10kV線路的無功優(yōu)化補(bǔ)償參數(shù)設(shè)計(jì)

1、目 錄摘要iabstractii1緒論11.1本文研究的背景與意義11.2我國配電網(wǎng)無功功率的現(xiàn)狀及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1我國配電網(wǎng)無功功率的現(xiàn)狀11.2.2配電網(wǎng)無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展21.3本文主要研究工作32 無功補(bǔ)償和無功優(yōu)化42.1無功補(bǔ)償42.1.1無功補(bǔ)償?shù)幕靖拍?2.1.2 無功補(bǔ)償?shù)幕驹?2.2無功功率62.2.1正弦電路中的功率62.2.2功率因數(shù)72.3 無功優(yōu)化概述82.3.1配電網(wǎng)無功補(bǔ)償問題的提出82.3.2無功補(bǔ)償?shù)碾娐泛拖蛄繄D92.4 無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)脑瓌t和類型102.4.1無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t102.5 電網(wǎng)無功優(yōu)化，提高功率因數(shù)的意義102.5.1、加裝

2、無功補(bǔ)償設(shè)備，改善電壓質(zhì)量102.5.2、加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高輸配電線路供電能力102.5.3、加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高變壓器的帶負(fù)荷能力113 10kv電網(wǎng)的無功補(bǔ)償前、后分析比較123.1 10kv線路的降損與無功補(bǔ)償123.1.1無功補(bǔ)償前的線路損耗分析123.1.2線路補(bǔ)償后分析：133.1.3線路無功補(bǔ)償后的損耗降低率：143.2實(shí)際線路無功補(bǔ)償量及其安裝位置的確定144 確定無功補(bǔ)償容量的一般方法和手段164.1 10kv線路補(bǔ)償方案簡介164.1.1就地?zé)o功補(bǔ)償方案164.1.2分散補(bǔ)償方案164.1.3集中補(bǔ)償方案174.1.4跟蹤補(bǔ)償方案174.2幾種補(bǔ)償方案的理論比較分析1

3、74.3幾種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較194.3.1幾種補(bǔ)償方式的投入比較：194.3.2幾種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較：204.3.3幾種無功補(bǔ)償方式的總結(jié)：214.4無功補(bǔ)償?shù)闹饕侄?14.4.1.同步調(diào)相機(jī)214.4.2.并聯(lián)電容器224.4.3靜止無功補(bǔ)償器svc225 基于經(jīng)典法的無功優(yōu)化算法235.1確定最佳位置和最佳容量定理235.1.1確定最佳位置定理235.1.2確定最佳補(bǔ)償容量定理235.2按網(wǎng)損和年運(yùn)行費(fèi)最小確定補(bǔ)償容量245.2.1按網(wǎng)損最小確定補(bǔ)償容量:245.2.2按年運(yùn)行費(fèi)最小原則確定補(bǔ)償容量：255.3無功容量的合理分配255.3.1確定無功容量的分配原則255.3.

4、2目標(biāo)函數(shù)和約束條件265.3.3目標(biāo)函數(shù)的轉(zhuǎn)化265.4無功負(fù)荷均勻分布時(shí)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償位置的確定275.4.1單點(diǎn)補(bǔ)償285.4.2兩點(diǎn)補(bǔ)償295.5負(fù)荷沿線遞增分布時(shí)補(bǔ)償容量和位置的確定315.5.1單點(diǎn)補(bǔ)償315.5.2兩點(diǎn)補(bǔ)償：335.6無功負(fù)荷沿線遞減分布時(shí)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償位置的確定346配電線路上的各階段的無功補(bǔ)償376.1配電線路上的無功補(bǔ)償376.2用戶的無功補(bǔ)償386.2.1 放射式開式網(wǎng)的最佳無功補(bǔ)償386.2.2 干線式和鏈?zhǔn)介_式網(wǎng)的最佳無功補(bǔ)償396.3配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制對電壓的影響406.3.1 無功功率與電壓的關(guān)系406.3.2電壓水平與無功平衡的關(guān)系406.3.3

5、 配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制對電壓的影響416.4配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制對有功損耗的影響426.4.1 無功功率與有功損耗的關(guān)系426.4.2 功率因數(shù)與有功損耗的關(guān)系426.4.3 配電網(wǎng)無功優(yōu)化控制對有功損耗的影響437 配電網(wǎng)無功補(bǔ)償遇到的問題457.1優(yōu)化的問題457.2諧波的問題457.3無功功率倒送的問題45致 謝46參考文獻(xiàn)47附錄 a48附錄 b5110kv線路的無功優(yōu)化補(bǔ)償參數(shù)設(shè)計(jì)摘要 配電網(wǎng)線損是電網(wǎng)損耗的主要組成部分。為了降低配電網(wǎng)的線損，需要對配電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償。 通過經(jīng)典無功優(yōu)化算法，可以比較簡便的計(jì)算出在單電源配電網(wǎng)中最佳無功補(bǔ)償容量。本文通過對經(jīng)典優(yōu)化法的分析，決定選擇此種方

6、法分析。這種方法具有通用性好、計(jì)算方便、等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合對經(jīng)典優(yōu)化法的學(xué)習(xí)，并對實(shí)際運(yùn)行的線路進(jìn)行了計(jì)算。最終得到了線路的最佳補(bǔ)償容量和補(bǔ)償位置。然后本文著重對變電站集中補(bǔ)償、線路分散補(bǔ)償、變壓器隨器補(bǔ)償這幾種補(bǔ)償方式進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。結(jié)合實(shí)情況，配電網(wǎng)無功主要來自配電變壓器隨器補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)實(shí)。本文提出使用線路分散補(bǔ)償作為無功補(bǔ)償?shù)囊徊糠郑⑻岢隽穗S器補(bǔ)償和分散補(bǔ)償?shù)呐浜戏椒?。關(guān)鍵詞:配電線路；無功補(bǔ)償容量；經(jīng)典優(yōu)化法10kv lines of reactive power optimization compensationabstractpower loss of distribution net

7、work accounts for the major part in the total loss of power network. therefore, it is necessary for reactive power compensation to be adopted to decrease the loss of power distribution network.by using the classic calculation method for reactive power compensation, the optimum compensation capacity

8、and compensation position for the network with single power can be easily defined. based on analyzed the classic calculation method, this method, which is finally selected by the author as the method for calculating reactive power compensation. the author also take the real power network as an examp

9、le for the utilization of the classic calculation method, and obtain the optimum compensation capacity and compensation position.moreover the technological &economic comparison is carried out between concentrated compensation, respective compensation and transformer compensation.the author finds rea

10、ctive power compensation mainly arises from the transformer compensation. the respective compensation is suggested as a part for power reactive compensation and the coordination way between transformer compensation and respective compensation is also proposed in this article.keyword: distribution li

11、ne; reactive power compensation capacity ;the classic calculation method.1緒論1.1本文研究的背景與意義隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展和人民生活水平的提高，各種類型用電設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用，對電壓質(zhì)量的要求也越來越高。但是，由于配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，運(yùn)行變化等原因，我國配電網(wǎng)損耗，電壓合格率等技術(shù)指標(biāo)與發(fā)達(dá)國家相比有較大差距。由于電壓不合格等原因造成用戶電器燒毀的現(xiàn)象仍然存在，而網(wǎng)損過高使得生產(chǎn)的寶貴電能白白浪費(fèi)，并且影響電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。無功補(bǔ)償作為保持電力系統(tǒng)無功功率平衡、降低網(wǎng)損、提高供電質(zhì)量的一種重要措施，已被廣泛應(yīng)用于各電壓等級電網(wǎng)

12、中。合理選擇無功補(bǔ)償，能夠有效地維持系統(tǒng)的電壓水平，提高電壓穩(wěn)定性，避免大量無功的遠(yuǎn)距離傳輸，從而降低有功網(wǎng)損，減少發(fā)電費(fèi)用，提高設(shè)備利用率，無功補(bǔ)償?shù)暮侠響?yīng)用是電力企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)和社會效益的一項(xiàng)重要課題。然而，作為無功補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)重要組成部分，低壓網(wǎng)的無功補(bǔ)償研究，至今仍處在初級階段。國內(nèi)長期以來，無功電源優(yōu)化配置主要在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃階段考慮，運(yùn)行期間很少考慮無功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)化投切。安裝于10kv線路上的分散補(bǔ)償電容器多數(shù)按季節(jié)性調(diào)整補(bǔ)償容量，或者干脆不調(diào)整。規(guī)劃階段的無功電源和容量只能說為提高電網(wǎng)運(yùn)行水平，降低網(wǎng)損創(chuàng)造了必要條件。但是，充分發(fā)揮網(wǎng)內(nèi)各點(diǎn)、各種無功設(shè)備的功能，使其得到最好、最優(yōu)的補(bǔ)償效

13、率，還必須合理優(yōu)化無功分布點(diǎn)和無功容量。合理進(jìn)行無功優(yōu)化補(bǔ)償，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，能使傳送電流減少，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，能使系統(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)。此外，合理進(jìn)行無功優(yōu)化補(bǔ)償，提高功率因數(shù)對企業(yè)的

14、直接經(jīng)濟(jì)效益也是明顯的。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)?？梢?，提高功率因數(shù)對企業(yè)有著重要的經(jīng)濟(jì)意義，同時(shí)又符合目前國家的節(jié)能減排政策。1.2我國配電網(wǎng)無功功率的現(xiàn)狀及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1我國配電網(wǎng)無功功率的現(xiàn)狀在我國電力工業(yè)發(fā)展過程中，因多年“重發(fā)電，輕供電”思想的影響，造成電網(wǎng)建設(shè)落后，結(jié)構(gòu)不合理，導(dǎo)致城市和農(nóng)村配電網(wǎng)無功補(bǔ)償不足，電能質(zhì)量不高，系統(tǒng)無功對電壓影響大等。無功功率的不足或者過大，將引起系統(tǒng)電壓的降低或者上升，從而造成電能的損失和浪費(fèi)。從微觀角度看，隨著電網(wǎng)

15、容量的擴(kuò)大，用戶家用電器感性負(fù)載的不斷增加，使得城市配電網(wǎng)公用變低壓側(cè)功率因數(shù)較低。過低的功率因數(shù)導(dǎo)致公用變低壓側(cè)線路損耗較大，供電電壓指標(biāo)不能滿足用戶要求。用電高峰期，用戶末端電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，而用電低谷期，用戶末端電壓又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)。不僅電能浪費(fèi)非常嚴(yán)重，而且影響用電設(shè)備的使用壽命。因此，在公用變低壓側(cè)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償已成為目前提高供電水平、降低無功損耗急需解決的問題。從宏觀角度看，整個(gè)電網(wǎng)的無功潮流不平衡。目前，國內(nèi)無功補(bǔ)償主要采用變電站集中補(bǔ)償和企業(yè)就地補(bǔ)償兩種形式。這兩種形式都是基于某一個(gè)采樣點(diǎn)的無功情況進(jìn)行補(bǔ)償，不能綜合考慮把整個(gè)電網(wǎng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，而無功潮流在整個(gè)電網(wǎng)上是

16、動態(tài)分布的，傳統(tǒng)的補(bǔ)償方法無法解決無功潮流不平衡、電壓波動大等問題。發(fā)、供電部門，除了供給用戶有功負(fù)荷外，還要供給用戶以無功負(fù)荷。對一般工業(yè)用戶而言，要求功率因數(shù)為0.85，即供應(yīng)每兆瓦時(shí)有功電量，則免費(fèi)供應(yīng)無功電量為619kvar。這種搭配比例已不適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展，因?yàn)榇箅娋W(wǎng)的高壓輸變電輸送無功損耗很高，并且隨負(fù)荷波動變化很大，同時(shí)大多數(shù)民用電器不帶補(bǔ)償裝置。因此，理想的補(bǔ)償方案就是無功就地供應(yīng)，自動調(diào)整。目前，國內(nèi)對用于城市配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償研究正在起步。一些地區(qū)推出了戶外型無功固定補(bǔ)償和自動補(bǔ)償裝置，但由于戶外環(huán)境惡劣，系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性不高，難以滿足現(xiàn)場運(yùn)行要求，并且依舊不能綜合考慮整個(gè)電

17、網(wǎng)的運(yùn)行情況。因此，配電網(wǎng)要從無功不足到無功平衡，最后到具備無功儲備能力，任務(wù)十分艱巨。電網(wǎng)無功狀態(tài)是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，尤其是數(shù)字電力系統(tǒng)（dps）的提出，對調(diào)度管理決策的科學(xué)性、電能質(zhì)量和負(fù)荷的監(jiān)視提出了更高的要求。最優(yōu)調(diào)度、指令效果反饋、負(fù)荷預(yù)估、遠(yuǎn)程抄表等問題的解決都必然要求對電網(wǎng)中、低壓端的電能質(zhì)量和負(fù)荷情況進(jìn)行監(jiān)視。理想的無功補(bǔ)償裝置應(yīng)該能實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行信息交流，尋求最佳補(bǔ)償，為電力系統(tǒng)cims打下基礎(chǔ)。1.2.2配電網(wǎng)無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展電力系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)無功功率平衡決定了該節(jié)點(diǎn)的電壓水平，由于當(dāng)今電力系統(tǒng)的用戶中存在著大量無功功率頻繁變化的

18、設(shè)備；如軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣化鐵道等。同時(shí)用戶中又有大量的對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性有較高要求的精密設(shè)備：如計(jì)算機(jī)，醫(yī)用設(shè)備等。因此迫切需要對系統(tǒng)的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。 傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)備有并聯(lián)電容器、調(diào)相機(jī)和同步發(fā)電機(jī)等，由于并聯(lián)電容器阻抗固定不能動態(tài)的跟蹤負(fù)荷無功功率的變化；而調(diào)相機(jī)和同步發(fā)電機(jī)等補(bǔ)償設(shè)備又屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，其損耗、噪聲都很大，而且還不適用于太大或太小的無功補(bǔ)償。所以這些設(shè)備已經(jīng)越來越不適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的需要。20世紀(jì)70年代以來，隨著研究的進(jìn)一步加深出現(xiàn)了一種靜止無功補(bǔ)償技術(shù)。這種技術(shù)經(jīng)過20多年的發(fā)展，經(jīng)歷了一個(gè)不斷創(chuàng)新、發(fā)展完善的過程。所謂靜止無功補(bǔ)償是指用不同的靜止開關(guān)投切電容器或

19、電抗器，使其具有吸收和發(fā)出無功電流的能力，用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，抑制系統(tǒng)振蕩等功能。目前這種靜止開關(guān)主要分為兩種，即斷路器和電力電子開關(guān)。由于用斷路器作為接觸器，其開關(guān)速度較慢，約為1030s，不可能快速跟蹤負(fù)載無功功率的變化，而且投切電容器時(shí)常會引起較為嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，這樣不但易造成接觸點(diǎn)燒焊，而且使補(bǔ)償電容器內(nèi)部擊穿，所受的應(yīng)力大，維修量大。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，交流無觸點(diǎn)開關(guān)scr、gtr、gto等的出現(xiàn)，將其作為投切開關(guān)，速度可以提高500倍（約為10s），對任何系統(tǒng)參數(shù)，無功補(bǔ)償都可以在一個(gè)周波內(nèi)完成，而且可以進(jìn)行單相調(diào)節(jié)。現(xiàn)今所指的靜止無功

20、補(bǔ)償裝置一般專指使用晶閘管的無功補(bǔ)償設(shè)備，主要有以下三大類型，一類是具有飽和電抗器的靜止無功補(bǔ)償裝置（sr：saturatedreactor）；第二類是晶閘管控制電抗器（tcr：thyristor controlreactor）、晶閘管投切電容器（tsc：thyristor switchcapacitor），這兩種裝置統(tǒng)稱為svc（staticvar compensator）；第三類是采用自換相變流技術(shù)的靜止無功補(bǔ)償裝置高級靜止無功發(fā)生器（asvg：advanced static vargenerator）。1.3本文主要研究工作在本文研究工作中，通過對各種無功補(bǔ)償優(yōu)化的比較，結(jié)合配電網(wǎng)的實(shí)際

21、情況和基本需要，選擇了一種適用于配電網(wǎng)無功優(yōu)化配置的算法。結(jié)合實(shí)際情況，對配電網(wǎng)無功優(yōu)化的方法進(jìn)行了研究，提出了在10kv線路中并聯(lián)電容器進(jìn)行無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ容^了按照線路最佳補(bǔ)償位置進(jìn)行線路分段無功補(bǔ)償和流行的按變壓器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)男Чň€損降低程度）并提出了相關(guān)意見。本文通過對國內(nèi)外現(xiàn)有文獻(xiàn)進(jìn)行研究，針對我國10kv饋線主要采用補(bǔ)償電容器作為無功補(bǔ)償設(shè)備的現(xiàn)實(shí)情況，對無功優(yōu)化實(shí)用化問題做了初步探討。2 無功補(bǔ)償和無功優(yōu)化在電網(wǎng)運(yùn)行中，因大量非線性負(fù)載的運(yùn)行，除了要消耗有功功率外，還要消耗一定的無功功率。無功補(bǔ)償是提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)的一種有效且經(jīng)濟(jì)的方法，得到了廣泛的應(yīng)用。它在電力系統(tǒng)

22、中，除了可提高輸送容量外，還可提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，特別是為減少電氣線路和電氣設(shè)備中的能量損耗，發(fā)揮著難以替代的作用。 2.1無功補(bǔ)償2.1.1無功補(bǔ)償?shù)幕靖拍钣泄β剩河泄β适潜３钟秒娫O(shè)備正常運(yùn)行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量(機(jī)械能、光能、熱能)的電功率。單位：瓦（w）或千瓦（kw）。無功功率：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?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)械運(yùn)動，

23、電動機(jī)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(jī)就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。單位：乏（var）或千乏(kvar) 感性無功功率：電動機(jī)和變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變的磁場，在一個(gè)周期內(nèi)吸收和釋放的功率相等，這種功率叫感性無功功率。單位（kvar） 容性無功功率：電容器在交流電網(wǎng)中接通時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi),上半周期的充電功率與下半周期的放電功率相等，而不消耗能量，這種充放電功率叫容性無功功率。單位（kvar） 視在功率：電純阻性電路中電壓和電流是同相位的，電壓和電流的乘積

24、為有功功率；但在感性或容性電路中，電壓和電流有著相位差，所以電壓和電流的乘積并不是負(fù)荷實(shí)際吸收的電功率，而是表面的數(shù)值，稱為視在功率。單位（kva）。2.1.2 無功補(bǔ)償?shù)幕驹?把具有容性功率的裝置與感性負(fù)荷聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性裝置釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量，而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性裝置吸收能量，能量在相互轉(zhuǎn)換，感性負(fù)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(bǔ)償，因此把由電容器組成的裝置稱為無功補(bǔ)償裝置。其基本原理如圖2-1所示。設(shè)電感性負(fù)荷需要從電源吸取的無功功率為q，裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置后，補(bǔ)償無功功率為，使電源輸出的無功功率減少為，功率因數(shù)由提高到，視在功率減少到。圖2-

25、1 無功補(bǔ)償原理示意圖視在功率的減少可相應(yīng)減少供電線路的截面和變壓器容量，降低供用電設(shè)備的投資。例如一臺1000千伏安的變壓器，當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)為0.7時(shí)，可供700千瓦的有功負(fù)荷，當(dāng)負(fù)荷的功率因數(shù)提高到0.9時(shí)，可供900千瓦的有功功率。同一臺變壓器，因?yàn)樨?fù)荷的功率因數(shù)的提高而可多供200千瓦負(fù)荷，是相當(dāng)可觀的。另一方面，配電網(wǎng)末端總存在電壓過低等問題，究其原因，除電網(wǎng)自身的問題之外，主要是由于無功不足所致。電網(wǎng)在進(jìn)行功率傳輸時(shí)，電流將在線路等阻抗上產(chǎn)生電壓損耗u，假如始端電壓為，末端電壓為，則電壓損耗可用公式(2-1)計(jì)算。 (2-1)式(2-4)中 為線路傳輸?shù)挠泄β?，為線路傳輸?shù)臒o功

26、功率，為線路額定電壓，、分別線路電阻、電抗。我們保持有功功率恒定，而r和x為定值，無功功率q愈小，電壓損失愈小，電壓質(zhì)量就會愈高。當(dāng)線路安裝無功補(bǔ)償容量為qc的并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置后，線路電壓損耗變?yōu)? (2-2)可以看出:采取無功補(bǔ)償以后，無功功率q變小，限制了無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)的減少了線路電壓的損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。所謂電容器補(bǔ)償，就是在變電所母線或用電設(shè)備上并聯(lián)電力電容器，從而提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)和電壓質(zhì)量。其基本原理見圖2-3基本的rlc電路所示。圖2-2基本的rlc電路現(xiàn)實(shí)中絕大多數(shù)電器設(shè)備均為感性電抗，從而導(dǎo)致電流l(r+l)置后于電壓一個(gè)相位角甲，并聯(lián)電容器以后

27、，即我們引入一個(gè)超前流ic，使得甲接近于零值，功率因數(shù)提高，從而達(dá)到不使供電設(shè)備傳輸過多無功的目的。無論是工業(yè)負(fù)荷還是民用負(fù)荷，大多數(shù)均為感性。所有電感負(fù)載均需要補(bǔ)償大量的無功功率，提供這些無功功率有兩條途徑：一是輸電系統(tǒng)提供；二是補(bǔ)償電容器提供。如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計(jì)輸電系統(tǒng)時(shí)，既要考慮有功功率，也要考慮無功功率。由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。而由補(bǔ)償電容器就地提供無功功率，就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率，從而降低無功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率。 2.2無功功率2.2.1正弦電路中的功率設(shè)無源兩端口網(wǎng)絡(luò)的端電壓和電流分別為 其中是電壓與電流

28、的相位之差。 (2-3)其中 p=,q=。式(2-1)表明，瞬時(shí)功率可看成是兩個(gè)功率分量疊加的結(jié)果，其中，第一個(gè)分量p(l-)是以為平均值而作簡諧振蕩的分量，其瞬時(shí)值恒為非負(fù)。所以，它是一個(gè)只有大小變化而不改變傳輸方向的瞬時(shí)功率分量，它代表電路的等效電阻所吸收的瞬時(shí)功率，是反映電路實(shí)際耗能的有功分量，其平均值p即為有功功率。上式中的第二個(gè)分量是一個(gè)以2為角頻率作正弦交變的瞬時(shí)功率分量，在其變化的波形中，正、負(fù)半周與橫軸之間構(gòu)成的面積分別代表等量的吸收能量和釋放能量，表明有一部分能量在電源和電路之間交換。2因此，這個(gè)瞬時(shí)功率分量代表電路的等效電抗吸收的瞬時(shí)功率，反映了電源和電路之間能量往返交換的

29、速率，是在平均意義上不能作功的無功分量。該無功分量的最大值q即為無功功率，所以，無功功率q實(shí)質(zhì)上是電路與電源之間能量往返交換的最大速率。在電路中，將u與i的有效值之積定義為視在功率，即:其中 (2-4)則，s,p,q三者在數(shù)值上的關(guān)系可以用“功率三角形”表示，如圖2-1所示。由以上分析可知，有功功率是一平均值，為無源網(wǎng)絡(luò)所消耗的功率。實(shí)質(zhì)上就是該網(wǎng)絡(luò)中各耗能元件電阻所消耗的功率之和。無功功率是一個(gè)交換功率的幅值，它雖然沒有為網(wǎng)絡(luò)所“消耗”，但它反映了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部與外部交換能量的能力的大小，實(shí)質(zhì)上就是該網(wǎng)絡(luò)中各儲能元件l和c與電源之間進(jìn)行能量往返交換的最大速率。無功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場與

30、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?。凡是有電磁線圈的電氣設(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)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中電壓超前電流時(shí)，0，則網(wǎng)絡(luò)為感性，無功功率為q0，習(xí)慣上理解為網(wǎng)絡(luò)“吸收”感性無功功率，相當(dāng)于“發(fā)出”容性無功功率;若網(wǎng)絡(luò)中電流超前電壓時(shí)，0，則網(wǎng)絡(luò)為容性，無功功率q0，習(xí)慣上理解為網(wǎng)絡(luò)“吸收”容性無功

31、功率，相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)“發(fā)出”感性無功功率?！鞍l(fā)出”和“吸收”無功功率的意義不同于有功功率的吸收和發(fā)出，這里只是一種習(xí)慣的說法。電力系統(tǒng)中大量的負(fù)荷是電感性的，因此，我們將吸收感性無功功率的負(fù)荷稱為“無功負(fù)荷”，而將吸收容性無功功率的設(shè)備稱為“無功電源”。圖2-3功率三角形示意圖2.2.2功率因數(shù)電力網(wǎng)除了要負(fù)擔(dān)用電負(fù)荷的有功功率p，還要承擔(dān)負(fù)荷的無功功率q。圖2.1“功率三角形”描述了有功功率p、無功功率q還有視在功率s之間的關(guān)系，其中 (2-5)式中 功率因數(shù)；有功功率，kw； 無功功率，kvar； 視在功率，kva； 用電設(shè)備的額定電壓，v； 用電設(shè)備的運(yùn)行電流，a。被定義為電力網(wǎng)的功率因數(shù)，

32、其物理意義是供給線路的有功功率p占線路視在功率s的百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)中的運(yùn)行中，我們希望的是功率因數(shù)越大越好，如果能做到這一點(diǎn)，則電路中的視在功率將大部分用來供給有功功率，減少無功功率的消耗。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(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。 功率因數(shù)分為自然功率因數(shù)、瞬時(shí)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(bǔ)償設(shè)備時(shí)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(fù)荷性質(zhì)，電阻性負(fù)荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數(shù)較高，等于1，而電感性負(fù)荷(電動機(jī)、電焊機(jī))的功率因數(shù)比較低，都小于1。

33、 (2)瞬時(shí)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(shí)功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負(fù)荷的大小和電壓的高低而時(shí)刻在變化。 (3)加權(quán)平均功率因數(shù)：是指在一定時(shí)間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值。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(jī)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(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。2.3 無功優(yōu)化概述2.3.1配電網(wǎng)無功補(bǔ)償問題的提出在電力系統(tǒng)中，由于電感、電容原件的存在，不僅系統(tǒng)中存在有功功率，而且存在著無功功率。雖然無功功率本身并不消耗能量，它的能

34、量只是在電源及負(fù)載之間進(jìn)行傳輸交換，但是在這種能連交換的過程中會引起電能的損耗，并使電網(wǎng)的視在功率增大。這將對系統(tǒng)產(chǎn)生以下一系列的負(fù)面影響：（1）電網(wǎng)總電流增加，從而會使電力系統(tǒng)中的元件，如變壓器，電器設(shè)備、導(dǎo)線等容量增大，使用戶內(nèi)部的啟動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格、尺寸增大、因而使初期投資費(fèi)用增大。在傳送同樣的有功功率情況下，總電流的增大，使設(shè)備及線路的損耗增大，使線路及變壓器的損耗增大。（2）電網(wǎng)的無功容量不足，會造成負(fù)荷端的供電電壓低，影響正常生產(chǎn)和生活用電；反之，無功容量過剩，會造成電網(wǎng)的運(yùn)行電壓過高，電壓波動過大。（3）降低了電網(wǎng)的功率因數(shù)造成大量的電能損耗。當(dāng)功率因數(shù)由0.8下降到0

35、.6時(shí)，電能損耗將近提高了一倍。（4）對電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的增大，對發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低，如果過度增加勵磁電流，則使轉(zhuǎn)子繞組超過允許溫升。為了保證轉(zhuǎn)子繞組正常工作，發(fā)電機(jī)就不允許達(dá)到預(yù)定出力。此外，原動機(jī)的效率是按照有功功率來衡量的，當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的視在功率一定時(shí)，無功功率的增，會導(dǎo)致原動機(jī)效率的相對降低。目前，隨著電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展，工廠大量使用大功率開關(guān)器件組成的設(shè)備對大型、沖擊型負(fù)載供電，這使電能質(zhì)量下降的問題日益嚴(yán)重。如果不進(jìn)行無功補(bǔ)償，在正常運(yùn)行時(shí)，會反復(fù)地使系統(tǒng)的無功功率在很大范圍內(nèi)波動，這不僅使電氣設(shè)備得不到充分的利用網(wǎng)絡(luò)傳輸能力下降，損耗增加，甚至

36、還會導(dǎo)致設(shè)備損壞，系統(tǒng)癱瘓。2.3.2無功補(bǔ)償?shù)碾娐泛拖蛄繄Da 圖2-1電路原理圖 b 向量圖（欠補(bǔ)償） c 向量圖（過補(bǔ)償）圖2-2 補(bǔ)償后的向量圖在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，阻感負(fù)載占有很大比例：異步電動機(jī)、變壓器、熒光燈等都是典型的感性負(fù)載。異步電動機(jī)和變壓器所消耗的無功功率在電力系統(tǒng)所提供的無功功率中占有很大的比重。電力系統(tǒng)的電抗器和架空線等也要消耗一些無功功率。阻抗負(fù)載可以看做電阻r與電感l(wèi)串聯(lián)的電路。其功率因數(shù)為：式中：，將r、l電路并連接入c中，電路如2-1所示。該電路的方程為：i=ic+irl由圖2-2（b）向量圖可知，并聯(lián)電容后，電壓和電流的相位變小了，即供電回路的功率因數(shù)提高了

37、，此時(shí)供電電流的相位滯后于電壓。這種情況稱為欠補(bǔ)償。若電容c容量過大，此時(shí)供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為過補(bǔ)償。其向量圖如圖2-2（c）所示。通常不希望出現(xiàn)過補(bǔ)償情況，因?yàn)檫@會引起二次側(cè)電壓升高，而且容性無功功率同樣會增加電能損耗。如果供電線路電壓因此而升高，還會增加電容器本身的功率損耗，使溫升增大，影響電容器壽命。2.4 無功優(yōu)化補(bǔ)償?shù)脑瓌t和類型2.4.1無功優(yōu)化和補(bǔ)償?shù)脑瓌t總體平衡與局部平衡相結(jié)合，既要滿足全網(wǎng)的總無功平衡，又要滿足分線、分站的無功平衡。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分散補(bǔ)償為主，這就要求在負(fù)荷集中的地方進(jìn)行補(bǔ)償，既要在變電站進(jìn)行大容量集中補(bǔ)償，又要在配電線路、配電變

38、壓器和用電設(shè)備處進(jìn)行分散補(bǔ)償，目的是做到無功就地平衡，減少其長距離輸送。 高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，以低壓補(bǔ)償為主，這和分散補(bǔ)償相輔相成。 降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主，兼顧調(diào)壓。這是針對線路長，分支多，負(fù)荷分散，功率因數(shù)低的線路，這種線路最顯著的特點(diǎn)是：負(fù)荷率低，線路損失大，若對此線路補(bǔ)償，可明顯提高線路的供電能力。 供電部門的無功補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合，因?yàn)闊o功消耗大約60%在配電變壓器中，其余的消耗在用戶的用電設(shè)備中，若兩者不能很好地配合，可能造成輕載或空載時(shí)過補(bǔ)償，滿負(fù)荷時(shí)欠補(bǔ)償，使補(bǔ)償失去了它的實(shí)際意義，得不到理想的效果。 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)

39、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；2.5 電網(wǎng)無功優(yōu)化，提高功率因數(shù)的意義2.5.1、加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，改善電壓質(zhì)量由電壓損失的計(jì)算公式可知，當(dāng)電網(wǎng)輸送的有功功率一定時(shí)，輸送的無功功率越大，網(wǎng)絡(luò)的電壓損失也越大，到用戶的端電壓就越低。加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)，可以減少網(wǎng)絡(luò)輸送的無功負(fù)荷，從而達(dá)到降低電壓損失，提高用戶端電壓的目的。2.5.2、加裝無功補(bǔ)

40、償設(shè)備，提高輸配電線路供電能力當(dāng)輸配電線路的導(dǎo)線截面一定時(shí)，它輸送的經(jīng)濟(jì)電流就為一定值。合理加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)后，可使線路輸送的無功電流大量減少，從而“釋放”出富余容量，增加供電能力。例如一條lj-70的10kv架空線路，在電壓降低10%，=0.7時(shí)的負(fù)荷距為12.5mw.km.當(dāng)功率因數(shù)提高到0.85時(shí)，負(fù)荷距增加為15.6mw.km。也就是說，架設(shè)同樣長的線路（在允許的供電半徑內(nèi)），供電能力可以增加3.1mw。可以節(jié)約新建線路的投資。2.5.3、加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高變壓器的帶負(fù)荷能力由公式可知，當(dāng)變壓器的容量一定時(shí)，合理加裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)，可增加變壓器的有功出力。

41、增加的有功出力可以按下式計(jì)算：.變壓器的可挖掘出的視在功率可由下式求得; .例如：一臺s9-1000kva的變壓器，功率因數(shù)由0.8提高到0.95時(shí)，可增加的有功出力，可挖掘出的視在功率為。對用戶來說，當(dāng)現(xiàn)有的變壓器的供電能力提高后，可節(jié)約增容費(fèi)、材料費(fèi)、施工費(fèi)等投資。3 10kv電網(wǎng)的無功補(bǔ)償前、后分析比較在我國一些較小的城鎮(zhèn)電力用戶及農(nóng)村電力用戶一般由10kv配電線路進(jìn)行供電，在線路沿線掛接著眾多的電力負(fù)荷。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力用戶的數(shù)量與負(fù)荷日益增加，線路的損耗亦同步上升，在我國日益重視節(jié)能的形勢下，如何降低10kv配電線路的損耗已成為目前急需解決的問題，而解決的辦法是在線路上適當(dāng)?shù)?/p>

42、進(jìn)行無功補(bǔ)償。下面就這一問題進(jìn)行分析與討論。3.1 10kv線路的降損與無功補(bǔ)償3.1.1無功補(bǔ)償前的線路損耗分析圖3-1為無功補(bǔ)償前的簡化線路圖：圖3-1無功補(bǔ)償前的簡化線路圖設(shè):如圖3-1所示的長度為s的配電線路，由變電站10kv母線供電，在線路上均勻地分布著電力負(fù)荷。變電站母線提供的線路總負(fù)荷電流為i，由于負(fù)荷一般均為感性負(fù)荷，所以變電站在提供有功電流的同時(shí)，亦需提供容性無功電流，顯然:這時(shí)，線路的功率因數(shù)cos為：由于負(fù)荷均勻地分布在線路上，所以線路上每一點(diǎn)的電流i是不相同的。 電流i在線路上產(chǎn)生的損耗p為: 為有功電流在線路上輸送過程中產(chǎn)生的損耗，這部分是不能降低的。為無功電流在線路

43、上輸送過程中產(chǎn)生的損耗，它可以通過無功補(bǔ)償，以減少無功電流及其輸送距離來降低。所以，下面僅討論無功電流在線路上產(chǎn)生的損耗: 式中，r為單位線路長電阻： 3.1.2線路補(bǔ)償后分析：圖3-2為無功補(bǔ)償后的簡化線路圖：圖3-2 無功補(bǔ)償后簡化示意圖設(shè)如圖3-2所示，線路上的c點(diǎn)接入電容器組進(jìn)行無功補(bǔ)償，其電容電流為ic，方向見圖3-2。電容器組接入后，線路上的無功電流就發(fā)生變化，其關(guān)系如下：式中：接入電容器后變電站母線提供的無功電流; 線路上注入c點(diǎn)的無功電流; 線路上由c點(diǎn)流入d點(diǎn)的無功電流;線路oc的長度;線路cd的長度;線路od的長度;線路oc段任一點(diǎn)電流： 線路cd段任一點(diǎn)電流： 線路oc段

44、的損耗為：線路cd段的損耗為：線路od段的總損耗為：設(shè): k為無功補(bǔ)償度 l為安裝點(diǎn)的距離比（無功補(bǔ)償裝置安裝點(diǎn)離變電站離與線母線的距路長度之比），對進(jìn)行積分并整理后，可得：從上式可知，線路無功補(bǔ)償后，其損耗大小與無功補(bǔ)償度和安裝點(diǎn)的距離比有關(guān)。3.1.3線路無功補(bǔ)償后的損耗降低率：損耗降低率可用下式表示:整理后得：要求取取得最大值，可對k、l取偏導(dǎo)數(shù)，并令其值等于零，整理后得：解得：k=2/3,l=2/3.取得的極大值，=8/9或=88.9%也就是說，當(dāng)電容器組的無功補(bǔ)償度為2/3，安裝地點(diǎn)距變電站2/3的線路長度時(shí)，能取得最佳降損效果，其損耗降低率為88.9%。3.2實(shí)際線路無功補(bǔ)償量及其

45、安裝位置的確定實(shí)際線路的無功負(fù)荷不是固定不變的，它隨著季節(jié)、時(shí)間、負(fù)荷的變化而不同，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇一個(gè)比較合理的無功負(fù)荷作為基準(zhǔn)，以確定無功補(bǔ)償。（1）根據(jù)運(yùn)行日志，統(tǒng)計(jì)出全年的無功負(fù)荷，然后得出其平均無功負(fù)荷與最小無功負(fù)荷，也能計(jì)算出和。取，但當(dāng)，時(shí)，則取，以防無功向變電站倒送。根據(jù)與電容器的額定電壓可計(jì)算出補(bǔ)償電容器的額定容量。（2）電容器的補(bǔ)償容量可根據(jù)線路安裝的配電變壓器總?cè)萘康?%10%來選取，同樣也要考慮在線路最低無功負(fù)荷時(shí)不向變電站倒送無功。電容器組的安裝位置直接影響損耗降低率的大小， l對的影響與k是一樣的，這一點(diǎn)由表3-1可以直接看到。所以，電容器組的安裝位置應(yīng)取l=2/

46、3，以便盡量取得最佳降損效果。但當(dāng)有一較大的無功負(fù)荷與l=2/3點(diǎn)相距不遠(yuǎn)時(shí)可考慮就近安裝。表3-1 k、l不同值時(shí)與（%）的關(guān)系4 確定無功補(bǔ)償容量的一般方法和手段配電網(wǎng)中常用的無功補(bǔ)償方式包括:在高低壓配電線路中分散安裝并聯(lián)電容器組;在配電變壓器低壓側(cè)和車間配電屏間安裝并聯(lián)電容器以及在單臺電動機(jī)附近安裝并聯(lián)電容器(就地補(bǔ)償)等。近年來企業(yè)中普遍利用并聯(lián)電容器進(jìn)行供用電線網(wǎng)的無功補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電線路的電流，減少了線損，取得了較好的效果。但不同的補(bǔ)償方式，在實(shí)際中的補(bǔ)償效果仍有所差異。確定補(bǔ)償容量的方法是多種多樣的，但其目的都是提高電網(wǎng)的某種運(yùn)行指標(biāo)，下面介紹幾種無功補(bǔ)償?shù)姆?/p>

47、案。4.1 10kv線路補(bǔ)償方案簡介4.1.1就地?zé)o功補(bǔ)償方案 該方案又稱“個(gè)別補(bǔ)償”，電容器直接裝于用電設(shè)備附近，與電動機(jī)的供電回路相并聯(lián)，常用于低壓網(wǎng)絡(luò)。它使用可控硅或者機(jī)械開關(guān)作為投切開關(guān)，通過就地電壓傳感器控制而自動地投切電容器。一般的包含了一個(gè)電抗器用來對諧波進(jìn)行濾波。它在其連接點(diǎn)通過改變流入或者吸收系統(tǒng)的無功電流來改變系統(tǒng)的電壓。在效果上，它起著一個(gè)可變無功負(fù)載作用，調(diào)整其值起到保持交流電壓為常數(shù)的作用。通常適用于經(jīng)常投入運(yùn)行，負(fù)荷較穩(wěn)定的中小型低壓電動機(jī)。在電機(jī)等感性負(fù)載旁和電容器直接并聯(lián)，與電機(jī)等同開，同停。停機(jī)后電容器通過電機(jī)直接放電，電容器不再另需放電裝置。運(yùn)行時(shí)電機(jī)所需無

48、功由電容器就地供給，能量交換距離最短，可以最大限度的降低線路的電流。在線路相同的條件下，線路損耗與電流的平方成正比，所以電容就地補(bǔ)償，節(jié)電效果最好，投資也小。特別是能夠有效抑制設(shè)備瞬間出現(xiàn)的電流波動沖擊電網(wǎng)。但是一般工業(yè)生產(chǎn)，現(xiàn)場環(huán)境相對較差，特別是冶金企業(yè)，金屬粉塵含量高，維護(hù)、保養(yǎng)若不能定時(shí)進(jìn)行，往往最易損壞。同時(shí)，對于頻繁操作的設(shè)備，由于瞬間大電流的頻繁沖擊，也是造成電容器易損壞的一個(gè)方面，所以，此種方式中電容器使用壽命短。由于隨機(jī)開,停,電容器的有效使用率也最低。4.1.2分散補(bǔ)償方案分散補(bǔ)償一般裝設(shè)在1okv配電線路上，可以根據(jù)各種傳統(tǒng)優(yōu)化補(bǔ)償方法確定補(bǔ)償位置和容量。常見有以下幾種方

49、式:（1）高壓電容器分組安裝于城鄉(xiāng)電網(wǎng)10kv, 6kv配電線路的桿架上;（2）低壓電容器安裝于公用配電變壓器的低壓側(cè);（3）低壓電容器安裝于電力用戶各車間的配電母線上。這種補(bǔ)償方式在變壓器低壓側(cè)的輸電線路中，分散進(jìn)行電容器固定容量的補(bǔ)償，克服了集中固定補(bǔ)償中容量較大時(shí)的涌流過大等問題，并能有效的增大配電線網(wǎng)的供電能力，節(jié)電效果較好。其優(yōu)點(diǎn)是在低負(fù)荷時(shí)，可以相應(yīng)停運(yùn)數(shù)組，以防過補(bǔ)償。投資較為經(jīng)濟(jì)。4.1.3集中補(bǔ)償方案集中補(bǔ)償通常指裝設(shè)于地區(qū)變電所或高壓供電用戶降壓變電所母線上的高壓電容器組。其優(yōu)點(diǎn)是易于自動投切，利用率高，維護(hù)方便，事故少，能減少配電網(wǎng)、用戶變壓器及專供線路上的無功負(fù)荷和電能

50、損耗。這種補(bǔ)償方式己經(jīng)被大量使用。集中補(bǔ)償分為固定容量補(bǔ)償和自動補(bǔ)償，均可最大限度的挖掘變壓器的容量潛力，增大負(fù)載能力。根據(jù)當(dāng)功率因數(shù)時(shí)，有功功率p等于變壓器的視在功率s。而一般自然功率因數(shù)在0.60.7之間，如不進(jìn)行補(bǔ)償，供電變壓器的效率就很準(zhǔn)提高，例如，1000kva的變壓器僅能帶600700kw的有效功率。特別是自動補(bǔ)償，功率因數(shù)可控制到0.950.98，其增容效果更為顯著。電容器的充、放電功能，可以有效的穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。電容器的安裝環(huán)境也可以選擇有利于日常維護(hù)、保養(yǎng)的地方，有利于延長電容器的使用壽命。但其缺點(diǎn)是不能解決低壓網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部無功電流的流動，補(bǔ)償容量大，投入資金高，特別是自

51、動補(bǔ)償，按循環(huán)方式投、切，被切除的電容要有充足的放電時(shí)間，才能再次投入，電容配置容量相對較大，相應(yīng)損耗也大。固定補(bǔ)償雖然投資小，但如果補(bǔ)償?shù)娜萘窟^大，在低負(fù)荷時(shí)，易出現(xiàn)過補(bǔ)現(xiàn)象。在開、停過程中涌流較大，易造成設(shè)備損壞。城網(wǎng)無功補(bǔ)償應(yīng)根據(jù)就地平衡和便于調(diào)整電壓的原則進(jìn)行配置，可采用分散和集中補(bǔ)償相結(jié)合的方式。目前在我國城市中較普遍采用集中安裝方式，但衡量兩種方式則以分散補(bǔ)償為好，因而應(yīng)提倡在380/220v低壓網(wǎng)應(yīng)采用分散補(bǔ)償方式。4.1.4跟蹤補(bǔ)償方案跟蹤補(bǔ)償和隨機(jī)補(bǔ)償常用于用戶端補(bǔ)償。跟蹤補(bǔ)償是最常用的補(bǔ)償方式，通過將低壓電容器組安裝在用戶10kv母線上，使用自動投切方式跟蹤無功負(fù)荷的變化。

52、隨機(jī)補(bǔ)償常用于大型電動機(jī)和電焊機(jī)等功率因數(shù)很低的設(shè)備，通過控制、保護(hù)裝置與電動機(jī)同時(shí)投切。對于大型電動機(jī)等設(shè)備有很好的經(jīng)濟(jì)效益。4.2幾種補(bǔ)償方案的理論比較分析由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大多數(shù)的高壓用戶的容量都大于160kva，根據(jù)利率電費(fèi)調(diào)整辦法高壓用戶的功率因數(shù)都要求達(dá)到0. 9，根據(jù)每個(gè)月電費(fèi)情況，絕大多數(shù)用戶都能很好的完成利率。因此，如何對配電線路上的數(shù)量龐大的公用變壓器進(jìn)行補(bǔ)償，保持無功功率平衡，提高電壓質(zhì)量，降低線損是本文所主要討論的問題。進(jìn)一步講，針對變電所“集中補(bǔ)償、線路分散補(bǔ)償、變壓器隨器補(bǔ)償”幾種方式進(jìn)行比較，分析各種補(bǔ)償方式的優(yōu)劣。變電站集中補(bǔ)償具有必要性，主要有以下三點(diǎn):（1）變

53、電站通過調(diào)節(jié)電容器的投切和變壓器分接頭的位置來調(diào)節(jié)電壓及無功潮流（2）可以補(bǔ)償主變壓器的無功損耗（3）就近向配電線路前段(即靠近變電站的線段)輸送無功。但是完全集中在變電站進(jìn)行無功補(bǔ)償，經(jīng)濟(jì)效果受到很大限制，這是由于電容器組裝于變電站，對減少1okv配電網(wǎng)網(wǎng)損作用不大。因?yàn)橛脩粝牡臒o功功率仍需要通過線路長途輸送，其功率和電能損耗在配電網(wǎng)內(nèi)并未減少。通過計(jì)算也證明對于均勻分布的負(fù)荷情況，線路中只有一個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的情況下，最佳補(bǔ)償未置應(yīng)該在線路全長2/3位置。在不均勻負(fù)荷的情況下，最佳補(bǔ)償位置也應(yīng)該在線路中60%70%的位置左右。為了進(jìn)一步說明由于不同位置的補(bǔ)償，對于35kv和1okv線路補(bǔ)償?shù)男Ч?/p>

54、經(jīng)濟(jì)性的不同，進(jìn)行以下理論論證:（1）當(dāng)完全不進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，如圖所示：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)損耗：（2）當(dāng)電容器組安裝于變電站1okv母線時(shí)，如圖所示：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)損耗:（3）當(dāng)電容器組安裝于1okv線路時(shí),線路如圖所示：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)損耗為：比較上面3式，可見，在電容器容量相同的情況下，當(dāng)電容器組裝于變電站的1okv母線上時(shí)，僅能減少35kv的線損，不能減少1okv級線損。而當(dāng)電容器組裝于1okv線路上時(shí)，則可以同時(shí)減少35kv和1okv兩級線損。因此為了提高無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益，電容器組盡量裝在配電線路上是合理的。（4）當(dāng)電容器組安裝于變壓器低壓側(cè)時(shí)，線路如下圖所示：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)損耗的功率為：為第i臺變壓器的電阻。比較以

55、上4式可以看出，在變壓器側(cè)補(bǔ)償不僅能降低線路損耗還能降低配電變壓器損耗，補(bǔ)償效果最好。因此在不計(jì)算投入的情況下在配電變壓器側(cè)補(bǔ)償效果最好。4.3幾種補(bǔ)償方式的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較4.3.1幾種補(bǔ)償方式的投入比較：（1）集中補(bǔ)償方式：從投入來說集中補(bǔ)償由于補(bǔ)償主變壓器所以投入較大，變電所集中裝設(shè)的補(bǔ)償容量可以按照主變?nèi)萘康?0%30%來確定，如裝設(shè)電容器兩組，各6012kvar，裝設(shè)vqc-iii型自動補(bǔ)償儀兩臺，需要投資:（2）隨器補(bǔ)償方式：1#段有45臺公用變壓器，如果全部進(jìn)行低壓無功自動補(bǔ)償，則需要投入45臺低壓無功自動補(bǔ)償器。低壓無功自動補(bǔ)償器共分為兩種，有綜合測試儀的自動補(bǔ)償器和不含綜合測試儀的自動補(bǔ)償器。如果把一臺315kva的變壓器的功率因數(shù)從0.8提高到0.9則需要補(bǔ)充電容:可以認(rèn)為315kva變壓器需安裝無功60kvar。如果以每臺變壓器安裝有綜合測試儀的自動補(bǔ)償器（含60kvar電容器），則需投資：如果以每臺變壓器安裝不帶綜合測試儀的自動補(bǔ)償器(含60kvar電容器)，則需投資:（3）分散補(bǔ)償方式：如果對線路實(shí)行分散補(bǔ)償，也應(yīng)把線路的功率因數(shù)從0.8提高到0.