无功补偿原则及补偿方式
发布时间：2020年03月14日 已阅
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1 无功补偿原则
切实达到《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》（以下简称《规定》）的“无功补偿配制应按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压为主；调压与降损相结合，以降损为主”的要求。
1.1 高压与低压补偿相结合，以低压补偿为主
农网中10 kV以下大部分电气设备产权属于用户，无功消耗约有60%在用户的用电设备中，所以，供电部门的无功补偿应与用户补偿相结合，否则，可能造成轻载时过补 偿，满载时欠补偿，使无功补偿失去实际意义，达不到理想的效果。变压器无功补偿，原则上是100 kVA以下采用固定补偿方式；100 kVA以上，宜采用自动补偿装置。但是，有些国外设备对电压质量要求高的用户，要采用自动补偿装置（如十场瓷砖厂、六场水厂设备额定电压偏差5%）。当 10 kV线路较短，宜在变压器二次母线上集中补偿，其经济效益高。
1.2 无功补偿配置按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主
要求在负荷集中的地方进行补偿，即要在变电站大容量的集中补偿，又要在配电线路、变压器和用电设备上小容量的分散补偿，目的就是做到无功就地平衡，减少无功长距离的输送、降低了线损。
1.3 降损与调相结合，以降损为主
农网季节性用电负荷波动大，日用电峰谷差值大，特别是沿海地区养殖业用电，更为明显。夏季早晨四点左右增氧机启动， 感性负荷迅速增大，此时，需要升压后才有利于电机启动，有利于降低线路损耗。当夜间22：30至次日晨3：30之间，负荷最轻，无功消耗大部分在配电变压 器上，此时需要降低电压，否则可能造成过补偿，造成电压过高。当实际电压（U）超过额定电压（UPe）的7%以上时，变压器铁损公式P = (U/UPe)2P (铁损)已不成立，应采用新公式
P = (U/Ue)3.35×Pt (1)
式中 Pt ——变压器额定铁损。
显然，采用新公式(1)计算比采用传统的公式计算，增加10.9%。当电压超过变压器额定电压的10%时，计算公式为
P = (U/UPe)4×Pt (2)
采用新公式(2)计算比采用传统的计算公式增加25%。由以上公式(1)(2)可知降损与调压结合，以降损为主，兼 顾调压，是提高功率因数和降损重点项目。变电站补偿宜采用“不脱网自动无功补偿装置”—— 人性化的动态自动补偿装置。本装置在电源频率一定时，补偿容量 与电压的平方成正比，及时调节电容两端电压，改变电容输出容量，实现了电容器不脱网运行，避免了传统的无功补偿装置断路器投入和退出频繁产生的后果，并可 显著提高线路的供电能力，是电力部门无功补偿的发展方向。
2 监督管理
对于新建用电户、临时用电，供电部门应加强监管力度，把好设计、验收关，做出合理无功补偿方案，无功补偿不达标不验收。
各供电所管辖10 kV出口电压、无功补偿不达标扣分，与奖金挂钩。
各变电站管辖10 kV母线电压、无功补偿不达标扣分，与奖金挂钩。
无功电压管理是与用电、变电调度、电气设备、线路运行方式的基础资料和基础数据密切相关的。目前县供电公司无功、电压运行统计自动化程度低，只依靠人工统计、数字量大，很难满足需要。因此，无功、电压运行统计自动化迫在眉睫。
通过以上分析可知，10 kV级无功补偿投资回收期一般2年以上，是0.4 kV级的2倍以上；随器补偿经济效益最高，投资回收期短（半年左右），事故率低，应首先推广；随机补偿经济效益较高，投资回收期短（1年内），事故率低， 能产生双赢效果，应大力推广；选择自动无功补偿装置是企业增加效益的重要途径；严格监督管理，责、权并举，使每个部门做到手到、眼到、心到，达到功率因数 0.9～0.99最佳位置，使用户用上合格电。
交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说没有消耗电能，即为无功功率。当然实际 负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，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。
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性电抗，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调相 机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送 无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为无功补偿。
配电网中常用的无功补偿方式有哪些？
无功补偿可以改善电压质量，提高功率因数，是电网采用的节能措施之一。配电网中常用的无功补偿方式为：在系统的部分变、配电所中，在各个用户中 安装无功补偿装置；在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；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电动机附近安装并联电容器，进行 集中或分散的就地补偿。
1、就地补偿
对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电 设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电 线圈。
2、分散补偿
当各用户终端距主变较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。
3、集中补偿
变电站内的无功补偿，主要是补偿主变对无功容量的需求，结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定；110KV变电站可按15%-20%来确定。
4、调容方式的选择
(1)长期变动的负荷
对于建站初期负荷较小，以后负荷逐渐增大的情况，组装设无载可调容电容器组。户外安装时可选用可调容集合式电容器；户内安装时可选用可调容柜式 电容器装置。其基本原理为将电容器按二进制方式分成二组，通过分接开关或隔离开关选择投切组合，可以实现三档容量可调。随着负荷的改变，可以人工断电后改 变投切组合满足某一时间段的无功平衡。这种场合可以装设无功自动调容装置，该装置可以满足无人值守综合自动化的要求。
（3）短时段内负荷频繁变化的场合
该场合宜装可快速跟踪的瞬态无功补偿装置。由于电容器每次投切前却必须保证电容器没有残存的电荷，而电容器放电即使通过放电线圈亦需要数秒的时 间，所以高压瞬态无功补偿装置（也称SVC）一般都是固定补偿最大容量的电容器，同时并联一组容量可调的电抗器，通过快速调整电抗器的输出无功，从而达到 无功瞬态平衡的目的。电抗器的调整技术主要有可控硅控制空心并联电抗器及直流偏磁调感两种方式，其中以前者较优，但价格较高。
什么条件下需要计算无功补偿？应注意些什么？
100KVA以下的才不需要计算无功，100KVA的也要计算，这是国家规定的。变电站的无功补偿一般原则是就地补偿，所以大型的高电压的变电所一般不需要无功补偿，不远距离输送无功，只有在110KV及以下的变电所10KV母线上才需要无功补偿。
（1）在轻负荷时不允许过补偿，否则由于无功补偿容量过大，会使功率因数超前，向电网倒送无功，是不经济的；
（2）在不同功率因数的条件下，每千乏补偿容量取得的补偿效益是不相同的。功率因数愈高时，每千乏补偿容量对减少无功功率在输送过程中造成的损 耗的作用，将相应变小。如提高后的功率因数接近1，则补偿设备的投资将增加，投资的效益将减小。因此通常情况下，将功率因数提高到0.95左右为好。这样 亦体现了合理补偿，以取得最佳技术经济效益的原则。
切实达到《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》（以下简称《规定》）的“无功补偿配制应按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压为主；调压与降损相结合，以降损为主”的要求。
1.1 高压与低压补偿相结合，以低压补偿为主
农网中10 kV以下大部分电气设备产权属于用户，无功消耗约有60%在用户的用电设备中，所以，供电部门的无功补偿应与用户补偿相结合，否则，可能造成轻载时过补 偿，满载时欠补偿，使无功补偿失去实际意义，达不到理想的效果。变压器无功补偿，原则上是100 kVA以下采用固定补偿方式；100 kVA以上，宜采用自动补偿装置。但是，有些国外设备对电压质量要求高的用户，要采用自动补偿装置（如十场瓷砖厂、六场水厂设备额定电压偏差5%）。当 10 kV线路较短，宜在变压器二次母线上集中补偿，其经济效益高。
1.2 无功补偿配置按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主
要求在负荷集中的地方进行补偿，即要在变电站大容量的集中补偿，又要在配电线路、变压器和用电设备上小容量的分散补偿，目的就是做到无功就地平衡，减少无功长距离的输送、降低了线损。
1.3 降损与调相结合，以降损为主
农网季节性用电负荷波动大，日用电峰谷差值大，特别是沿海地区养殖业用电，更为明显。夏季早晨四点左右增氧机启动， 感性负荷迅速增大，此时，需要升压后才有利于电机启动，有利于降低线路损耗。当夜间22：30至次日晨3：30之间，负荷最轻，无功消耗大部分在配电变压 器上，此时需要降低电压，否则可能造成过补偿，造成电压过高。当实际电压（U）超过额定电压（UPe）的7%以上时，变压器铁损公式P = (U/UPe)2P (铁损)已不成立，应采用新公式
P = (U/Ue)3.35×Pt (1)
式中 Pt ——变压器额定铁损。
显然，采用新公式(1)计算比采用传统的公式计算，增加10.9%。当电压超过变压器额定电压的10%时，计算公式为
P = (U/UPe)4×Pt (2)
采用新公式(2)计算比采用传统的计算公式增加25%。由以上公式(1)(2)可知降损与调压结合，以降损为主，兼 顾调压，是提高功率因数和降损重点项目。变电站补偿宜采用“不脱网自动无功补偿装置”—— 人性化的动态自动补偿装置。本装置在电源频率一定时，补偿容量 与电压的平方成正比，及时调节电容两端电压，改变电容输出容量，实现了电容器不脱网运行，避免了传统的无功补偿装置断路器投入和退出频繁产生的后果，并可 显著提高线路的供电能力，是电力部门无功补偿的发展方向。
2 监督管理
对于新建用电户、临时用电，供电部门应加强监管力度，把好设计、验收关，做出合理无功补偿方案，无功补偿不达标不验收。
各供电所管辖10 kV出口电压、无功补偿不达标扣分，与奖金挂钩。
各变电站管辖10 kV母线电压、无功补偿不达标扣分，与奖金挂钩。
无功电压管理是与用电、变电调度、电气设备、线路运行方式的基础资料和基础数据密切相关的。目前县供电公司无功、电压运行统计自动化程度低，只依靠人工统计、数字量大，很难满足需要。因此，无功、电压运行统计自动化迫在眉睫。
通过以上分析可知，10 kV级无功补偿投资回收期一般2年以上，是0.4 kV级的2倍以上；随器补偿经济效益最高，投资回收期短（半年左右），事故率低，应首先推广；随机补偿经济效益较高，投资回收期短（1年内），事故率低， 能产生双赢效果，应大力推广；选择自动无功补偿装置是企业增加效益的重要途径；严格监督管理，责、权并举，使每个部门做到手到、眼到、心到，达到功率因数 0.9～0.99最佳位置，使用户用上合格电。
交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说没有消耗电能，即为无功功率。当然实际 负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，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。
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性电抗，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器、同步调相 机等容性设备以后，可以供给感性电抗消耗的部分无功功率小电网电源向感性负荷提供无功功率。也即减少无功功率在电网中的流动，因此可以降低输电线路因输送 无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件。这种做法称为无功补偿。
配电网中常用的无功补偿方式有哪些？
无功补偿可以改善电压质量，提高功率因数，是电网采用的节能措施之一。配电网中常用的无功补偿方式为：在系统的部分变、配电所中，在各个用户中 安装无功补偿装置；在高低压配电线路中分散安装并联电容机组；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电动机附近安装并联电容器，进行 集中或分散的就地补偿。
1、就地补偿
对于大型电机或者大功率用电设备宜装设就地补偿装置。就地补偿是最经济、最简单以及最见效的补偿方式。在就地补偿方式中，把电容器直接接在用电 设备上，中间只加串熔断器保护，用电设备投入时电容器跟着一起投入，切除时一块切除，实现了最方便的无功自动补偿，切除时用电设备的线圈就是电容器的放电 线圈。
2、分散补偿
当各用户终端距主变较远时，宜在供电末端装设分散补偿装置，结合用户端的低压补偿，可以使线损大大降低，同时可以兼顾提升末端电压的作用。
3、集中补偿
变电站内的无功补偿，主要是补偿主变对无功容量的需求，结合考虑供电压区内的无功潮流及配电线路和用户的无功补偿水平来确定无功补偿容量。35KV变电站一般按主变容量的10%-15%来确定；110KV变电站可按15%-20%来确定。
4、调容方式的选择
(1)长期变动的负荷
对于建站初期负荷较小，以后负荷逐渐增大的情况，组装设无载可调容电容器组。户外安装时可选用可调容集合式电容器；户内安装时可选用可调容柜式 电容器装置。其基本原理为将电容器按二进制方式分成二组，通过分接开关或隔离开关选择投切组合，可以实现三档容量可调。随着负荷的改变，可以人工断电后改 变投切组合满足某一时间段的无功平衡。这种场合可以装设无功自动调容装置，该装置可以满足无人值守综合自动化的要求。
（3）短时段内负荷频繁变化的场合
该场合宜装可快速跟踪的瞬态无功补偿装置。由于电容器每次投切前却必须保证电容器没有残存的电荷，而电容器放电即使通过放电线圈亦需要数秒的时 间，所以高压瞬态无功补偿装置（也称SVC）一般都是固定补偿最大容量的电容器，同时并联一组容量可调的电抗器，通过快速调整电抗器的输出无功，从而达到 无功瞬态平衡的目的。电抗器的调整技术主要有可控硅控制空心并联电抗器及直流偏磁调感两种方式，其中以前者较优，但价格较高。
什么条件下需要计算无功补偿？应注意些什么？
100KVA以下的才不需要计算无功，100KVA的也要计算，这是国家规定的。变电站的无功补偿一般原则是就地补偿，所以大型的高电压的变电所一般不需要无功补偿，不远距离输送无功，只有在110KV及以下的变电所10KV母线上才需要无功补偿。
（1）在轻负荷时不允许过补偿，否则由于无功补偿容量过大，会使功率因数超前，向电网倒送无功，是不经济的；
（2）在不同功率因数的条件下，每千乏补偿容量取得的补偿效益是不相同的。功率因数愈高时，每千乏补偿容量对减少无功功率在输送过程中造成的损 耗的作用，将相应变小。如提高后的功率因数接近1，则补偿设备的投资将增加，投资的效益将减小。因此通常情况下，将功率因数提高到0.95左右为好。这样 亦体现了合理补偿，以取得最佳技术经济效益的原则。
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