法規(guī)、《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》、信息來源：《電力系統(tǒng)電壓和無功電力技術(shù)導(dǎo)則》、《國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無功電力管理規(guī)定》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和管理規(guī)定，特制定本技術(shù)原則。



第二條 國家電網(wǎng)公司各級電網(wǎng)企業(yè)、并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電企業(yè)、電力用戶均應(yīng)遵守本技術(shù)原則。

第二章 無功補(bǔ)償配置的基本原則

第三條 電力系統(tǒng)配置的無功補(bǔ)償裝置應(yīng)能保證在系統(tǒng)有功負(fù)荷高峰和負(fù)荷低谷運(yùn)行方式下，分（電壓）層和分（供電）區(qū)的無功平衡。分（電壓）層無功平衡的重點(diǎn)是220kV及以上電壓等級層面的無功平衡，分（供電）區(qū)就地平衡的重點(diǎn)是110kV及以下配電系統(tǒng)的無功平衡。無功補(bǔ)償配置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，實(shí)施分散就地補(bǔ)償與變電站集中補(bǔ)償相結(jié)合，電網(wǎng)補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合，高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，滿足降損和調(diào)壓的需要。



第四條 各級電網(wǎng)應(yīng)避免通過輸電線路遠(yuǎn)距離輸送無功電力。500（330）kV電壓等級系統(tǒng)與下一級系統(tǒng)之間不應(yīng)有大量的無功電力交換。500（330）kV電壓等級超高壓輸電線路的充電功率應(yīng)按照就地補(bǔ)償?shù)脑瓌t采用高、低壓并聯(lián)電抗器基本予以補(bǔ)償。



第五條 受端系統(tǒng)應(yīng)有足夠的無功備用容量。當(dāng)受端系統(tǒng)存在電壓穩(wěn)定問題時(shí)，應(yīng)通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，考慮在受端系統(tǒng)的樞紐變電站配置動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。



第六條 各電壓等級的變電站應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃和電源建設(shè)，合理配置適當(dāng)規(guī)模、類型的無功補(bǔ)償裝置。所裝設(shè)的無功補(bǔ)償裝置應(yīng)不引起系統(tǒng)諧波明顯放大，并應(yīng)避免大量的無功電力穿越變壓器。35kV～220kV變電站，在主變最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95，在低谷負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)不高于0.95。



第七條 對于大量采用10kV～220kV電纜線路的城市電網(wǎng)，在新建110kV及以上電壓等級的變電站時(shí)，應(yīng)根據(jù)電纜進(jìn)、出線情況在相關(guān)變電站分散配置適當(dāng)容量的感性無功補(bǔ)償裝置。

第八條 35kV及以上電壓等級的變電站，主變壓器高壓側(cè)應(yīng)具備雙向有功功率和無功功率（或功率因數(shù)）等運(yùn)行參數(shù)的采集、測量功能。



第九條 為了保證系統(tǒng)具有足夠的事故備用無功容量和調(diào)壓能力，并入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)組應(yīng)具備滿負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)在0.85(滯相)～0.97(進(jìn)相)運(yùn)行的能力，新建機(jī)組應(yīng)滿足進(jìn)相0.95運(yùn)行的能力。為了平衡500（330）kV電壓等級輸電線路的充電功率，在電廠側(cè)可以考慮安裝一定容量的并聯(lián)電抗器。



第十條 電力用戶應(yīng)根據(jù)其負(fù)荷性質(zhì)采用適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償方式和容量，在任何情況下，不應(yīng)向電網(wǎng)反送無功電力，并保證在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)不從電網(wǎng)吸收無功電力。



第十一條 并聯(lián)電容器組和并聯(lián)電抗器組宜采用自動投切方式。

第三章 500（330）kV電壓等級變電站的無功補(bǔ)償

第十二條 500（330）kV電壓等級變電站容性無功補(bǔ)償配置



500（330）kV電壓等級變電站容性無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔檬茄a(bǔ)償主變壓器無功損耗以及輸電線路輸送容量較大時(shí)電網(wǎng)的無功缺額。容性無功補(bǔ)償容量應(yīng)按照主變壓器容量的10%～20%配置，或經(jīng)過計(jì)算后確定。



第十三條 500（330）kV電壓等級變電站感性無功補(bǔ)償配置



500（330）kV電壓等級高壓并聯(lián)電抗器（包括中性點(diǎn)小電抗）的主要作用是限制工頻過電壓和降低潛供電流、恢復(fù)電壓以及平衡超高壓輸電線路的充電功率，高壓并聯(lián)電抗器的容量應(yīng)根據(jù)上述要求確定。主變壓器低壓側(cè)并聯(lián)電抗器組的作用主要是補(bǔ)償超高壓輸電線路的剩余充電功率，其容量應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的需要而確定。



第十四條 當(dāng)局部地區(qū)500（330）kV電壓等級短線路較多時(shí)，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)裝設(shè)高壓并聯(lián)電抗器，進(jìn)行無功補(bǔ)償。以無功補(bǔ)償為主的高壓并聯(lián)電抗器應(yīng)裝設(shè)斷路器。

第十五條 500（330）kV電壓等級變電站安裝有兩臺及以上變壓器時(shí)，每臺變壓器配置的無功補(bǔ)償容量宜基本一致。

第四章 220kV變電站的無功補(bǔ)償

第十六條 220kV變電站的容性無功補(bǔ)償以補(bǔ)償主變壓器無功損耗為主，并適當(dāng)補(bǔ)償部分線路的無功損耗。補(bǔ)償容量按照主變壓器容量的10%～25%配置，并滿足220kV主變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。



第十七條 當(dāng)220kV變電站無功補(bǔ)償裝置所接入母線有直配負(fù)荷時(shí)，容性無功補(bǔ)償容量可按上限配置；當(dāng)無功補(bǔ)償裝置所接入母線無直配負(fù)荷或變壓器各側(cè)出線以電纜為主時(shí)，容性無功補(bǔ)償容量可按下限配置。



第十八條 對進(jìn)、出線以電纜為主的220kV變電站，可根據(jù)電纜長度配置相應(yīng)的感性無功補(bǔ)償裝置。每一臺變壓器的感性無功補(bǔ)償裝置容量不宜大于主變壓器容量的20%，或經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。



第十九條 220kV變電站無功補(bǔ)償裝置的分組容量選擇，應(yīng)根據(jù)計(jì)算確定，最大單組無功補(bǔ)償裝置投切引起所在母線電壓變化不宜超過電壓額定值的2.5%。一般情況下無功補(bǔ)償裝置的單組容量，接于66kV電壓等級時(shí)不宜大于20Mvar，接于35kV電壓等級時(shí)不宜大于12Mvar，接于10kV電壓等級時(shí)不宜大于8Mvar。



第二十條 220kV變電站安裝有兩臺及以上變壓器時(shí)，每臺變壓器配置的無功補(bǔ)償容量宜基本一致。

第五章 35kV～110kV變電站的無功補(bǔ)償

第二十一條 35kV～110kV變電站的容性無功補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償變壓器無功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無功補(bǔ)償。容性無功補(bǔ)償裝置的容量按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿足35kV～110kV主變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。



第二十二條 110kV變電站的單臺主變壓器容量為40MVA及以上時(shí)，每臺主變壓器應(yīng)配置不少于兩組的容性無功補(bǔ)償裝置。



第二十三條 110kV變電站無功補(bǔ)償裝置的單組容量不宜大于6Mvar，35kV變電站無功補(bǔ)償裝置的單組容量不宜大于3Mvar，單組容量的選擇還應(yīng)考慮變電站負(fù)荷較小時(shí)無功補(bǔ)償?shù)男枰ｙ?/p>

第二十四條 新建110kV變電站時(shí)，應(yīng)根據(jù)電纜進(jìn)、出線情況配置適當(dāng)容量的感性無功補(bǔ)償裝置。

第六章 10kV及其它電壓等級配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償

第二十五條 配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償以配電變壓器低壓側(cè)集中補(bǔ)償為主，以高壓補(bǔ)償為輔。配電變壓器的無功補(bǔ)償裝置容量可按變壓器最大負(fù)載率為75％，負(fù)荷自然功率因數(shù)為0.85考慮，補(bǔ)償?shù)阶儔浩髯畲筘?fù)荷時(shí)其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95，或按照變壓器容量的20％～40％進(jìn)行配置。



第二十六條 配電變壓器的電容器組應(yīng)裝設(shè)以電壓為約束條件，根據(jù)無功功率（或無功電流）進(jìn)行分組自動投切的控制裝置。

第七章 電力用戶的無功補(bǔ)償

第二十七條 電力用戶應(yīng)根據(jù)其負(fù)荷特點(diǎn)，合理配置無功補(bǔ)償裝置，并達(dá)到以下要求：

100kVA及以上高壓供電的電力用戶，在用戶高峰負(fù)荷時(shí)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不宜低于0.95；其他電力用戶，功率因數(shù)不宜低于0.90。

第八章 附則

第二十八條 本技術(shù)原則由國家電網(wǎng)公司負(fù)責(zé)解釋。



第二十九條 本技術(shù)原則自頒發(fā)之日起執(zhí)行。

第二篇：電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償論文

畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）

題 目 電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化、補(bǔ)償及無功補(bǔ)

償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響

2007年8月30日

電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化、補(bǔ)償及

無功補(bǔ)償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響

電氣工程及其自動化專業(yè) 學(xué)生： 指導(dǎo)教師：

摘要：電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償是提高系統(tǒng)運(yùn)行電壓，減小網(wǎng)損，提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平的有效手段。本文對當(dāng)前常用的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償進(jìn)行了總結(jié)，對目前無功補(bǔ)償和優(yōu)化存在的問題進(jìn)行了一定的探討和研究。電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運(yùn)行、線路損失、工農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、用電單耗和人民生活用電都有直接影響。無功電力是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素，電壓質(zhì)量與無功是密不可分的，電壓問題本質(zhì)上就是一個(gè)無功問題。解決好無功補(bǔ)償問題，具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：無功優(yōu)化 無功補(bǔ)償 網(wǎng)損電壓質(zhì)量功率因數(shù)

Reactive power system optimization, compensation and Reactive power compensation of low voltage network

of power factor

Electrical Engineering and Automation

Student:Luobifeng

Supervisor：Qingyuanjiu

Abstract:Reactive optimization and reactive compensation of power system is a valid way to increse the system’s operating voltage and maintenance level.It’s also the way to reduce the internet loss.This essay summarize what Reactive optimization and reactive compensation are in our daily life.It also discusses and studies some problems existing in reactive optimization and reactive compensation.Voltage is one of the important targets of Quality of power supply, whose quality will affect stabilization of power grids and electric equipment functioning well directly.Lin loss and safety in

production in industry and agriculture ,the production’s quality , electrical energy depth loss ,and electrical energy used by common people every day will be infulenced directly by it too.voltage qualit is an important factor to affect voltage quality.so voltage qualit and voltage qualit are closely related to each other.The problems about voltage is the problem of reactive energy in nature.All in all,to solve the problem of reactive compensation well is very meaningful and necessary.Keywords: Reactive Optimization Reactive Compensation Internet loss of voltage qulity Power Factor

目 錄

一、前言………………………………………………………………6

二、無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t和類型…………………………………6

1、無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t ………………………………………6

2、無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)念愋?………………………………………7

三、輸配電網(wǎng)絡(luò)的無功優(yōu)化…………………………………………7

1、無功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù) …………………………………………7

2、優(yōu)化算法………………………………………………………8

四、配電線路上的無功補(bǔ)償及用戶的無功補(bǔ)償……………………8

1、配電線路上的無功補(bǔ)償 ………………………………………8

2、用戶的無功補(bǔ)償 ………………………………………………10

五、影響功率因數(shù)的主要因素………………………………………12

1、異步電動機(jī)和變壓器 …………………………………………12

2、供電電壓超出額定范圍 ………………………………………12

3、電網(wǎng)頻率的波動 ………………………………………………12

六、低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆椒?……………………………………12

1、隨機(jī)補(bǔ)償 ………………………………………………………12

2、隨器補(bǔ)償 ………………………………………………………13

3、跟蹤補(bǔ)償 ………………………………………………………13

七、無功補(bǔ)償容量的選擇方法 ………………………………………13

1、單負(fù)荷就地補(bǔ)償 ………………………………………………13

2、多負(fù)荷補(bǔ)償 ……………………………………………………14

八、無功補(bǔ)償?shù)男б妗?4

1、節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開支 ……………………………………………14

2、提高設(shè)備的利用率 ……………………………………………14

3、降低系統(tǒng)的能耗………………………………………………15

4、改善電壓質(zhì)量…………………………………………………15

5、增加變壓器容量 ………………………………………………15

九、結(jié)束語……………………………………………………………15

十、參考文獻(xiàn) …………………………………………………………16

電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化、補(bǔ)償及

無功補(bǔ)償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響

一 前言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，用電量的增加，電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行日益受到重視。降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)輸電效率和電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性是電力系統(tǒng)運(yùn)行部門面臨的實(shí)際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。特別是隨著電力市場的實(shí)行，輸電公司（電網(wǎng)公司）通過有效的手段，降低網(wǎng)損，提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，可給輸電公司帶來更高的效益和利潤。電力系統(tǒng)無功功率優(yōu)化和無功功率補(bǔ)償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行研究的一個(gè)重要組成部分。通過對電力系統(tǒng)無功電源的合理配置和對無功負(fù)荷的最佳補(bǔ)償,不僅可以維持電壓水平和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性, 而且可以降低有功網(wǎng)損和無功網(wǎng)損,使電力系統(tǒng)能夠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

無功優(yōu)化計(jì)算是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負(fù)荷給定的情況下，通過調(diào)節(jié)控制變量（發(fā)電機(jī)的無功出力和機(jī)端電壓水平、電容器組的安裝及投切和變壓器分接頭的調(diào)節(jié)）使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小。通過無功優(yōu)化不僅使全網(wǎng)電壓在額定值附近運(yùn)行，而且能取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，使電能質(zhì)量、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性完美的結(jié)合在一起，因而無功優(yōu)化的前景十分廣闊。無功補(bǔ)償可看作是無功優(yōu)化的一個(gè)子部分，即它通過調(diào)節(jié)電容器的安裝位置和電容器的容量，使系統(tǒng)在滿足各種約束條件下網(wǎng)損達(dá)到最小。

無功補(bǔ)償，就其概念而言早為人所知，它就是借助于無功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。

無功補(bǔ)償?shù)暮侠砼渲迷瓌t

從電力網(wǎng)無功功率消耗的基本狀況可以看出，各級網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無功功率，尤以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度地減少無功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局。

(1)總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部為主。(2)電力部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。

在配電網(wǎng)絡(luò)中，用戶消耗的無功功率約占50%～60%，其余的無功功率消耗在配電網(wǎng)中。因此，為了減少無功功率在網(wǎng)絡(luò)中的輸送，要盡可能地實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，就地平衡，所以必須由電力部門和用戶共同進(jìn)行補(bǔ)償。

(3)分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。

集中補(bǔ)償，是在變電所集中裝設(shè)較大容量的補(bǔ)償電容器。分散補(bǔ)償，指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū)，如配電線路，配電變壓器和用戶的用電設(shè)備等進(jìn)行的無功補(bǔ)償。集中補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變壓器本身的無功損耗，以及減少變電所以上輸電線路的無功電力，從而降低供電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。但不能降低配電網(wǎng)絡(luò)的無功損耗。因?yàn)橛脩粜枰臒o功

通過變電所以下的配電線路向負(fù)荷端輸送。所以為了有效地降低線損，必須做到無功功率在哪里發(fā)生，就應(yīng)在哪里補(bǔ)償。所以，中、低壓配電網(wǎng)應(yīng)以分散補(bǔ)償為主。(4)降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。

二

無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t和類型

1、無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t

在無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償中，首先要確定合適的補(bǔ)償點(diǎn)。無功負(fù)荷補(bǔ)償點(diǎn)一般按以下原則進(jìn)行確定：

1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，選擇幾個(gè)中樞點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)對其他節(jié)點(diǎn)電壓的控制； 2)根據(jù)無功就地平衡原則，選擇無功負(fù)荷較大的節(jié)點(diǎn)。 3)無功分層平衡，即避免不同電壓等級的無功相互流動，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。4)網(wǎng)絡(luò)中無功補(bǔ)償度不應(yīng)低于部頒標(biāo)準(zhǔn)0.7的規(guī)定。

2、無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)念愋酮?/p>

電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償不僅包括容性無功功率的補(bǔ)償而且包括感性無功功率的補(bǔ)償。在超高壓輸電線路中(500kV及以上)，由于線路的容性充電功率很大，據(jù)統(tǒng)計(jì)在500kV每公里的容性充電功率達(dá)1.2Mvar／km。這樣就必須對系統(tǒng)進(jìn)行感性無功功率補(bǔ)償以抵消線路的容性功率。如實(shí)際上，電網(wǎng)在500kV的變電所都進(jìn)行了感性無功補(bǔ)償，并聯(lián)了高壓電抗和低壓電抗，使無功在500kV電網(wǎng)平衡。

三

輸配電網(wǎng)絡(luò)的無功優(yōu)化(閉式網(wǎng))

電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償從優(yōu)化方面可從兩個(gè)方面說起，即輸配電網(wǎng)絡(luò)(閉式網(wǎng))和配電線路及用戶的無功優(yōu)化和補(bǔ)償(開式網(wǎng))。

1、無功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)

參考文獻(xiàn)［3］中著名的等網(wǎng)損微增率定律指出，當(dāng)全網(wǎng)網(wǎng)損微增率相等時(shí)，此時(shí)的網(wǎng)損最小。無功的補(bǔ)償點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在網(wǎng)損微增率較小的點(diǎn)(網(wǎng)損微增率通常為負(fù)值時(shí)進(jìn)行無功補(bǔ)償)，這樣通過與最優(yōu)網(wǎng)損微增率相結(jié)合進(jìn)行反復(fù)迭代求解得到優(yōu)化的最佳點(diǎn)。一方面，該方法沒有計(jì)及其它控制變量的調(diào)節(jié)作用，同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行中也不可能通過反復(fù)迭代使全網(wǎng)網(wǎng)損微增率相等，這樣做的計(jì)算量太大且費(fèi)時(shí)。與此同時(shí)，國內(nèi)外學(xué)者對無功優(yōu)化進(jìn)行了大量研究，提出了大量的無功優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型的優(yōu)化算法。無功優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型主要有兩種，其一為不計(jì)無功補(bǔ)償設(shè)備的費(fèi)用，以系統(tǒng)網(wǎng)損最小為主要目的。即優(yōu)化狀態(tài)時(shí)無功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)可用下式表達(dá)：



其二，以系統(tǒng)運(yùn)行最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)，它計(jì)及了系統(tǒng)由于補(bǔ)償后減小的網(wǎng)損費(fèi)用和添加補(bǔ)償設(shè)備的費(fèi)用，可用下式表達(dá)：

式中，β為每度電價(jià)，τmax為年最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)，α、γ分別表示為無功補(bǔ)償設(shè)備折舊維護(hù)率和投資回收率，KC為單位無功補(bǔ)償設(shè)備的價(jià)格，QC∑為無功補(bǔ)償總?cè)萘俊＊?/p>

模型二考慮了投資問題，可認(rèn)為是一種比較理想的模型。特別是隨著電力市場的實(shí)行，各部門都追求經(jīng)濟(jì)效益，顯然考慮了無功投資問題更合理一些。

2、優(yōu)化算法

由于電力系統(tǒng)的非線性、約束的多樣性、連續(xù)變量和離散變量混合性和計(jì)算規(guī)模較大使電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化存在著一定的難度。將非線性無功優(yōu)化模型線性化求解，是一些算法的出發(fā)點(diǎn)，如基于靈敏度分析的無功優(yōu)化潮流、無功綜合優(yōu)化的線性規(guī)劃內(nèi)點(diǎn)法、帶懲罰項(xiàng)的無功優(yōu)化潮流和內(nèi)點(diǎn)法等等，以上均是通過將非線性規(guī)劃運(yùn)用泰勒級數(shù)展開,忽略二階及以上的項(xiàng),建立線性化模型求得優(yōu)化解。這些方法由于在線性化的過程中，忽略了二階及以上的項(xiàng)，其計(jì)算的收斂性得不到保證。為了提高優(yōu)化計(jì)算的收斂性，又提出了將罰函數(shù)的思想引入線性規(guī)劃,提出了帶懲罰項(xiàng)的無功優(yōu)化潮流模型與算法，使依從變量的越限消除或減小到最低限度。但它不能從根本上結(jié)局線性化后的不收斂問題。

針對線性算法方法的不足，又提出了一些運(yùn)用非線性算法，混合整數(shù)規(guī)劃、約束多面體法和非線性原-對偶算法等等。盡管這些方法能在理論上找到最優(yōu)解，但由于無功優(yōu)化本身的特性，使計(jì)算復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，且不能保證可靠收斂。

為了提高收斂性和非線性的對于無功優(yōu)化中的離散變量(變壓器分接頭的調(diào)節(jié)，電容器組的投切)的處理，基于人工智能的新方法，相繼提出了遺傳算法，Tabu搜索法，啟發(fā)式算法，改進(jìn)的遺傳算法，分布計(jì)算的遺傳算法和摸似退火算法等等，這些算法在一定的程度上提高了無功優(yōu)化的收斂性和計(jì)算速度，并且有些方法已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用并取得了較好的效果。

但在無功優(yōu)化仍有以下一些問題需要解決：

1)由于無功優(yōu)化是非線性問題，而非線性規(guī)劃常常收斂在局部最優(yōu)解，如何求出其全局最優(yōu)解仍需進(jìn)一步研究和探討。

2)由于以網(wǎng)損為最小的目標(biāo)函數(shù)，它本身是電壓平方的函數(shù)，在求解無功優(yōu)化時(shí)，最終求得的解可能有不少母線電壓接近于電壓的上限，而在實(shí)際運(yùn)行部門又不希望電壓

接近于上限運(yùn)行。如果將電壓約束范圍變小，可能造成無功優(yōu)化的不收斂或者要經(jīng)過反復(fù)修正、迭代才能求出解(需人為的改變局部約束條件)。如何將電壓質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行指標(biāo)相統(tǒng)一仍需進(jìn)一步研究。

3)無功優(yōu)化的實(shí)時(shí)性問題。伴隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提高，對無功優(yōu)化的實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，如何在很短的時(shí)間內(nèi)避免不收斂，求出最優(yōu)解仍需進(jìn)一步研究。

四 配電線路上的無功補(bǔ)償及用戶的無功補(bǔ)償

1、配電線路上的無功補(bǔ)償

由于35kV、10kV及一些低壓配電線路的電阻相對較大，無功潮流在線路上流動時(shí)引起的功率損耗較大且電壓損耗較大，故其無功補(bǔ)償理論建立在其上。經(jīng)典的線路補(bǔ)償理論認(rèn)為電容器安裝的位置可見下表。

其原理可簡述如下：

當(dāng)線路輸送的無功功率Q，線路長度L，每組補(bǔ)償距離為x時(shí)，每組補(bǔ)償容量為Qx

Qx=Qx／L

當(dāng)認(rèn)為電容器安裝在補(bǔ)償區(qū)間中心時(shí)，降低的線損最大。無功潮流圖可見圖1所示：

當(dāng)

對任一組電容器安裝位置離末端的位置為： xi=L(2i-1)/(2n+1) 其最佳補(bǔ)償容量為：

nQx=2nQ／(2n+1) 這樣即可求得表1的數(shù)據(jù)。

對于配電線路的無功補(bǔ)償可有效降低網(wǎng)損，但它的效果不如在低壓側(cè)補(bǔ)償。這個(gè)結(jié)論是假定無功潮流是均勻分布的，如果線路上的無功潮流為非均勻分布的，得出的結(jié)論將不同；同時(shí)在線路上安裝電容器組時(shí)，其維護(hù)、操作比較不便，且也沒有考慮補(bǔ)償設(shè)備的投資問題。因此，建議采用下述方式。

2、用戶的無功補(bǔ)償

對于企業(yè)及大負(fù)荷用電單位，按照無功補(bǔ)償?shù)姆N類又分為高壓集中補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。文獻(xiàn)［8］指出在補(bǔ)償容量相等的情況下，低壓就地補(bǔ)償減低的線損最大，因而經(jīng)濟(jì)效益最佳。這是可以理解的。由于低壓就地補(bǔ)償了負(fù)荷的感性部分，使流經(jīng)線路和變壓器上的無功電流大大減小，顯然此種方法所取得的經(jīng)濟(jì)效益最佳。但是上述并沒有指出最佳補(bǔ)償容量應(yīng)為多少?同時(shí)也沒有計(jì)及無功設(shè)備的投資。文獻(xiàn)［6］指出了對于開式網(wǎng)的最佳補(bǔ)償容量，三種常見的開式網(wǎng)可見圖2所示。

（1）放射式開式網(wǎng)的最佳無功補(bǔ)償

對于用戶或經(jīng)配變出線的開式網(wǎng)絡(luò)，針對開式網(wǎng)的接線的最佳無功補(bǔ)償容量，參考文獻(xiàn)［6］進(jìn)行了詳細(xì)的推導(dǎo)。其目標(biāo)函數(shù)采用 了簡單的推導(dǎo)：

對于網(wǎng)絡(luò)為放射式網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)年計(jì)算支出費(fèi)用與無功補(bǔ)償?shù)年P(guān)系可表達(dá)為：

由于主要研究的是無功功率對有功網(wǎng)損的影響，因此有功功率對網(wǎng)損的影響可不考慮，(4)式可簡化為下式：

在其余節(jié)點(diǎn)的補(bǔ)償QCn,op均于上式相同。（2）干線式和鏈?zhǔn)介_式網(wǎng)的最佳無功補(bǔ)償

對于干線式及鏈?zhǔn)浇泳€開式網(wǎng)，在 上述公式簡單明了，且將著名的等網(wǎng)損微增率和最優(yōu)網(wǎng)損微增率結(jié)合在一起，通過計(jì)算公式一次性能得出最佳補(bǔ)償容量，避免了計(jì)算的迭代過程，具體算例可見參考文獻(xiàn)［3］例6-2，在6-2例中，求解最佳補(bǔ)償容量是通過求解5組方程，6次迭代所得，而利用上述的推導(dǎo)公式可一次性計(jì)算出。

五 影響功率因數(shù)的主要因素

功率因數(shù)的產(chǎn)生主要是因?yàn)榻涣饔秒娫O(shè)備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當(dāng)有功功率P一定時(shí)，如減少無功功率Q，則功率因數(shù)便能夠提高。在極端情況下，當(dāng)Q=0時(shí)，則其力率=1。因此提高功率因數(shù)問題的實(shí)質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。

1、異步電動機(jī)和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

異步電動機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙是決定異步電動機(jī)需要較多無功的主要因素。而異步電動機(jī)所耗用的無功功率是由其空載時(shí)的無功功率和一定負(fù)載下無功功率增加值兩部分所組成。所以要改善異步電動機(jī)的功率因數(shù)就要防止電動機(jī)的空載運(yùn)行并盡可能提高負(fù)載率。變壓器消耗無功的主要成份是它的空載無功功率，它和負(fù)載率的大小無關(guān)。因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長其處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。

2、供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響

當(dāng)供電電壓高于額定值的10%時(shí)，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)供電電壓為額定值的110%時(shí)，一般工廠的無功將增加35%左右。當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設(shè)備的正常工作。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

3、電網(wǎng)頻率的波動也會對異步電機(jī)和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響

以上論述了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此必須要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實(shí)用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達(dá)到降損節(jié)能的效果。

六 低壓配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

提高功率因數(shù)的主要方法是采用低壓無功補(bǔ)償技術(shù)，我們通常采用的方法主要有三種：隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償、跟蹤補(bǔ)償。

1、隨機(jī)補(bǔ)償

隨機(jī)補(bǔ)償就是將低壓電容器組與電動機(jī)并接，通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)，同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)勵磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負(fù)荷。

隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，而且不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護(hù)簡單、事故率低等。

2、隨器補(bǔ)償

隨器補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功的補(bǔ)償方式。配變在輕載或空載時(shí)的無功負(fù)荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負(fù)荷的主要部分，對于輕負(fù)載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加。

隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：接線簡單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，使該部分無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低無功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補(bǔ)償無功最有效的手段之一。

3、跟蹤補(bǔ)償

跟蹤補(bǔ)償是指以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶0.4kv母線上的補(bǔ)償方式。適用于100kVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式，補(bǔ)償效果好。

跟蹤補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)是運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量小，比前兩種補(bǔ)償方式壽命相對延長、運(yùn)行更可靠。但缺點(diǎn)是控制保護(hù)裝置復(fù)雜、首期投資相對較大。但當(dāng)這三種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)性接近時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補(bǔ)償方式。

七 無功功率補(bǔ)償容量的選擇方法

無功補(bǔ)償容量以提高功率因數(shù)為主要目的時(shí)，補(bǔ)償容量的選擇分兩大類討論，即單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇（主要指電動機(jī)）和多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇（指集中和局部分組補(bǔ)償）。

1、單負(fù)荷就地補(bǔ)償容量的選擇的幾種方法

（1）、美國資料推薦：Qc=(1/3)Pe [額定容量的1/3]（2）、日本方法：從電氣計(jì)算日文雜志中查到：1/4~1/2容量計(jì)算

考慮負(fù)載率及極對數(shù)等因素，按式（5）選取的補(bǔ)償容量，在任何負(fù)載情況下都不會出現(xiàn)過補(bǔ)償，而且功率因數(shù)可以補(bǔ)償?shù)?.90以上。此法在節(jié)能技術(shù)上廣泛應(yīng)用，對一般情況都可行，特別適用于Io/Ie比值較高的電動機(jī)和負(fù)載率較低的電動機(jī)。但是對于Io/Ie較低的電動機(jī)額定負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下，其補(bǔ)償效果較差。

（3）、經(jīng)驗(yàn)系數(shù)法：由于電機(jī)極數(shù)不同，按極數(shù)大小確定經(jīng)驗(yàn)系數(shù)選擇容量 比較接近實(shí)際需要的電容器，采用這種方法一般在70%負(fù)荷時(shí)，補(bǔ)后功率因數(shù)可在0.95~0.97 之間

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)表

電機(jī)類型 一般電機(jī) 起重電機(jī) 冶金電機(jī) 極數(shù) 2 4 6 8 10 8 10 補(bǔ)償容量（kvar/kw）0.2 0.2~0.25 0.25~0.3 0.35~0.4 0.5 0.6 0.75 電機(jī)容量大時(shí)選下限，小時(shí)選上限 ；電壓高時(shí)選下限，小時(shí)選上限4 Qc=P[√1/COS2φ1-1-√1/COS2φ2-1] 實(shí)際測試比較準(zhǔn)確方法此法適用于任何一般感性負(fù)荷需要精確補(bǔ)償?shù)木偷匮a(bǔ)償容量的計(jì)算。

（4）、如果測試比較麻煩，可以按下式 Qc≤ √3UeIo×10-3(kvar)Io-空載電流=2Ie(1-COSφe)瑞典電氣公司推薦公式

Qo

若電動機(jī)帶額定負(fù)載運(yùn)行，即負(fù)載率β=1,則：Qo 根據(jù)電機(jī)學(xué)知識可知，對于Io/Ie較低的電動機(jī)（少極、大功率電動機(jī)），在較高的負(fù)載率β時(shí)吸收的無功功率Qβ與激勵容量Qo的比值較高，即兩者相差較大，在考慮導(dǎo)線較長，無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量較高的大功率電動機(jī)以較高的負(fù)載率運(yùn)行方式下，此式來選取是合理的。（5）、按電動機(jī)額定數(shù)據(jù)計(jì)算：

Q= k(1-cos2φe)3UeIe×10-3(kvar)K為與電動機(jī)極數(shù)有關(guān)的一個(gè)系數(shù) 極數(shù)： 2 4 6 8 10 K值： 0.7 0.8 0.85 0.9

2、多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇

多負(fù)荷補(bǔ)償容量的選擇是根據(jù)補(bǔ)償前后的功率因數(shù)來確定。

（1）對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補(bǔ)償容量Qc按下式選擇： Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km為最大負(fù)荷月時(shí)有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時(shí)數(shù)；tgφ

1、tgφ2意義同前，tgφ1由有功和無功電能表讀數(shù)求得。

（2）對處于設(shè)計(jì)階段的企業(yè)，無功補(bǔ)償容量Qc按下式選擇： Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn為年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.7～0.75;Pn為企業(yè)有功功率之和；tgφ

1、tgφ2意義同前。tgφ1可根據(jù)企業(yè)負(fù)荷性質(zhì)查手冊近似取值，也可用加權(quán)平均功率因數(shù)求得cosφ1。

多負(fù)荷的集中補(bǔ)償電容器安裝簡單，運(yùn)行可靠、利用率較高。但電氣設(shè)備不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，會造成過補(bǔ)償，使運(yùn)行電壓抬高，電壓質(zhì)量變壞。因此這種方法選擇的容量，對于低壓來說最好采用電容器組自動控制補(bǔ)償，即根據(jù)負(fù)荷大小自動投入無功補(bǔ)償容量的多少，對高壓來說應(yīng)考慮采取防過補(bǔ)償措施。

八 無功補(bǔ)償?shù)男б?/p>

在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.70～0.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。由于減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。

1、節(jié)省企業(yè)電費(fèi)開支

提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟(jì)效益是明顯的，因?yàn)閲译妰r(jià)制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費(fèi)，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費(fèi)。可見，提高功率因數(shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義。

2、提高設(shè)備的利用率

對于原有供電設(shè)備來講，在同樣有功功率下，因功率因數(shù)的提高，負(fù)荷電流減少，因此向負(fù)荷傳送功率所經(jīng)過的變壓器、開關(guān)和導(dǎo)線等供配電設(shè)備都增加了功率儲備，從而滿足了負(fù)荷增長的需要；如果原網(wǎng)絡(luò)已趨于過載，由于功率因數(shù)的提高，輸送無功電

流的減少，使系統(tǒng)不致于過載運(yùn)行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力；對尚處于設(shè)計(jì)階段的新建企業(yè)來說則能降低設(shè)備容量，減少投資費(fèi)用，在一定條件下，改善后的功率因數(shù)可以使所選變壓器容量降低。因此，使用無功補(bǔ)償不但減少初次投資費(fèi)用，而且減少了運(yùn)行后的基本電費(fèi)。

3、降低系統(tǒng)的能耗

補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，補(bǔ)償后的電壓U2稍大于補(bǔ)償前電壓U1,為分析問題方便，可認(rèn)為U2≈U1從而導(dǎo)出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,這樣線損 P減少的百分?jǐn)?shù)為：

ΔP%=(1-I22/I12)×100%=（1-COS2φ1/ COS2φ2）× 100%

當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時(shí)，由(2)式可求得有功損耗將降低20%～45%。

4、改善電壓質(zhì)量

以線路末端只有一個(gè)集中負(fù)荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為R、X,有功和無功為P、Q,則電壓損失ΔU為：

△U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV)兩部分損失：PR/ Ue→輸送有功負(fù)荷P產(chǎn)生的；QX/Ue→輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的；

配電線路：X=（2~4）R，△U大部分為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的

變壓器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10)PR/ Ue 變壓器△U幾乎全為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的

可以看出，若減少無功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機(jī)的起動。因此，無功補(bǔ)償能改善電壓質(zhì)量（一般電壓穩(wěn)定不宜超過3%）。但是如果只追求改善電壓質(zhì)量來裝設(shè)電容器是很不經(jīng)濟(jì)的，對于無功補(bǔ)償應(yīng)用的主要目的是改善功率因數(shù)，減少線損，調(diào)壓只是一個(gè)輔助作用。

5、增加變壓器容量

三相異步電動機(jī)通過就地補(bǔ)償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計(jì)算公式如下：

△S=P/ COSφ1×[（COSφ 2/ COSφ1）-1] 如一臺額定功率為155KW水泵的電機(jī)，補(bǔ)前功率因數(shù)為0.857，補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計(jì)算其增容量為：

（155÷0.857）×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

九 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償需要比較精確的負(fù)荷數(shù)據(jù)、發(fā)電機(jī)數(shù)據(jù)、變壓器參數(shù)等等。同時(shí)在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，電力系統(tǒng)的狀態(tài)是連續(xù)變化的，因此無功優(yōu)化和無功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活運(yùn)用。隨著調(diào)度自動化、配網(wǎng)自動化和無人變電站的進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)，需要計(jì)算快，收斂性良好的算法，同時(shí)伴隨著電力市場的實(shí)行，無功定價(jià)理論的逐漸成熟，無功優(yōu)化的理論也將相應(yīng)改變并進(jìn)一步完善。

文中集中探討了無功補(bǔ)償技術(shù)對用電單位的低壓配電網(wǎng)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素和提高功率因數(shù)的方法，討論了如何確定無功功率的補(bǔ)償容量，確保補(bǔ)償技術(shù)經(jīng)濟(jì)、合理、安全可靠，達(dá)到節(jié)約電能的目的。

十 參考文獻(xiàn)

1、靳龍章、丁毓山著：《電網(wǎng)無功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)》，中國水利水電出版社，1997年

2、孫成寶、李廣澤著：《配電網(wǎng)實(shí)用技術(shù)》，中國水利水電出版社，1997年

3、陳珩著：《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》，水利電力出版社，1995年

4、徐先勇、王正風(fēng)著：《電力系統(tǒng)無功功率負(fù)荷的最佳補(bǔ)償容量》，華東電力，1999年

第三篇：國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量和無功電力管理規(guī)定

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國家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量

和無功電力管理規(guī)定

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線正常運(yùn)行方式時(shí)，電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的0%—+10%；事故運(yùn)行方式時(shí)為系統(tǒng)額定電壓的-5%—+10%。

3．發(fā)電廠和220kV變電站的110kV—35kV母線正常運(yùn)行方式時(shí)，電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的-3%—+7%；事故運(yùn)行方式時(shí)為系統(tǒng)額定電壓的±10%。

4．帶地區(qū)供電負(fù)荷的變電站和發(fā)電廠（直屬）的10（6）kV母線正常運(yùn)行方式下的電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的0%—+7%。

（二）特殊運(yùn)行方式下的電壓允許偏差值由調(diào)度部門確定。

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（五）定期召開專業(yè)工作會議，并組織相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)。

（六）每年進(jìn)行電壓無功專業(yè)的技術(shù)和工作總結(jié)，總結(jié)報(bào)告于次年2月15日前向國家電網(wǎng)公司上報(bào)工作總結(jié)報(bào)告電子版，2月底前以正式文件上報(bào)。

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訂計(jì)劃實(shí)施。

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與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主；降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主的原則。

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之有效的新技術(shù)、新方法，不斷提高電壓質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督的專業(yè)水平

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第四篇：淺析電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)的無功補(bǔ)償論文

摘要：在電力系統(tǒng)中安裝無功補(bǔ)償裝置，可以有效地減少輸送線路以及變壓器的損耗，進(jìn)而提升電網(wǎng)輸電效率。文章從低壓電網(wǎng)中設(shè)置無功補(bǔ)償?shù)闹匾匀胧郑接懥藷o功補(bǔ)償?shù)拇胧┘霸瓌t，對相關(guān)工作人員有一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng);低壓電網(wǎng);無功補(bǔ)償

0引言

在電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)中，無功補(bǔ)償裝置設(shè)置的目的就是提升電網(wǎng)的供電效率，保證電力供應(yīng)順暢。在電力供電系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償裝置是一項(xiàng)比較重要的設(shè)備，它能夠有效地減少輸電線路以及變壓器的損耗，提升供配電路中的效率，進(jìn)而使原有的供電環(huán)境得到改善。將無功補(bǔ)償裝置合理地用于供電過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度地降低供電網(wǎng)絡(luò)中的電能損失，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)與社會效益。在電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)的供配電過程中，科學(xué)、合理地采用無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行電能的輸送，可以達(dá)到降低損耗以及穩(wěn)定電網(wǎng)電壓的作用。本文作者結(jié)合自己多年從事低壓電網(wǎng)管理的工作經(jīng)驗(yàn)，探討了無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)用。

1無功補(bǔ)償裝置的重要性分析

1.1維持供電網(wǎng)絡(luò)電壓的穩(wěn)定對于低壓電網(wǎng)的供電網(wǎng)絡(luò)來說，穩(wěn)定的電壓是保證其正常工作的先決條件，它可以確保供配電網(wǎng)絡(luò)的電能輸送質(zhì)量。依據(jù)供電網(wǎng)絡(luò)中的電壓損失計(jì)算公式，可以得出輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生了全部的變電器電壓，因此，供電網(wǎng)絡(luò)中的無功功率Q對于確保電壓穩(wěn)定具有特殊的作用。所以，在低壓電網(wǎng)的供配電過程中，應(yīng)當(dāng)盡可能的降低電網(wǎng)中的無功功率Q，以便達(dá)到維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的作用。

1.2降低電能消耗企業(yè)的電費(fèi)支出依據(jù)我國目前所執(zhí)行的電費(fèi)收繳制度，電能消耗企業(yè)所繳納的電費(fèi)與其功率因數(shù)有關(guān)，根據(jù)該企業(yè)的功率因數(shù)來確定所要繳納的電費(fèi)。所以，絕大多數(shù)電能消耗企業(yè)都十分關(guān)注對機(jī)械設(shè)備的節(jié)能保養(yǎng)，進(jìn)而有效降低企業(yè)的電費(fèi)支出。在低壓電網(wǎng)中設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，能夠有效地降低企業(yè)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對電能的消耗，進(jìn)而降低企業(yè)的電力成本支出。

1.3降低供配電系統(tǒng)的電能損耗

在確定電力系統(tǒng)因使用無功補(bǔ)償裝置而節(jié)省的能耗時(shí)，可以使用公式P=IUCOSα。電力系統(tǒng)安裝無功補(bǔ)償裝置后，當(dāng)功率因數(shù)從未安裝前的0.75提高到安裝后的0.9后，能夠降低大約30%的電能消耗，可以看出其具有非常好的降低電能消耗的作用。所以，電力系統(tǒng)在進(jìn)行低壓電網(wǎng)輸送電流時(shí)，可以考慮運(yùn)用無功補(bǔ)償裝置，這樣能夠有效地降低電力系統(tǒng)中電能損耗。

2無功補(bǔ)償裝置配置地點(diǎn)的選擇

在電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)中，無功補(bǔ)償裝置可以設(shè)置在以下三個(gè)地方，一個(gè)是設(shè)置在變電所的母線上，一個(gè)是設(shè)置在10 kv的線路中，另外，還可以設(shè)置在用戶低壓端。

2.1變電所母線設(shè)置無功補(bǔ)償裝置在變電所的母線上，無功補(bǔ)償?shù)娜萘恳绕渌牡胤蕉即螅ǔＧ闆r下是采用手動分級投切的方式進(jìn)行。首先要確定該變電所覆蓋范圍內(nèi)的總的無功負(fù)荷量，再依據(jù)總的無功負(fù)荷量來確定變電所母線上的無功補(bǔ)償容量，以便確保上一級的功率因數(shù)能夠滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)使變電所的母線電壓始終處于允許的范圍之內(nèi)。

2.2 10 kV線路設(shè)置無功補(bǔ)償裝置對于10 kV線路來說，其無功補(bǔ)償容量的確定是依據(jù)變壓器的無功損耗以及線路中的無功損耗值。10 kV線路中的無功補(bǔ)償容量不可以過大，否則，會使得線路處于低負(fù)載時(shí)出現(xiàn)無功過補(bǔ)償現(xiàn)象，這樣就會導(dǎo)致線路中的損耗量增大，同時(shí)也不能保證線路中的電壓穩(wěn)定。

2.3用戶低壓端設(shè)置無功補(bǔ)償裝置通常情況下可以根據(jù)用戶的無功負(fù)荷的變化，進(jìn)行補(bǔ)償電容器的自動切換，這樣就能夠避免出現(xiàn)向高壓線路反送無功電能的情況。在供配電電網(wǎng)里，若將無功補(bǔ)償裝置設(shè)置在用戶低壓端，能夠保證線路中有最小的電流，進(jìn)而有效降低線路中的電能損失。此外，由于供配電線路中的電流比較小，就能夠使供配電線路中電壓降減少，進(jìn)而避免電壓出現(xiàn)較大的波動。通過在用戶端設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，可以產(chǎn)生較好的效果，不然即便線路關(guān)口處有著比較高的功率因數(shù)，也不能實(shí)現(xiàn)合理降低線路的功率損耗。在供配電線路中，應(yīng)當(dāng)將低壓側(cè)設(shè)置無功補(bǔ)償裝置作為主要的補(bǔ)償方式，而高壓端的無功補(bǔ)償裝置只起到輔助作用。為了能夠有效地達(dá)到線路中的無功補(bǔ)償，可以結(jié)合線路中實(shí)際情況選用自動控制的方式，及時(shí)獲取供配電電網(wǎng)中的功率因數(shù)、功率、電流、電壓等參數(shù)，依據(jù)電網(wǎng)中各參數(shù)的變化，來確定合理的操作指令，進(jìn)而保證供配電低壓電網(wǎng)始終保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。

3無功補(bǔ)償應(yīng)遵循的原則

在電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)中設(shè)置無功補(bǔ)償裝置需要遵循同機(jī)補(bǔ)償、電容器補(bǔ)償、隨時(shí)補(bǔ)償?shù)仍瓌t。低壓電網(wǎng)正式輸電之前，應(yīng)當(dāng)先將電動機(jī)與低壓電容器組相連接，在連接的基礎(chǔ)上再讓其工作，這么做不僅能夠有效地減少因低電流通過所帶來的電能損失，而且可以提升低壓電流的使用效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無損耗的目標(biāo)。在低壓電網(wǎng)供配電變壓器的兩側(cè)，可以連接低壓電容器，這么做可以補(bǔ)償由于配電變壓器空載狀態(tài)時(shí)的無功損耗，此外，也可以在一定程度上補(bǔ)償由于變壓器使用而造成的電能損耗。

在低壓電網(wǎng)的補(bǔ)償過程中，電網(wǎng)的控制保護(hù)裝置采用無功補(bǔ)償切換裝置，0.5 kV左右的大用電戶的母線上設(shè)置低壓電容器組補(bǔ)償，這么做既可以達(dá)到兩種補(bǔ)償?shù)囊螅夷軌蛟谝欢ǔ潭壬媳ＷC電壓的穩(wěn)定，進(jìn)而避免電氣設(shè)備因電壓變化而受到損壞。

4無功補(bǔ)償?shù)木唧w方法

4.1低壓電網(wǎng)中集中補(bǔ)償在低壓電網(wǎng)中進(jìn)行集中補(bǔ)償主要是利用由電腦控制的低壓并聯(lián)電容器柜，在380V配電變壓器處進(jìn)行。采用集中補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ饕幸韵聨追矫娴膬?yōu)點(diǎn)：首先，是能夠補(bǔ)償?shù)娜萘亢艽螅梢酝瑫r(shí)滿足上千容器的使用;其次，是可以對其進(jìn)行跟蹤，對用戶用電情況進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，依據(jù)用電波動情況來確定需要使用的補(bǔ)償數(shù)量，進(jìn)而達(dá)到供配電的平衡;再次，是可以產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效果，采用集中補(bǔ)償?shù)霓k法可以有效地控制供配電電網(wǎng)中電能的損耗，而且設(shè)備的維護(hù)和投資全部由使用方負(fù)責(zé)，這樣就明顯的降低了供電企業(yè)的相關(guān)支出，而且可以對電能損耗進(jìn)行有效控制。當(dāng)前，用電大戶在設(shè)置無功補(bǔ)償裝置時(shí)，大多數(shù)都是依據(jù)電網(wǎng)功率因素的變化來對電容器進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。用電企業(yè)運(yùn)用集中補(bǔ)償?shù)姆绞剑梢詫赡艹霈F(xiàn)的問題做到早發(fā)現(xiàn)、早解決;此外，當(dāng)?shù)氐墓╇姴块T也會對企業(yè)的用電情況給予更多的關(guān)注，以便能夠加強(qiáng)對電網(wǎng)電壓的檢查，確保電壓一直能夠處于合理水平。

4.2低壓電網(wǎng)中的靜止補(bǔ)償

在電力系統(tǒng)中的遠(yuǎn)距離輸配電線路中，可以采用靜止補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行無功補(bǔ)償，這樣不僅可以確保電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，而且能夠避免輸配電期間出現(xiàn)充電現(xiàn)象，進(jìn)而全面提升輸電的總體容量，即在幾條線路同時(shí)進(jìn)行輸配電時(shí)，可以對產(chǎn)生的能量損耗進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)充，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓的作用。與此同時(shí)，可以達(dá)到補(bǔ)償和配給的作用，進(jìn)而使其充分展示出調(diào)節(jié)的功能。在現(xiàn)實(shí)使用時(shí)，應(yīng)當(dāng)先確定調(diào)節(jié)點(diǎn)，也就是受電地區(qū)的下一級電網(wǎng)與調(diào)壓輸電網(wǎng)與輸電網(wǎng)的電壓支撐點(diǎn)之間的相互連接的樞紐點(diǎn)設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償裝置。明確該裝置可以調(diào)節(jié)的范圍，之后對其實(shí)行跟蹤維護(hù)。雖然這種方式具有很好的自動化水平，但同時(shí)也會受到一些難以避免的因素影響，如不良的天氣等。因此，在使用過程中，要加強(qiáng)其觀測力度，以便能夠及時(shí)獲取最新的數(shù)據(jù)，出現(xiàn)問題時(shí)要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4.3低壓電網(wǎng)中的分散補(bǔ)償

在電力系統(tǒng)中的用戶端采取分散補(bǔ)償?shù)姆绞剑粌H可以達(dá)到提升電壓使用率的作用，而且能夠保證電壓始終處于合理水平，避免因電壓變化對電器所造成的損壞。采用分散補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢杂行У亟档唾Y源成本支出，因用戶所用電器有著較高的頻率，使用分散補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ兄^好的應(yīng)用前景。采用分散補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ梢杂行嵘┡潆娋€路中的供電水平，穩(wěn)定線路中的電壓，確保用戶電器電壓能夠始終處于合理范圍，保證電器可以安全、平穩(wěn)的運(yùn)行。

5結(jié)語

在電力系統(tǒng)低壓電網(wǎng)中使用無功補(bǔ)償裝置，應(yīng)當(dāng)先對低壓電路中所有的特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，從實(shí)際應(yīng)用角度采取一定的措施，進(jìn)而降低電網(wǎng)中的電能損失，確保低壓電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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第五篇：供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)的新發(fā)展

供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)的新發(fā)展

鄭學(xué)超

摘要： 本文主要介紹一種提高用電功率因數(shù)及消除諧波的新型低壓配電裝置。該裝置可實(shí)施三相對稱、分相動態(tài)無功補(bǔ)償和濾波。在結(jié)構(gòu)上一方面采用電容自動投切無觸點(diǎn)化，解決了傳統(tǒng)裝置的合閘涌流及斷電弧光等問題；二方面采用微電腦全數(shù)字控制，由電壓、電流、功率因數(shù)等數(shù)字顯示代替?zhèn)鹘y(tǒng)的指針式儀表，有通訊接口，與智能化電器設(shè)備配套，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控或遙控。

關(guān)鍵詞： 無功動態(tài)補(bǔ)償 濾波 無觸點(diǎn)化 微電腦遠(yuǎn)程監(jiān)

控隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，各產(chǎn)業(yè)和民用用電量大幅度增加，新增用電負(fù)荷中，整流和變頻設(shè)備所占的比例增加，無功負(fù)荷電流和諧波電流增大供電系統(tǒng)損耗，諧波電流還可能引起通訊系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障。在供電系統(tǒng)中，裝設(shè)動態(tài)無功補(bǔ)償和適當(dāng)?shù)臑V波裝置，是減少系統(tǒng)損耗，提高電能質(zhì)量的有效措施。

傳統(tǒng)的低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置(又稱功率因數(shù)自動補(bǔ)償裝置)是采用模擬量或微電腦功率因數(shù)檢測，通過中間繼電器(或固態(tài)繼電器)接通接觸器、控制補(bǔ)償電容器投入或切除。存在的主要問題：

(1)合閘涌流大，可達(dá)到100In(In為補(bǔ)償電容器額定電流)；

(2)斷開弧光大；

(3)補(bǔ)償電容器及接觸器易損壞；

(4)對供電系統(tǒng)及周圍電氣設(shè)備干擾大。因此，傳統(tǒng)的低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置，只適用于無功負(fù)荷較穩(wěn)定的變電所使用。經(jīng)實(shí)際調(diào)查，無功負(fù)荷經(jīng)常變化的各個(gè)產(chǎn)業(yè)及民用變電所，使用的傳統(tǒng)的低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，一年后90％以上不好用，改為手動控制接觸器固定補(bǔ)償。使供電系統(tǒng)損耗增加。另外，傳統(tǒng)的低壓動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，不能濾波，也不能分相補(bǔ)償，不能適應(yīng)多種用電負(fù)荷對無功補(bǔ)償?shù)囊蟆Ｐ滦偷蛪簾o功動態(tài)補(bǔ)償裝置，采用微電腦全數(shù)字控制，通過交流無觸點(diǎn)電子開關(guān)投切補(bǔ)償電容器，全部無觸點(diǎn)化。無合閘涌流、無斷電弧光。可實(shí)現(xiàn)低壓濾波和分相補(bǔ)償。電壓、電流、功率因數(shù)數(shù)字顯示，代替?zhèn)鹘y(tǒng)指針式儀表。有通訊接口，與智能化低壓電器設(shè)備配套，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控或遙控。有保護(hù)和報(bào)警功能，調(diào)試、維護(hù)方便。

新型的與傳統(tǒng)的低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置性能與價(jià)格比較。

從以上比較表可知，新型低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置的各項(xiàng)技術(shù)性能，都優(yōu)于傳統(tǒng)的補(bǔ)償裝置。相同的功能價(jià)格只差20％。但使用壽命長、維護(hù)工作量小、長期節(jié)能效果好。因此，新型補(bǔ)償裝置是傳統(tǒng)低壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置的更新?lián)Q代產(chǎn)品。而且技術(shù)上已經(jīng)成熟，有5年以上的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。在高壓(10KV、6KV)無功補(bǔ)償方面，我國目前普遍采用高壓電容器固定補(bǔ)償。很多變電所，為了解決無功負(fù)荷變化時(shí)，補(bǔ)償容量也能變化的問題，將高壓補(bǔ)償電容器分為2－3組，用真空斷路器人工控制。原來設(shè)想：重負(fù)荷時(shí)，補(bǔ)償電容器全部投入；輕負(fù)荷時(shí)，切除1－2組補(bǔ)償電容器。實(shí)際使用證明，用人工控制真空斷路器，投切高壓補(bǔ)償電容器，會產(chǎn)生很大的合閘涌流和電壓閃變，甚至引起系統(tǒng)振蕩。不敢經(jīng)常操作。實(shí)際還是固定補(bǔ)償，常出現(xiàn)重負(fù)荷時(shí)欠補(bǔ)償，輕負(fù)荷時(shí)過補(bǔ)償，增加了供電系統(tǒng)損耗，增大了電壓波動范圍。新型高壓無功動態(tài)補(bǔ)償裝置，采用微電腦全數(shù)字控制，全部無接點(diǎn)化，不產(chǎn)生諧波，無合閘涌流，可有效減小電壓閃變和防止系統(tǒng)振蕩，并可實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償。可與高壓濾波裝置組成濾波和動態(tài)補(bǔ)償成套裝置。有通訊接口，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控或遙控。可靠性高、維護(hù)工作量小，適合中、小型變電所使用(補(bǔ)償容量數(shù)百至數(shù)萬KVAR)。能減少電網(wǎng)電能損耗，提高供電質(zhì)量。