第一篇：工廠供電系統(tǒng)無功補償技術(shù)研究論文

摘要:針對無功補償技術(shù)展開討論, 提升供電系統(tǒng)的供電效率, 找尋影響提高供電效率的因素, 并提出解決方案.關(guān)鍵詞:無功補償;供電系統(tǒng);功率因數(shù);

社會經(jīng)濟的發(fā)展, 國內(nèi)工廠用電不斷增加, 對供電系統(tǒng)提出了更高的要求, 無功補償技術(shù)的使用可以減少無功功率在工廠電網(wǎng)中的流動, 降低線路和變壓器因為輸送無功功率而造成電能損失;安裝無功補償設(shè)備可以有效的降低工廠電力網(wǎng)的損耗.另外, 無功補償可以提高功率因數(shù), 相對其他節(jié)能措施而言, 是一項收效快、投資少的降損節(jié)能措施, 可以使電力系統(tǒng)少送無功功率, 多送有功功率, 而且可以在電力系統(tǒng)無功功率不足時, 迅速提供無功功率.工廠是一個大型機電場所, 需要用到很多的用電的機器, 而這些機器大多都是電感設(shè)備,平時會消耗大量的電源, 浪費很多的無用功, 這對于工廠的發(fā)展來說是不利的, 而且違反了國家節(jié)能減排政策, 所以, 提高工廠用電設(shè)備的供電效率, 做到充分利用設(shè)備容量, 實現(xiàn)遠距離低損耗輸電, 加強用電效率, 響應(yīng)國家節(jié)能減排號召, 提高用電質(zhì)量, 這是一件非常有必要的事情.無功補償技術(shù)原理

電流經(jīng)過電阻時會因為電流損耗而做功, 從而發(fā)光發(fā)熱, 這就是電流的熱效應(yīng), 而在經(jīng)過純?nèi)菪噪娮钑r, 會因為電阻沒有阻攔電流的涌動, 從而并不做功, 形成無功功率, 對用電功率造成浪費, 在感電設(shè)備中, 總有一部分的電子設(shè)備是純?nèi)菪噪娮? 這時就會進行無功功率, 就會大幅度降低電流的使用功率, 這是對電流的一種浪費, 如果能夠進行無功補償技術(shù), 在電流不做功的時候進行補償, 會大幅度的增加電流的使用效率, 是對電的一種節(jié)約措施, 那應(yīng)該如何進行無功補償呢?由于工廠的設(shè)備大多是感電設(shè)備, 所以只能進行公共無功補償, 而無功補償總共分為兩種, 一種是由配電措施來進行功率補償, 但是長期進行配電措施的無功補償會嚴重損壞變電箱, 這就得不償失了, 所以這種方法對于工廠來說并不可取, 二是由補償電容器來進行無功補償, 這是一種專門的電流功率補償設(shè)備, 不會產(chǎn)生上一個措施的狀況, 是所需采取的最佳措施.工廠供電系統(tǒng)無功補償方法

2.1 使用電力電容器作無功補償.工廠中最常使用的方法是安裝一個電力電容器, 將未做功的電流進行做功處理, 這樣就可以很好的降低電流的無功效率, 經(jīng)濟便捷, 很受工廠的歡迎.1)低壓分組補償.這種方式是通過在配電車間安裝電力電容器, 在供電部位就進行電流做功補償, 可實現(xiàn)單體補償和混合補償, 是一種經(jīng)濟實惠的措施, 是工廠最常用的方法.2)個別補償, 也稱就地隨機補償, 這種方法有著很多的局限, 主要分為以下三點:

一是要安裝位置要正確, 既必須安裝在合格的位置上面, 安裝不當效果就不會那么好.二是電流做功功率不能超過0.9, 超過0.9就會損壞這機器.三是要選擇合格的適當?shù)难a償電容器, 這些要求相對較復(fù)雜, 所以工廠使用的較少.3)高壓集中補償, 這種方法耗資較高, 不適合工廠使用, 所以不推薦使用.2.2 使用同步補償器作無功補償.同步補償機, 它的工作原理是運用過勵磁運行的原理, 使用過勵磁吸收電路運行過程中的無功電流, 這是一種相當有效的措施, 能夠均勻的調(diào)節(jié)電網(wǎng)電流做功, 這是一種很有效的措施, 能夠做到均勻供電, 但這這種方法也有它的弊端, 那就是它的運營成本較高, 而且后期的維護成本也是一筆不小的數(shù)目, 這就造成了工廠大多不敢用的局面, 方法雖好, 但代價太高, 除了一些大型的供電設(shè)備, 這些相對來講性價比合適, 很多時候都是不使用這種方法的, 而對于工廠來講, 也不推薦使用.提高自然功率因數(shù)

工廠的設(shè)備也是一個很重要的環(huán)節(jié), 工廠設(shè)備的使用比是造成無功功率的關(guān)鍵, 那么應(yīng)該如何解決這一問題是根治工廠設(shè)備不做功的根本, 下面提出了兩種建議, 希望能夠幫助解決這一現(xiàn)象.3.1 選擇合適的電動機, 在進行電動機的選擇時, 電動機的規(guī)格和型號、使用效率和最大電流時的運營情況是選擇電動機最主要的考察項目, 在進行電動機的廠家選擇時, 要避免使用閉封式電動機, 這種電動機的使用效率低, 而且容易損壞, 維護成本高, 而且在工廠設(shè)備的運行中, 若設(shè)備的使用效率長期處于50%以下時, 就要考慮更換更小型號的設(shè)備了.3.2 選擇適合的變壓器.變壓器在工廠的運營過程中是最能進行無功運營的了,平時工作無功效率就達到總無功效率的25%, 而在全部設(shè)備停用的情況下時, 無功效率更是達到了80%, 這是一個極大的浪費, 想要實現(xiàn)用電效率的提高, 選擇合適的變壓器是一個非常重要的環(huán)節(jié), 要綜合的考慮到電壓器的臺數(shù), 型號, 運營方式等方面, 確保變壓器的使用效率最大化.無功補償注意事項

諧波的有效抑制.電容器在對抗諧波方面有著一定的抗衡作用, 但是它在抗衡的同時又會放大諧波的負面作用, 相當于是一把雙刃劍, 這就需要一定的人為控制, 嚴格控制電容器的數(shù)量, 在電容器對抗諧波方面, 提出以下幾點建議:

1)給易受諧波損壞的電容器串聯(lián)一個抗諧波電容器, 中和諧波的損害.2)在換流的部位接入一個濾波器, 消除諧波.3)給母線Pr使用微電腦消諧裝置.4)提高變流器的使用電流, 提高使用效率, 降低使用低段諧波的使用, 從根本上減少諧波的產(chǎn)生.參考文獻

[1]王雨.工廠供電系統(tǒng)無功補償問題研究[J].技術(shù)與市場, 2011(6):65-66.[2]趙敬濤.試論無功補償在工廠供電中的應(yīng)用[J].北京電力高等專科學(xué)校學(xué)報, 2012(3):21-22.[3]侯麗倩, 馬輝, 孫興盛.淺談工廠供電中的無功補償[J].中國科技博覽, 2010(35):167.

第二篇：電力系統(tǒng)無功補償論文

畢業(yè)論文（設(shè)計）

題 目 電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化、補償及無功補

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、補償及

無功補償技術(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)化和無功補償是提高系統(tǒng)運行電壓，減小網(wǎng)損，提高系統(tǒng)穩(wěn)定水平的有效手段。本文對當前常用的無功優(yōu)化和無功補償進行了總結(jié)，對目前無功補償和優(yōu)化存在的問題進行了一定的探討和研究。電壓是電能質(zhì)量的重要指標之一，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運行、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)上就是一個無功問題。解決好無功補償問題，具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：無功優(yōu)化 無功補償 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)化和補償?shù)脑瓌t和類型…………………………………6

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

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

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

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

2、優(yōu)化算法………………………………………………………8

四、配電線路上的無功補償及用戶的無功補償……………………8

1、配電線路上的無功補償 ………………………………………8

2、用戶的無功補償 ………………………………………………10

五、影響功率因數(shù)的主要因素………………………………………12

1、異步電動機和變壓器 …………………………………………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)無功補償?shù)姆椒?……………………………………12

1、隨機補償 ………………………………………………………12

2、隨器補償 ………………………………………………………13

3、跟蹤補償 ………………………………………………………13

七、無功補償容量的選擇方法 ………………………………………13

1、單負荷就地補償 ………………………………………………13

2、多負荷補償 ……………………………………………………14

八、無功補償?shù)男б妗?4

1、節(jié)省企業(yè)電費開支 ……………………………………………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 …………………………………………………………16

電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化、補償及

無功補償技術(shù)對低壓電網(wǎng)功率因數(shù)的影響

一 前言

隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，用電量的增加，電網(wǎng)的經(jīng)濟運行日益受到重視。降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)輸電效率和電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性是電力系統(tǒng)運行部門面臨的實際問題，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)運行的經(jīng)濟性，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)化和無功功率補償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行研究的一個重要組成部分。通過對電力系統(tǒng)無功電源的合理配置和對無功負荷的最佳補償,不僅可以維持電壓水平和提高電力系統(tǒng)運行的穩(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)濟運行。

無功優(yōu)化計算是在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)負荷給定的情況下，通過調(diào)節(jié)控制變量（發(fā)電機的無功出力和機端電壓水平、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行，而且能取得可觀的經(jīng)濟效益，使電能質(zhì)量、系統(tǒng)運行的安全性和經(jīng)濟性完美的結(jié)合在一起，因而無功優(yōu)化的前景十分廣闊。無功補償可看作是無功優(yōu)化的一個子部分，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)損達到最小。

無功補償，就其概念而言早為人所知，它就是借助于無功補償設(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，無功補償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級補償，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)電力部門補償與用戶補償相結(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，要盡可能地實現(xiàn)就地補償，就地平衡，所以必須由電力部門和用戶共同進行補償。

(3)分散補償與集中補償相結(jié)合，以分散為主。

集中補償，是在變電所集中裝設(shè)較大容量的補償電容器。分散補償，指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負荷區(qū)，如配電線路，配電變壓器和用戶的用電設(shè)備等進行的無功補償。集中補償，主要是補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。因為用戶需要的無功

通過變電所以下的配電線路向負荷端輸送。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)在哪里補償。所以，中、低壓配電網(wǎng)應(yīng)以分散補償為主。(4)降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。

二

無功優(yōu)化和補償?shù)脑瓌t和類型

1、無功優(yōu)化和補償?shù)脑瓌t

在無功優(yōu)化和無功補償中，首先要確定合適的補償點。無功負荷補償點一般按以下原則進行確定：

1)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的特點，選擇幾個中樞點以實現(xiàn)對其他節(jié)點電壓的控制； 2)根據(jù)無功就地平衡原則，選擇無功負荷較大的節(jié)點。 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)運行的經(jīng)濟性。4)網(wǎng)絡(luò)中無功補償度不應(yīng)低于部頒標準0.7的規(guī)定。

2、無功優(yōu)化和補償?shù)念愋酮?/p>

電力系統(tǒng)的無功補償不僅包括容性無功功率的補償而且包括感性無功功率的補償。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)計在500kV每公里的容性充電功率達1.2Mvar／km。這樣就必須對系統(tǒng)進行感性無功功率補償以抵消線路的容性功率。如實際上，電網(wǎng)在500kV的變電所都進行了感性無功補償，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)的無功補償從優(yōu)化方面可從兩個方面說起，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)化和補償(開式網(wǎng))。

1、無功優(yōu)化的目標函數(shù)

參考文獻［3］中著名的等網(wǎng)損微增率定律指出，當全網(wǎng)網(wǎng)損微增率相等時，此時的網(wǎng)損最小。無功的補償點應(yīng)設(shè)置在網(wǎng)損微增率較小的點(網(wǎng)損微增率通常為負值時進行無功補償)，這樣通過與最優(yōu)網(wǎng)損微增率相結(jié)合進行反復(fù)迭代求解得到優(yōu)化的最佳點。一方面，該方法沒有計及其它控制變量的調(diào)節(jié)作用，同時在實際運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，這樣做的計算量太大且費時。與此同時，國內(nèi)外學(xué)者對無功優(yōu)化進行了大量研究，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，其一為不計無功補償設(shè)備的費用，以系統(tǒng)網(wǎng)損最小為主要目的。即優(yōu)化狀態(tài)時無功優(yōu)化的目標函數(shù)可用下式表達：



其二，以系統(tǒng)運行最優(yōu)為目標函數(shù)，它計及了系統(tǒng)由于補償后減小的網(wǎng)損費用和添加補償設(shè)備的費用，可用下式表達：

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

模型二考慮了投資問題，可認為是一種比較理想的模型。特別是隨著電力市場的實行，各部門都追求經(jīng)濟效益，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，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)點法、帶懲罰項的無功優(yōu)化潮流和內(nèi)點法等等，以上均是通過將非線性規(guī)劃運用泰勒級數(shù)展開,忽略二階及以上的項,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，其計算的收斂性得不到保證。為了提高優(yōu)化計算的收斂性，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，使計算復(fù)雜、費時，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，改進的遺傳算法，分布計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)化的收斂性和計算速度，并且有些方法已經(jīng)投入實際應(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)解仍需進一步研究和探討。

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

接近于上限運行。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)濟運行指標相統(tǒng)一仍需進一步研究。

3)無功優(yōu)化的實時性問題。伴隨著電力系統(tǒng)自動化水平的提高，對無功優(yōu)化的實時性提出了很高的要求，如何在很短的時間內(nèi)避免不收斂，求出最優(yōu)解仍需進一步研究。

四 配電線路上的無功補償及用戶的無功補償

1、配電線路上的無功補償

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引起的功率損耗較大且電壓損耗較大，故其無功補償理論建立在其上。經(jīng)典的線路補償理論認為電容器安裝的位置可見下表。

其原理可簡述如下：

當線路輸送的無功功率Q，線路長度L，每組補償距離為x時，每組補償容量為Qx

Qx=Qx／L

當認為電容器安裝在補償區(qū)間中心時，降低的線損最大。無功潮流圖可見圖1所示：

當

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償可有效降低網(wǎng)損，但它的效果不如在低壓側(cè)補償。這個結(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；同時在線路上安裝電容器組時，其維護、操作比較不便，且也沒有考慮補償設(shè)備的投資問題。因此，建議采用下述方式。

2、用戶的無功補償

對于企業(yè)及大負荷用電單位，按照無功補償?shù)姆N類又分為高壓集中補償、低壓集中補償和低壓就地補償。文獻［8］指出在補償容量相等的情況下，低壓就地補償減低的線損最大，因而經(jīng)濟效益最佳。這是可以理解的。由于低壓就地補償了負荷的感性部分，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)濟效益最佳。但是上述并沒有指出最佳補償容量應(yīng)為多少?同時也沒有計及無功設(shè)備的投資。文獻［6］指出了對于開式網(wǎng)的最佳補償容量，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償容量，參考文獻［6］進行了詳細的推導(dǎo)。其目標函數(shù)采用 了簡單的推導(dǎo)：

對于網(wǎng)絡(luò)為放射式網(wǎng)絡(luò)，此時網(wǎng)絡(luò)年計算支出費用與無功補償?shù)年P(guān)系可表達為：

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)點的補償QCn,op均于上式相同。（2）干線式和鏈式開式網(wǎng)的最佳無功補償

對于干線式及鏈式接線開式網(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，通過計算公式一次性能得出最佳補償容量，避免了計算的迭代過程，具體算例可見參考文獻［3］例6-2，在6-2例中，求解最佳補償容量是通過求解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)生主要是因為交流用電設(shè)備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當有功功率P一定時，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Q=0時，則其力率=1。因此提高功率因數(shù)問題的實質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。

1、異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負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的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。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)空載運行或長其處于低負載運行狀態(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

當供電電壓高于額定值的10%時，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，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，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)提高的一些實用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達到降損節(jié)能的效果。

六 低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)姆椒?/p>

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

1、隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負荷。

隨機補償?shù)膬?yōu)點是：用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè)備也退出，而且不需頻繁調(diào)整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護簡單、事故率低等。

2、隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負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荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費單價的增加。

隨器補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，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)濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

3、跟蹤補償

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

跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復(fù)雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經(jīng)濟性接近時，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補償方式。

七 無功功率補償容量的選擇方法

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

1、單負荷就地補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：從電氣計算日文雜志中查到：1/4~1/2容量計算

考慮負載率及極對數(shù)等因素，按式（5）選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現(xiàn)過補償，而且功率因數(shù)可以補償?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比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態(tài)下，其補償效果較差。

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

經(jīng)驗系數(shù)表

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

（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

若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1,則：Qo 根據(jù)電機學(xué)知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率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)濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。（5）、按電動機額定數(shù)據(jù)計算：

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

2、多負荷補償容量的選擇

多負荷補償容量的選擇是根據(jù)補償前后的功率因數(shù)來確定。

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

式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時數(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)計階段的企業(yè)，無功補償容量Qc按下式選擇： Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn為年平均有功負荷系數(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。

多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。但電氣設(shè)備不連續(xù)運轉(zhuǎn)或輕負荷運行時，會造成過補償，使運行電壓抬高，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償，即根據(jù)負荷大小自動投入無功補償容量的多少，對高壓來說應(yīng)考慮采取防過補償措施。

八 無功補償?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)電費開支

提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接經(jīng)濟效益是明顯的，因為國家電價制度中，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)定了要求達到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費。可見，提高功率因數(shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟意義。

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，負荷電流減少，因此向負荷傳送功率所經(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)不致于過載運行，從而發(fā)揮原有設(shè)備的潛力；對尚處于設(shè)計階段的新建企業(yè)來說則能降低設(shè)備容量，減少投資費用，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，使用無功補償不但減少初次投資費用，而且減少了運行后的基本電費。

3、降低系統(tǒng)的能耗

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

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

當功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時，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集中負荷為例，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→輸送有功負荷P產(chǎn)生的；QX/Ue→輸送無功負荷Q產(chǎn)生的；

配電線路：X=（2~4）R，△U大部分為輸送無功負荷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，有利于大電動機的起動。因此，無功補償能改善電壓質(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)濟的，對于無功補償應(yīng)用的主要目的是改善功率因數(shù)，減少線損，調(diào)壓只是一個輔助作用。

5、增加變壓器容量

三相異步電動機通過就地補償后，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，補前功率因數(shù)為0.857，補償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計算其增容量為：

（155÷0.857）×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA

九 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的無功優(yōu)化和無功補償需要比較精確的負荷數(shù)據(jù)、發(fā)電機數(shù)據(jù)、變壓器參數(shù)等等。同時在電力系統(tǒng)的實際運行中，電力系統(tǒng)的狀態(tài)是連續(xù)變化的，因此無功優(yōu)化和無功補償應(yīng)根據(jù)實際情況靈活運用。隨著調(diào)度自動化、配網(wǎng)自動化和無人變電站的進一步實現(xiàn)，需要計算快，收斂性良好的算法，同時伴隨著電力市場的實行，無功定價理論的逐漸成熟，無功優(yōu)化的理論也將相應(yīng)改變并進一步完善。

文中集中探討了無功補償技術(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償容量，確保補償技術(shù)經(jīng)濟、合理、安全可靠，達到節(jié)約電能的目的。

十 參考文獻

1、靳龍章、丁毓山著：《電網(wǎng)無功補償實用技術(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、王正風著：《電力系統(tǒng)無功功率負荷的最佳補償容量》，華東電力，1999年

第三篇：低壓配電系統(tǒng)無功補償在提釩煉鋼廠應(yīng)用

低壓配電系統(tǒng)無功補償在提釩煉鋼廠應(yīng)用

游洪

（新鋼釩提釩煉鋼廠 維點車間）概況:

無功補償，就其概念而言早為人所知，它就是借助于無功補償設(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。目前，許多地方電力系統(tǒng)的無功補償和電壓調(diào)節(jié)依然采用傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式，有載調(diào)壓變壓器、靜電電容器等只能手動調(diào)節(jié)和投切,不能實現(xiàn)實時電壓調(diào)節(jié)或無功補償。前言

針對我們廠的工藝要求和設(shè)備具體情況對電源質(zhì)量要求較高，電壓是電能質(zhì)量的重要指標之一，電壓質(zhì)量對電網(wǎng)穩(wěn)定及電力設(shè)備安全運行、線路損失、安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量和用電單耗都有直接影響。無功電力是影響電壓質(zhì)量的一個重要因素，電壓質(zhì)量與無功是密不可分的，可以說，電壓問題本質(zhì)上就是無功問題。解決好無功補償問題，具有十分重要的意義。

目前我廠高壓變電站為了平衡輸電網(wǎng)的無功功率，也在變電站進行集中補償，但這種補償是靜止補償，其主要目的是改善輸電網(wǎng)的功率因素，提高終端變電所的電壓，補償主變壓器的無功損耗。這些補償裝置一般連接在變電站的高壓母線上，優(yōu)點是管理容易、維護方便，缺點是對配電網(wǎng)的降損起吧到什么作用。

我廠普遍采用的還有另一種低壓無功補償方式，是在配電變壓器380V側(cè)進行集中補償，在這種方式下，補償裝置通常采用微機控制的低壓并聯(lián)電容器柜，容量在幾百至上千千乏不等，它是根據(jù)負荷水平的波動，投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進行跟蹤補償。主要目的是提高專用變壓器的功率因數(shù)，實現(xiàn)無功功率的就得平衡，對配電網(wǎng)和配電變壓器的降損有一定作用，也保證該用戶的電壓水平。

特別是我廠180噸以上吊車對電網(wǎng)電壓的變化一般不允許超過±10％。吊車負荷變化極為快速，并且引發(fā)大量的無功功率，高的無功電流損耗可以在變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)導(dǎo)致明顯的電壓降落，特別在吊車起升下降的經(jīng)常產(chǎn)生較大的電壓波動、電壓閃變，導(dǎo)致設(shè)備損壞，影響生產(chǎn)效率，所以無功功率補償裝置的響應(yīng)時間是補償裝置最重要的指標之一。

2無功補償?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，無功補償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“分級補償，就地平衡”的原則，合理布局。

2.1總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部為主。

2.2電力部門補償與用戶補償相結(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，要盡可能地實現(xiàn)就地補償，就地平衡，所以必須由電力部門和用戶共同進行補償。

2.3分散補償與集中補償相結(jié)合，以分散為主。

集中補償，是在變電所集中裝設(shè)較大容量的補償電容器。分散補償，指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負荷區(qū)，如配電線路，配電變壓器和用戶的用電設(shè)備等進行的無功補償。集中補償，主要是補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。因為用戶需要的無功通過變電所以下的配電線路向負荷端輸送。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)在哪里補償。所以，中、低壓配電網(wǎng)應(yīng)以分散補償為主。

2.4降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。影響功率因數(shù)的主要因素

功率因 數(shù)的產(chǎn)生主要是因為交流用電設(shè)備在其工作過程中，除消耗有功功率外，還需要無功功率。當有功功率P一定時，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Q=0時，則其力率=1。因此提高功率因數(shù)問題的實質(zhì)就是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。

3.1、異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

異步電動機的定子與轉(zhuǎn)子間的氣隙是決定異步電動機需要較多無功的主要因素。而異步電動機所耗用的無功功率是由其空載時的無功功率和一定負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的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。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)空載運行或長其處于低負載運行狀態(tài)。

3.2、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

當供電電壓高于額定值的10%時，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，當供電電壓為額定值的110%時，一般工廠的無功將增加35%左右。當供電電壓低于額定值時，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)當采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

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

3.4、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)提高的一些實用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達到降損節(jié)能的效果。低壓配電網(wǎng)無功補償?shù)姆椒?/p>

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

4.1、隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主，此種方式可較好地限制用電單位無功負荷。

隨機補償?shù)膬?yōu)點是：用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè)備也退出，而且不需頻繁調(diào)整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活，維護簡單、事故率低等。

4.2、隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側(cè)，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負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荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費單價的增加。

隨器補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，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)濟性，是目前補償無功最有效的手段之一。

4.3、跟蹤補償

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

跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復(fù)雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經(jīng)濟性接近時，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補償方式。無功功率補償容量的選擇方法

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

5.1 單負荷就地補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：1/4~1/2容量計算

考慮負載率及極對數(shù)等因素，選取的補償容量，在任何負載情況下都不會出現(xiàn)過補償，而且功率因數(shù)可以補償?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比值較高的電動機和負載率較低的電動機。但是對于Io/Ie較低的電動機額定負載運行狀態(tài)下，其補償效果較差。

(3)經(jīng)驗系數(shù)法：由于電機極數(shù)不同，按極數(shù)大小確定經(jīng)驗系數(shù)選擇容量 比較接近實際需要的電容器，采用這種方法一般在70%負荷時，補后功率因數(shù)可在0.95~0.97 之間。

(4)Qc=P[√1/COS2φ1-1-√1/COS2φ2-1]

實際測試比較準確可用此法，適用于任何一般感性負荷需要精確補償?shù)木偷?/p>

補償容量的計算。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

若電動機帶額定負載運行，即負載率β=1,則：Qo

根據(jù)電機學(xué)知識可知，對于Io/Ie較低的電動機（少極、大功率電動機），在較高的負載率β時吸收的無功功率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)濟當量較高的大功率電動機以較高的負載率運行方式下，此式來選取是合理的。

(5)按電動機額定數(shù)據(jù)計算：

Q= k(1-cos2φe)3UeIe×10-3(kvar)

K為與電動機極數(shù)有關(guān)的一個系數(shù)

極數(shù)：2468

K值： 0.70.80.850.9

5.2 多負荷補償容量的選擇

多負荷補償容量的選擇是根據(jù)補償前后的功率因數(shù)來確定。

(1)對已生產(chǎn)企業(yè)欲提高功率因數(shù)，其補償容量Qc按下式選擇：

Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm

式中：Km為最大負荷月時有功功率消耗量，由有功電能表讀得；Kj為補償容量計算系數(shù)，可取0.8～0.9;Tm為企業(yè)的月工作小時數(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)計階段的企業(yè)，無功補償容量Qc按下式選擇：

Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)

式中Kn為年平均有功負荷系數(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。

多負荷的集中補償電容器安裝簡單，運行可靠、利用率較高。但電氣設(shè)備不連續(xù)運轉(zhuǎn)或輕負荷運行時，會造成過補償，使運行電壓抬高，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償，即根據(jù)負荷大小自動投入無功補償容量的多少，對高壓來說應(yīng)考慮采取防過補償措施。

輸電及配電系統(tǒng)設(shè)計運行再頻率恒定的正弦波電壓和電流下。然而有大量的非線性負荷如晶閘管整流器傳動、變頻器會產(chǎn)生大量的諧波電流注入電網(wǎng)，引起電壓及電流的波形畸變。

電容器的電容和電網(wǎng)的電感形成并聯(lián)諧振回路，其調(diào)諧頻率可能與電網(wǎng)中存在的諧波頻率接近，如果電網(wǎng)中存在該特定頻率的諧波電流源，則該頻率的諧波電流可以被放大到正常的20倍。諧波電路引起的諧波放大使電壓和電流波形畸變更為嚴重，這就是為什么受諧

波影響的電網(wǎng)不可能采用常規(guī)的電容器來做功率因數(shù)補償?shù)脑颉?/p>

在電網(wǎng)中為了 避免上述諧振現(xiàn)象受諧波的影響，電力電容器必須與電抗器串接，這樣設(shè)計的結(jié)果是可以補償基波無功功率又不放大諧波。其諧振頻率調(diào)諧低于電網(wǎng)中存在的最低次諧波通常是5次（250Hz）。

第四篇：電網(wǎng)建設(shè)中的無功補償

電網(wǎng)建設(shè)中的無功補償

1功率因數(shù)和無功功率補償?shù)幕靖拍?/p>

1.1功率因數(shù)：電網(wǎng)中的電氣設(shè)備如電動機變壓器等屬于既有電感又有電阻的電感性負載，電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差，相位角的余弦cosφ即是功率因數(shù)，它是有功功率與視在功率之比即cosφ＝P/S。功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度及用電管理水平的一個重要指標。

1.2無功功率補償：把具有容性功率的裝置與感性負荷聯(lián)接在同一電路，當容性裝置釋放能量時，感性負荷吸收能量，而感性負荷釋放能量時，容性裝置卻在吸收能量，能量在相互轉(zhuǎn)換，感性負荷所吸收的無功功率可由容性裝置輸出的無功功率中得到補償。

2無功補償?shù)哪康呐c效果

2.1補償無功功率，提高功率因數(shù)

2.2提高設(shè)備的供電能力

由P＝S·cosφ可看出，當設(shè)備的視在功率S一定時，如果功率因數(shù)cosφ提高，上式中的P也隨之增大，電氣設(shè)備的有功出力也就提高了。

2.3降低電網(wǎng)中的功率損耗和電能損失

由公式I＝P/（·U·cosφ)可知當有功功率P為定值時，負荷電流I與cosφ成反比，安裝無功補償裝置后，功率因數(shù)提高，使線路中的電流減小，從而使功率損耗降低：ΔP＝I2R，降低電網(wǎng)中的功率損耗是安裝無功補償設(shè)備的主要目的。

2.4改善電壓質(zhì)量

在線路中電壓損失ΔU的計算公式如下：

ΔU＝

×10

-3

式中

ΔU——線路中的電壓損失

kV

P——有功功率MW

Q——無功功率Mvar

Ue——額定電壓kV

R——線路總電阻Ω

XL——線路感抗Ω

由上式可見，當線路中的無功功率Q減少以后，電壓損失ΔU也就減少了。

2.5減少用戶電費開支，降低生產(chǎn)成本。

2.6減小設(shè)備容量，節(jié)省投資。

3無功補償容量的選擇

3.1按提高功率因數(shù)值確定補償容量Q

c

Qc＝P[

]（kvar）

式中P——最大負荷月的平均有功功率kW

cosφ１cosφ2——補償前后功率因數(shù)值

例如：某加工廠最大負荷月的平均有功功率為300kW，功率因數(shù)cosφ＝0.6，擬將功率因數(shù)提高到0.9，則所選的電容器容量為：

QC=300×[

]=300×（1．33—0．48）=255

（kvar）

3.2按提高電壓值確定補償容量QC

QC=

（kvar）

式中

ΔU——需要提高的電壓值V

U——需要提高的電壓值V

U2——需要達到的電壓值kV

X——線路電抗Ω

3.3按感應(yīng)電動機空載電流值確定補償容量

電動機的無功補償一般采用就地補償方式，電容器隨電動機的運行和停止投退，容量以不超過電動機空載時的無功損耗為宜，計算公式：

QC≤

Ue

I0

(kvar)

式中

Ue——電動機額定電壓kV

IO——電動機空載電流可用鉗形電流表測出，若粗略估算，也可用下式：

QC＝(1/4～1/2)Pn

式中

Pn——電動機額定功率kW

3.4按配電變壓器容量確定補償容量

配電變壓器低壓側(cè)安裝電容器時，應(yīng)考慮以下原則：在輕負荷時，防止向10kV配電網(wǎng)倒送無功；取得最大的節(jié)能效果，根據(jù)配變?nèi)萘堪聪率接嬎悖?/p>

QC＝(0.10～0.15)Sn(kvar)

Sn——配變?nèi)萘縦VA

總之，無功補償設(shè)備的配置，應(yīng)按照“全面規(guī)劃，合理布局，分級補償，就地平衡”的原則，要把降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主；又要把集中補償與分散補償相結(jié)合，以分散補償為主；同時，供電部門補償與用戶補償相結(jié)合，以就地平衡為主，共同搞好無功補償?shù)呐渲煤凸芾恚瑥亩〉脽o功補償?shù)淖畲蠼?jīng)濟效益。

[摘要]

對廣大供電企業(yè)來說，用戶功率因數(shù)的高低，直接關(guān)系到電力網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗，關(guān)系到供電線路的電壓損失和電壓波動，而且關(guān)系到節(jié)約用電和整個供電區(qū)域的供電質(zhì)量，這是眾所周知的道理。因此，提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，已成為電力工業(yè)中一個重要課題，而提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，首先就要提高各用戶的功率因數(shù)。文中簡要集中探討了影響電網(wǎng)功率因數(shù)的主要因素以及低壓無功補償?shù)膸追N使用方法，以及確定無功補償容量從而提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一般方法。

[關(guān)鍵詞]

功率因數(shù)

影響因素

補償方法

容量確定

許多用電設(shè)備均是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞。為建立交變磁場和感應(yīng)磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的“無功“并不是“無用“的電功率，只不過它的功率并不轉(zhuǎn)化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統(tǒng)中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。

在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數(shù)COSφ，其計算公式為：

COSφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2

在電力網(wǎng)的運行中，功率因數(shù)反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。

用戶功率因數(shù)的高低，對于電力系統(tǒng)發(fā)、供、用電設(shè)備的充分利用，有著顯著的影響。適當提高用戶的功率因數(shù)，不但可以充分的發(fā)揮發(fā)、供電設(shè)備的生產(chǎn)能力、減少線路損失、改善電壓質(zhì)量，而且可以提高用戶用電設(shè)備的工作效率和為用戶本身節(jié)約電能。因此，對于全國廣大供電企業(yè)、特別是對現(xiàn)階段全國性的一些改造后的農(nóng)村電網(wǎng)來說，若能有效的搞好低壓補償，不但可以減輕上一級電網(wǎng)補償?shù)膲毫Γ纳铺岣哂脩艄β室驍?shù)，而且能夠有效地降低電能損失，減少用戶電費。其社會效益及經(jīng)濟效益都會是非常顯著的。

影響功率因數(shù)的主要因素

1.1

電感性設(shè)備和電力變壓器是耗用無功功率的主要設(shè)備

大量的電感性設(shè)備，如異步電動機、感應(yīng)電爐、交流電焊機等設(shè)備是無功功率的主要消耗者。據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計，在工礦企業(yè)所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數(shù)就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。電力變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。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)空載運行或長期處于低負載運行狀態(tài)。

1.2

供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大影響

當供電電壓高于額定值的10%時，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，當供電電壓為額定值的110％時，一般無功將增加35％左右。當供電電壓低于額定值時，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)當采取措施使電力系統(tǒng)的供電電壓盡可能保持穩(wěn)定。

1.3

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

綜上所述，我們知道了影響電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一些主要因素，因此我們要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電力網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實用方法，使低壓網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)無功的就地平衡，達到降損節(jié)能的效果。

低壓網(wǎng)的無功補償

2.1

低壓網(wǎng)無功補償?shù)囊话惴椒?/p>

低壓無功補償我們通常采用的方法主要有三種：隨機補償、隨器補償和跟蹤補償。下面簡單介紹這三種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優(yōu)缺點。

2.1.1

隨機補償

隨機補償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續(xù)運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。此種方式可較好地限制農(nóng)網(wǎng)無功峰荷。

隨機補償?shù)膬?yōu)點是：用電設(shè)備運行時，無功補償投入，用電設(shè)備停運時，補償設(shè)備也退出，不會造成無功倒送，而且不需頻繁調(diào)整補償容量。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優(yōu)點。

2.1.2

隨器補償

隨器補償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器二次側(cè)，以無功補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是農(nóng)網(wǎng)無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費單價的增加，不利于電費的同網(wǎng)同價。

隨器補償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，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)濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。

2.1.3

跟蹤補償

跟蹤補償是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4KV母線上的補償方式。適用于100KVA以上的專用配電用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式，補償效果好。

跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是運行方式靈活，運行維護工作量小，比前兩種補償方式壽命相對延長、運行更可靠。但缺點是控制保護裝置復(fù)雜、首期投資相對較大。但當這三種補償方式的經(jīng)濟性接近時，應(yīng)優(yōu)先選用跟蹤補償方式。

2.2

采用適當措施，設(shè)法提高系統(tǒng)自然功率因數(shù)

提高自然功率因數(shù)是不需要任何補償設(shè)備投資，僅采取各種管理上或技術(shù)上的手段來減少各種用電設(shè)備所消耗的無功功率，這是一種最經(jīng)濟的提高功率因數(shù)的方法。下面將對提高自然功率因數(shù)的措施做一些簡要的介紹。

2.2.1合理選用電動機

合理選擇電動機，使其盡可能在高負荷率狀態(tài)下運行。在選擇電動機時，既要注意它們的機械特性，又要考慮它們的電氣指標。舉例說，三相異步電動機（100KW）在空載時功率因數(shù)僅為0.11，1/2負載時約為0.72，而滿負載時可達0.86。所以核算負荷小于40%的感應(yīng)電動機，應(yīng)換以較小容量的電動機，并合理安排和調(diào)整工藝流程，改善運行方式，限制空載運轉(zhuǎn)。故從節(jié)約電能和提高功率因數(shù)的觀點出發(fā)，必須正確合理的選擇電動機的容量。

2.2.2

提高異步電動機的檢修質(zhì)量

實驗表明，異步電動機定子繞組匝數(shù)變動和電動機定、轉(zhuǎn)子間的氣隙變動是對異步電動機無功功率的大小有很大影響。因此檢修時要特別注意不使電動機的氣隙增大，以免使功率因數(shù)降低。

2.2.3

采用同步電動機或異步電動機同步運行補償

由電機原理可知，同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功取決于轉(zhuǎn)子中的勵磁電流大小，在欠激狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)“吸取”無功，在過激狀態(tài)時，定子繞組向電網(wǎng)“送出”無功。因此，只要調(diào)節(jié)電機的勵磁電流，使其處于過激狀態(tài)，就可以使同步電機向電網(wǎng)“送出”無功功率，減少電網(wǎng)輸送給工礦企業(yè)的無功功率，從而提高了工礦企業(yè)的功率因數(shù)。異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉(zhuǎn)子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行狀態(tài)，這就是“異步電動機同步化”。因而只要調(diào)節(jié)電機的直流勵磁電流，使其呈過激狀態(tài)，即可以向電網(wǎng)輸出無功，從而達到提高低壓網(wǎng)功率因數(shù)的目的。

2.2.4

正確選擇變壓器容量提高運行效益

對于負載率比較低的變壓器，一般采取“撤、換、并、停”等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。如：對平均負荷小于30%的變壓器宜從電網(wǎng)上斷開，通過聯(lián)絡(luò)線提高負荷率。

通過以上一些提高加權(quán)平均功率因數(shù)和自然功率因數(shù)的敘述，或許我們已經(jīng)對“功率因數(shù)”這個簡單的電力術(shù)語有了更深的了解和認識。知道了功率因數(shù)的提高對電力企業(yè)的深遠影響，下面我們將簡單介紹對用電設(shè)備進行人工補償?shù)姆绞胶蛯ρa償容量的確定方法。

功率因數(shù)的人工補償

功率因數(shù)是工廠電氣設(shè)備使用狀況和利用程度的具有代表性的重要指標，也是保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟運行的一項主要指標。供電企業(yè)僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法已經(jīng)不能滿足工廠對功率因數(shù)的要求，工廠自身還需要裝設(shè)補償裝置，對功率因數(shù)進行人工補償。

3.1

靜電電容器補償

靜電電容器既電力電容器。利用電容器進行補償，具有投資省、有功功率損耗小、運行維護方便、故障范圍小等優(yōu)點。但當通風不良、運行溫度過高時，油介質(zhì)電容器易發(fā)生漏油、鼓肚、爆炸等故障。因此，建議使用粉狀介質(zhì)電容器。

當企業(yè)感性負載比較多時，它們從供電系統(tǒng)吸取的無功是滯后（負值）功率，如果用一組電容器和感性負載并聯(lián)，電容需要的無功功率是超前（正值）功率，如果電容器選的合適，令Qc+Ql=0，這時企業(yè)已不需要向供電系統(tǒng)吸取無功功率，功率因數(shù)為1，達到最佳值。

3.1.1

電容器補償容量的確定

電力電容器的補償容量Qc可按下式計算：

Qc=α·Pjs（tgφ1-tgφ2）

式中

Pjs——最大有功計算負荷，KW

tgφ1、tgφ2——補償前、后功率因數(shù)角的正切值

α——平均負荷系數(shù)，一般取0.7～1，視Pjs的計算情況而定。如果在計算時已采用了較小系數(shù)值，α可取1。

某些已進行生產(chǎn)的工礦企業(yè)，可由下式確定其有功電能消耗量：

Ap=Pjs·Tmax·p

(KW·H)

式中

Ap——有功電能消耗量

Pjs——有功計算負荷

Tmax·p——最大有功計算負荷年利用小時數(shù)

3.1.2

并聯(lián)補償移相電容器，應(yīng)滿足以下電壓和容量的要求

Ue·c≥Ug·c

nQg·c≥Qc

式中

Ue·c——電容器的額定電壓（KV）

Ug·c——電容器的工作電壓（KV）

n——并聯(lián)的電容器總數(shù)

Qg·c——電容器的工作容量（Kvar）

Qc——電容器的補償容量（Kvar）

3.2

動態(tài)無功功率補償

動態(tài)無功功率補償一般應(yīng)用于用電容量大、生產(chǎn)過程其負載急劇變化且具有重復(fù)沖擊性的大型鋼鐵企業(yè)。這種波動頻繁、急劇、幅值很大的動態(tài)無功功率，采用調(diào)相機或固定電容器進行補償已遠遠滿足不了要求，目前一般采用的新型動態(tài)無功功率補償設(shè)備是靜止無功補償器。它具有穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、改善電網(wǎng)運行性能、動態(tài)補償反應(yīng)迅速、調(diào)節(jié)性能優(yōu)越等優(yōu)點。但最明顯的缺點是投資大、設(shè)備體積大、占地面積大。

3.3

分相補償

在民用建筑中大量使用的是單相負荷，照明、空調(diào)等由于負荷變化的隨機性大，容易造成三相負載的嚴重不平衡，尤其是住宅樓在運行中三相不平衡更為嚴重。由于調(diào)節(jié)補償無功功率的采樣信號取自三相中的任意一相，造成未檢測的兩相要么過補償，要么欠補償。如果過補償，則過補償相的電壓升高，造成控制、保護元件等用電設(shè)備因過電壓而損壞；如果欠補償，則補償相的回路電流增大，線路及斷路器等設(shè)備由于電流的增加而導(dǎo)致發(fā)熱被燒壞。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無功補償方式，不但不節(jié)能，反而浪費資源，難以對系統(tǒng)的無功補償進行有效補償，補償過程中所產(chǎn)生的過、欠補償?shù)缺锥烁菍φ麄€電網(wǎng)的正常運行帶來了嚴重的危害。

據(jù)有關(guān)資料介紹，某地綜合樓是集商場、銀行、辦公、車庫、賓館為一體的一類高層建筑，總建筑面積3.2萬m2。主要用電設(shè)備有空調(diào)機組、水泵、風機及照明燈具等，其中照明燈具均為單相負荷，功率因數(shù)在0.45～0.75之間。低壓有功計算負荷2815KW，其中，照明用電有功負荷1086.5KW，其它負荷基本為空調(diào)、風機、水泵、電梯等三相負荷。補償前無功功率31872Kvar，若整體功率因數(shù)補償?shù)?.92，需補償1982Kvar，補償后無功功率1200Kvar。原設(shè)計采用低壓配電室并聯(lián)電容器組三相集中自動補償，工程竣工投入使用后，經(jīng)常出現(xiàn)儀器、燈具等用電設(shè)備燒壞或不能正常使用等情況，影響正常經(jīng)營和工作。經(jīng)現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)低壓饋線回路三相負荷不平衡，差距很大，電流差異大，最大相電流差為900A；檢測母線電壓，三相母線電壓有的高達260V，有的低到190V。通過分析是三相電容自動補償造成的結(jié)果。

對于三相不平衡及單相配電系統(tǒng)采用分相電容自動補償是解決上述問題的一種較好的辦法，其原理是通過調(diào)節(jié)無功功率參數(shù)的信號取自三相中的每一相，根據(jù)每相感性負載的大小和功率因數(shù)的高低進行相應(yīng)的補償，對其它相不產(chǎn)生相互影響，故不會產(chǎn)生欠補償和過補償?shù)那闆r。

結(jié)束語

文中淺談了功率因數(shù)對廣大供電企業(yè)的影響以及提高功率因數(shù)所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益，介紹了影響功率因數(shù)的主要因素以及提高功率因數(shù)的一般方法，還闡述了如何確定無功功率的補償容量及無功功率的三種人工補償?shù)木唧w方式。

1　無功功率

在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無功功率。

有功功率是保持用電設(shè)備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動機就是把5.5千瓦的電能轉(zhuǎn)換為機械能，帶動水泵抽水或脫粒機脫粒；各種照明設(shè)備將電能轉(zhuǎn)換為光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符號用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰俊７彩怯须姶啪€圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來發(fā)光外，還需80乏左右的無功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之為“無功”。無功功率的符號用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。

無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機械運動，電動機的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。為了形象地說明這個問題，現(xiàn)舉一個例子：農(nóng)村修水利需要開挖土方運土，運土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么運到堤上呢?

在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運行。

無功功率對供、用電產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在：

(1)降低發(fā)電機有功功率的輸出。

(2)降低輸、變電設(shè)備的供電能力。

(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

(4)造成低功率因數(shù)運行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。

從發(fā)電機和高壓輸電線供給的無功功率，遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設(shè)備才能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設(shè)無功補償裝置的道理。

2　功率因數(shù)

電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差，通常用相位角φ的余弦cosφ來表示。cosφ稱為功率因數(shù)，又叫力率。功率因數(shù)是反映電力用戶用電設(shè)備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。三相功率因數(shù)的計算公式為：

式中cosφ——功率因數(shù)；

P——有功功率，kW；

Q——無功功率,kVar；

S——視在功率,kV。A；

U——用電設(shè)備的額定電壓,V；

I——用電設(shè)備的運行電流,A。

功率因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時功率因數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)。

(1)自然功率因數(shù)：是指用電設(shè)備沒有安裝無功補償設(shè)備時的功率因數(shù)，或者說用電設(shè)備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負荷性質(zhì)，電阻性負荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數(shù)較高，等于1，而電感性負荷(電動機、電焊機)的功率因數(shù)比較低，都小于1。

(2)瞬時功率因數(shù)：是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負荷的大小和電壓的高低而時刻在變化。

(3)加權(quán)平均功率因數(shù)：是指在一定時間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值，其計算公式為：

提高功率因數(shù)的方法有兩種，一種是改善自然功率因數(shù)，另一種是安裝人工補償裝置。

第五篇：網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究論文.

網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)研究論文

摘要:網(wǎng)絡(luò)安全保護是一個過程,近年來,以Internet為標志的計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、標準和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展異常迅速。但Internet恰似一把鋒利的雙刃劍,它在為人們帶來便利的同時,也為計算機病毒和計算機犯罪提供了土壤,針對系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及數(shù)據(jù)庫等,無論是其自身的設(shè)計缺陷,還是由于人為的因素產(chǎn)生的各種安全漏洞,都可能被一些另有圖謀的黑客所利用并發(fā)起攻擊,因此建立有效的網(wǎng)絡(luò)安全防范體系就更為迫切。若要保證網(wǎng)絡(luò)安全、可靠,則必須熟知黑客網(wǎng)絡(luò)攻擊的一般過程。只有這樣方可在黒客攻擊前做好必要的防備,從而確保網(wǎng)絡(luò)運行的安全和可靠。

本文從網(wǎng)絡(luò)安全、面臨威脅、病毒程序、病毒防治安全管理等幾個方面,聯(lián)合實例進行安全技術(shù)淺析。并從幾方面講了具體的防范措施,讓讀者有全面的網(wǎng)絡(luò)認識,在對待網(wǎng)絡(luò)威脅時有充足的準備。

關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)安全面臨威脅病毒程序病毒防治

一、網(wǎng)絡(luò)安全

由于互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,整個世界經(jīng)濟正在迅速地融為一體,而整個國家猶如一部巨大的網(wǎng)絡(luò)機器。計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為國家的經(jīng)濟基礎(chǔ)和命脈。計算機網(wǎng)絡(luò)在經(jīng)濟和生活的各個領(lǐng)域正在迅速普及,整個社會對網(wǎng)絡(luò)的依賴程度越來越大。眾多的企業(yè)、組織、政府部門與機構(gòu)都在組建和發(fā)展自己的網(wǎng)絡(luò),并連接到Internet上,以充分共享、利用網(wǎng)絡(luò)的信息和資源。網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為社會和經(jīng)濟發(fā)展的強大動力,其地位越來越重要。伴隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,也產(chǎn)生了各種各樣的問題,其中安全問題尤為突出。了解網(wǎng)絡(luò)面臨的各種威脅,防范和消除這些威脅,實現(xiàn)真正的網(wǎng)絡(luò)安全已經(jīng)成了網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中最重要的事情。

網(wǎng)絡(luò)安全問題已成為信息時代人類共同面臨的挑戰(zhàn),國內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)安全問題也日益突出。具體表現(xiàn)為:計算機系統(tǒng)受病毒感染和破壞的情況相當嚴重;電腦黑客活動已形成重要威脅;信息基礎(chǔ)設(shè)施面臨網(wǎng)絡(luò)安全的挑戰(zhàn);信息系統(tǒng)在預(yù)測、反應(yīng)、防范和恢復(fù)能力方面存在許多薄弱環(huán)節(jié);網(wǎng)絡(luò)政治顛覆活動頻繁。

隨著信息化進程的深入和互聯(lián)網(wǎng)的迅速發(fā)展,人們的工作、學(xué)習(xí)和生活方式正在發(fā)生巨大變化,效率大為提高,信息資源得到最大程度的共享。但必須看到,緊隨信息化發(fā)展而來的網(wǎng)絡(luò)安全問題日漸凸出,如果不很好地解決這個問題,必將阻礙信息化發(fā)展的進程。

二、面臨威脅 1.黑客的攻擊

黑客對于大家來說,不再是一個高深莫測的人物,黑客技術(shù)逐漸被越來越多的人掌握和發(fā)展,目前,世界上有20多萬個黑客網(wǎng)站,這些站點都介紹一些攻擊方法和攻擊軟件的使用以及系統(tǒng)的一些漏洞,因而系統(tǒng)、站點遭受攻擊的可能性就變大了。尤其是現(xiàn)在還缺乏針對網(wǎng)絡(luò)犯罪卓有成效的反擊和跟蹤手段,使得黑客攻擊的隱蔽性好,“殺傷力”強,是網(wǎng)絡(luò)安全的主要威脅。

2.管理的欠缺

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的嚴格管理是企業(yè)、機構(gòu)及用戶免受攻擊的重要措施。事實上,很多企業(yè)、機構(gòu)及用戶的網(wǎng)站或系統(tǒng)都疏于這方面的管理。據(jù)IT界企業(yè)團體ITAA 的調(diào)查顯示,美國90%的IT企業(yè)對黑客攻擊準備不足。目前,美國75%-85%的網(wǎng)站都抵擋不住黑客的攻擊,約有75%的企業(yè)網(wǎng)上信息失竊,其中25%的企業(yè)損失在25萬美元以上。

3.網(wǎng)絡(luò)的缺陷

因特網(wǎng)的共享性和開放性使網(wǎng)上信息安全存在先天不足,因為其賴以生存的TCP/IP協(xié)議簇,缺乏相應(yīng)的安全機制,而且因特網(wǎng)最初的設(shè)計考慮是該網(wǎng)不會因局部故障而影響信息的傳輸,基本沒有考慮安全問題,因此它在安全可靠、服務(wù)質(zhì)量、帶寬和方便性等方面存在著不適應(yīng)性。

4.軟件的漏洞或“后門”

隨著軟件系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大,系統(tǒng)中的安全漏洞或“后門”也不可避免的存在,比如我們常用的操作系統(tǒng),無論是Windows還是UNIX幾乎都存在或多或少的安全漏洞,眾多的各類服務(wù)器、瀏覽器、一些桌面軟件等等都被發(fā)現(xiàn)過存在安全隱患。大家熟悉的尼母達,中國黑客等病毒都是利用微軟系統(tǒng)的漏洞給企業(yè)造成巨大損失,可以說任何一個軟件系統(tǒng)都可能會因為程序員的一個疏忽、設(shè)計中的一個缺陷等原因而存在漏洞,這也是網(wǎng)絡(luò)安全的主要威脅之一。

5.企業(yè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部用戶的誤操作,資源濫用和惡意行為防不勝防,再完善的防火墻也無法抵御來自網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的攻擊,也無法對網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的濫用做出反應(yīng)。

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的復(fù)雜性、多變性,以及信息系統(tǒng)的脆弱性,決定了網(wǎng)絡(luò)安全威脅的客觀存在。我國日益開放并融入世界,但加強安全監(jiān)管和建立保護屏障不可或缺。目前我國政府、相關(guān)部門和有識之士都把網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管提到新的高度,衷心希望在不久的將來,我國信息安全工作能跟隨信息化發(fā)展,上一個新臺階。

三、計算機病毒程序及其防治

計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中存儲了大量的數(shù)據(jù)信息,尤其是當前的電子商務(wù)行業(yè) 中,網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為其存貯商業(yè)機密的常用工具。經(jīng)濟學(xué)家曾就“網(wǎng)絡(luò)與經(jīng)濟”這一話題展開研究,70%的企業(yè)都在采取網(wǎng)絡(luò)化交易模式,當網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)丟失后帶來的經(jīng)濟損失無可估量。

1、病毒查殺。這是當前廣大網(wǎng)絡(luò)用戶們采取的最普遍策略,其主要借助于各種形式的防毒、殺毒軟件定期查殺,及時清掃網(wǎng)絡(luò)中存在的安全問題。考慮到病毒危害大、傳播快、感染多等特點,對于計算機網(wǎng)絡(luò)的攻擊危害嚴重,做好軟件升級、更新則是不可缺少的日常防范措施。

2、數(shù)據(jù)加密。計算機技術(shù)的不斷發(fā)展使得數(shù)據(jù)加技術(shù)得到了更多的研究,當前主要的加密措施有線路加密、端與端加密等,各種加密形式都具備自己獨特的運用功能,用戶們只需結(jié)合自己的需要選擇加密措施,則能夠發(fā)揮出預(yù)期的防范效果。

3、分段處理。“分段”的本質(zhì)含義則是“分層次、分時間、分種類”而采取的安全防御策略,其最大的優(yōu)勢則是從安全隱患源頭開始對網(wǎng)絡(luò)風險實施防范,中心交換機具備優(yōu)越的訪問控制功能及三層交換功能,這是當前分段技術(shù)使用的最大優(yōu)勢,可有效除去帶有病毒文件的傳播。

例如熊貓燒香病毒給我們帶來了很大的沖擊,它是一種經(jīng)過多次變種的蠕蟲病毒變種,2006年10月16日由25歲的中國湖北武漢新洲區(qū)人李俊編寫,2007年1月初肆虐網(wǎng)絡(luò),它主要通過下載的檔案傳染。對計算機程序、系統(tǒng)破壞嚴重。熊貓燒香其實是一種蠕蟲病毒的變種,而且是經(jīng)過多次變種而來的,由于中毒電腦的可執(zhí)行文件會出現(xiàn)“熊貓燒香”圖案,所以也被稱為“熊貓燒香”病毒。但原病毒只會對EXE圖標進行替換,并不會對系統(tǒng)本身進行破壞。而大多數(shù)是中的病毒變種,用戶電腦中毒后可能會出現(xiàn)藍屏、頻繁重啟以及系統(tǒng)硬盤中數(shù)據(jù)文件被破壞等現(xiàn)象。同時,該病毒的某些變種可以通過局域網(wǎng)進行傳播,進而感染局域網(wǎng)內(nèi)所有計算機系統(tǒng),最終導(dǎo)致企業(yè)局域網(wǎng)癱瘓,無法正常使用,它能感染系統(tǒng)中exe,com,pif,src,html,asp等文件,它還能終止大量的反病毒軟件進程并且會刪除擴展名為gho的文件,該文件是一系統(tǒng)備份工具GHOST的備份文件,使用戶的系統(tǒng)備份文件丟失。被感染的用戶系統(tǒng)中所有.exe可執(zhí)行文件全部被改成熊貓舉著三根香的模樣。除了通過網(wǎng)站帶毒感染用戶之外,此病毒還會在局域網(wǎng)中傳播,在極短時間之內(nèi)就可以感染幾千臺計算機,嚴重時可以導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。中毒電腦上會出現(xiàn)“熊貓燒香”圖案,所以也被稱為“熊貓燒香”病毒。中毒電腦會出現(xiàn)藍屏、頻繁重啟以及系統(tǒng)硬盤中數(shù)據(jù)文件被破壞等現(xiàn)象。病毒危害病毒會刪除擴展名為gho的文件,使用戶無法使用ghost軟件恢復(fù)操作系統(tǒng)。“熊貓燒香”感染系統(tǒng)的.exe.com.f.src.html.asp文件,添加病毒網(wǎng)址,導(dǎo)致用戶一打開這些網(wǎng)頁文件,IE就會自動連接到指定的病毒網(wǎng)址中下載病毒。在硬盤各個分區(qū)下生成文件autorun.inf和setup.exe,可以通過U盤和移動硬盤等方式進行傳播，并且利用Windows系統(tǒng)的自動播放功能來運行,搜索硬盤中的.exe可執(zhí)行文件并感染,感染后的文件圖標變成“熊貓燒香”圖案。“熊貓燒

香”還可以通過共享文件夾、系統(tǒng)弱口令等多種方式進行傳播。該病毒會在中毒電腦中所有的網(wǎng)頁文件尾部添加病毒代碼。一些網(wǎng)站編輯人員的電腦如果被該病毒感染,上傳網(wǎng)頁到網(wǎng)站后,就會導(dǎo)致用戶瀏覽這些網(wǎng)站時也被病毒感染。

由于這些網(wǎng)站的瀏覽量非常大,致使“熊貓燒香”病毒的感染范圍非常廣,中毒企業(yè)和政府機構(gòu)已經(jīng)超過千家,其中不乏金融、稅務(wù)、能源等關(guān)系到國計民生的重要單位。總之,計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全管理和維護工作不是一朝一夕的事情,而是一項長期的工作,要做好這項工作,需要我們不斷總結(jié)經(jīng)驗,學(xué)習(xí)新知識,引入先進的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備和技術(shù),確保網(wǎng)絡(luò)的高效安全運行。

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