前言：中文期刊网精心挑选了无功功率补偿范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
无功功率补偿范文1
摘要：无功率补偿装置在矿山企业应用非常广泛，笔者首先分析了影响供配电系统的功率因数以及电网的无功补偿方式，阐述了无功功率补偿容量的确定以及矿山企业中无功功率补偿设备的选用。
0引言
随着采掘机械化的发展，矿山开采的产量大幅度提高，使得工作面电气设备总容量、单机功率明显加大，供电距离加长，用电设备自身无功功率损耗的存在造成井下电网功率因数较低。因此，在矿山开采供电系统中提高功率因数，补偿无功功率以降低电能消耗是十分重要的，采用无功功率自动补偿装置的目的，就是减少井下供配电系统的线路损耗和变压器的有功损耗。提高供配电系统的功率因数，降低采矿的电力成本。
1影响功率因数的主要因素
1.1电感性设备和电力变压器按负载性质分，所有用电设备可以抽象为电阻性、电感性和电容性3种，正是由于电感性和电容性用电设备的存在，才使得功率因数发生变化。实际矿山企业中，电容性设备并不多见，大量的电感性设备，例如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％。而异步电动机空载运行时所消耗的无功功率又占到电动机总无功消耗的60％～70％。因此，要改善异步电动机的功率因数就要尽量防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。一般而言，电力变压器消耗的无功功率约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的35％左右。所以，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器同样不应空载运行或长期处于低负载率运行状态。
1.2供电电压的影响当供电电压高于额定值的10％时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长很快，据分析统计，供电电压为额定值的110％时，无功功率将增加35％左右。而供电电压低于额定值时，无功功率反而相喧减少而使功率因数有所提高。当然，电压降低会影响电气设备的正常工作，所以，应采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
1.3电网频率波动的影响电网频率的波动也会影响异步电动机和电力变压器的正常工作状态，从而改变无功功率的大小，影响电力系统的功率因数。一般说来，当系统频率下降时，发电机发出的无功功率将会减少，变压器和异步电动机所需的无功功率将会增加，整个系统的无功功率将会略有增加。但频率稳定和调整措施主要在发电厂内部进行，与一般矿山企业关系不大。
2电网的无功补偿
2.1集中补偿集中补偿分为高压集中补偿和低压集中补偿两种方式。高压集中补偿是将电容器组装没在工厂变配电所的6～10kV母线上，这种补偿方式只能补偿6～10kV母线以前线路的无功功率，而母线后厂内线路的无功功率得不到补偿，所以补偿效果较差，优点是投资少、便于集中运行维护，这种补偿方式在大中型企业应用较为普遍。
2.2随机补偿随机补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散的与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制装置与电动机同时投切。随机补偿适用于补偿个别容量大且连续运行的异步电动机，其优点是用电设备运行时无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，不会造成无功倒送，而且不需要频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、使用维护方便、事故率低等优点。
2.3随器补偿随器补偿是指将低压电容器通过开关接在变压器二次侧，以补偿变压器空载运行时无功功率的补偿方式。变压器空载或轻载运行时，由于励磁引起的无功损耗所占比重很大，此种方式的优点是能有效地补偿变压器的无功损耗，且接线简单，维护管理方便，在小型矿山企业应用较多。
3无功功率补偿容量的确定
3.1集中补偿容量的计算用户功率因数低的原因主要是电感性负荷过大所致，因此需要并联电容器或同步补偿机进行补偿。设某矿山企业负荷情况为有功功率Py、无功功率Pw1、视在功率Ps1、功率因数为cosφ1，现要求在有功功率Py不变的条件下，将功率因数由cosφ1提高到cosφ2，功率因数提高后，负荷情况变为：有功功率Py、无功功率Pw2、视在功率PR2最大负荷时，系统需要的无功补偿容量Pb按式(1)计算：
Pb=Pwl-Pw2=Py(tanφ1-tanφ2)(1)
式中：Py为有功功率(kW)；Pb为无功补偿容量(kvar)。
3.2单负荷就地补偿容量的选择据国外相关资料介绍，如果考虑异步电动机的负荷率、极对数等因素的影响，补偿容量可估算如下：设异步电动机额定容量为Pe则补偿容量取Pb=(1/4～1/2)P，为宜。按此选取补偿容量，一般不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上，特别是对于空载电流较大和负载率较低的电动机效果更佳，因而在节能技术上应用较为广泛。对于空载电流较小和负载率较高的电动机，可根据电动机极数不同，选取不同的补偿容量，一般而言，极数越多，需要的补偿容量越大，亦可按式(2)计算：
Pb≤UeIO×10-3(2)
式中：Pb为无功补偿容量(kvar)；Ue为电动机额定电压(V)；IO为电动机空载电流(A)。
4矿山企业中无功功率补偿设备的选用
由前面无功功率和电压的关系可以看出系统中选择无功功率补偿设备最终调整的是系统电压，合理地配置系统的无功功率可以将系统的电压偏移控制在要求的范围内。
4.1发电机发动机是唯一的有功功率电源，是最基本的无功功率电源。发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率。
QGN=SGNsimφN=PGNtanφN
式中SGN、PGN、φGN分别为发电机的额定视在功率，额定有功功率和额定功率因数。发电机不但可向系统提供一定的无功功率，在进相运行时有可能吸收系统一定的过剩无功功率。但发电机进相运行时，定子端部漏磁增加，定子端部温升会限制发电机的功率输出，不同类型、结构、容量和冷却方式的发电机要根据现场试验来确定进相运行的容许范围。此外在并列运行的发电厂中调整个别发电机的无功出力，这还可能同无功功率的经济分配相矛盾。所以大型系统中发电机一般只作辅助调压措施。
4.2同步调相机它相当于空载运行的同步电动机。在过励磁状态下向系统供给感性功率，欠励磁状态吸收系统感性功率，但在欠励磁状态时的容量只有过励磁容量的50％～65％，它的有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的1.5％～5％，容量越小百分值越大。小容量投资费用较大，另外其为旋转设备不易维护。
4.3并联电容器并联电容器供给的无功功率Qc与所在节点电压U的平方成正比，即
QC=U2/Xc
式中，XC=1/ωC为并联电容器的容抗。因节点电压下降时，它供给系统的无功功率将减少。因此当系统发生故障或其它原因电压下降时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。换言之，电容器的无功功率调节性能比较差。但他的投资费用小，运行时功率损耗亦小，约为额定容量的0.02％以下。另外它无旋转部分维护方便又可集中或分散装设，还可连结成若干组，配以功率因数测量控制装置，实现分组投入或切除，可进行无功功率的不连续调节。
无功功率补偿范文2
关键词：电网；无功补偿；方法
中图分类号：F407.6文献标识码： A
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。 在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：cosφ=P/S。在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。
1影响功率因数的主要原因
（1）大量的感性设备，如异步电动机等设备是无功功率的主要消耗者。异步电动机的无功消耗占了60%～70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
（2）变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
（3）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
2无功补偿的一般方法
无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
（1）低压个别补偿。低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
（2）低压集中补偿。低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配电变压器利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
（3）高压集中补偿。高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。
3采取适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。
（1）合理使用电动机。
（2）提高异步电动机的检修质量。
（3）采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网"吸取"无功，在过励状态时，定子绕组向电网"送出"无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是"异步电动机同步化"。
（4）合理选择配电变压器容量，改善配电变压器的运行方式：对负载率比较低的配电变压器，将其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。
4无功电源
电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这4种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。同步电机。同步电机中有发电机、电动机及调相机3种。
（1）同步发电机。同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运行时，可以发出无功功率： Q＝S×sinφ＝P×tgφ
其中：Q、S、P、φ是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。
发电机正常运行时，以滞后功率因数运行为主，向系统提供无功，但必要时，也可以减小励磁电流，使功率因数超前，以吸收系统多余的无功。
（2）同步调相机。同步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。
（3）并联电容器。并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容电压，滞后于电感电压，由此可视为向电网提供无功功率： Q=U/Xc其中：Q、U、Xc分别为无功功率、电压、电容器容抗。
并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。
（4）静止无功补偿器。静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。
（5）静止无功发生器。它的主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态。 与静止无功补偿器相比，静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。
5结束语
分析了影响功率因数的主要因素，并提出了提高功率因数的几种方法，讨论了目前所通用的几种无功电源及其特点。探讨了功率因数对广大供电企业的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益。
无功功率补偿范文3
关键词： 无功功率补偿； 控制方式选择； 经济效益
中图分类号： TM761+.1 文献标识码： A 文章编号： 1009-8631（2011）02-0047-02
1 无功功率补偿控制概述
1.1无功功率的产生和影响
在交流电力系统中，发电机在发有功功率的同时也发无功功率，它是主要的无功功率电源；运行中的输电线路，由于线间和线对地间的电容效应也产生部分无功功率，称为线路的充电功率，它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。电能的用户（负荷）在需要有功功率（P）的同时还需要无功功率（Q），其大小和负荷的功率因数有关；有功功率和无功功率在电力系统的输电线路和变压器中流动会产生有功功率损耗（ΔP）和无功功率损耗（ΔQ），也会产生电压降落（ΔU）。无功功率在输电线、变压器中的流动会增加有功功率损耗和无功功率损耗以及电压降落；由于变压器、高压架空线路中电抗值远远大于电阻值，所以无功功率的损耗比有功功率的损耗大，并且引起电压降落的主要因素是无功功率的流动。
1.2无功补偿的作用
无功补偿可以收到下列的效益：①提高用户的功率因数，从而提高电工设备的利用率;②减少电力网络的有功损耗；③合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；④在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；⑤装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形，减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。
1.3无功补偿装置
除发电机和输电线外的无功电源主要有：①并联电容器组是一种静态的无功补偿装置。用它进行的补偿称为并联电容补偿。②同步调相机；③静止无功补偿器。后两者属于动态的无功补偿装置。
另外，在远方水电站和坑口火电厂等的出线母线上，长距离输电线的两侧线路上，以及长距离输电线的开关站等地方接有并联电抗器，也是一种无功补偿装置。用其进行的补偿称为并联电抗补偿。远方电站出口母线上的并联电抗器主要是吸收发电机所发的无功功率，以使发电机能运行在合理的功率因数下而又避免无功的长距离输送。长距输电级上配置的并联电抗器，主要是吸收线路空载和轻载时的充电功率，使沿线电压分布合理并降低工频稳态和暂态过电压。
鉴于电力生产的特点，用户用电功率因数的高低对发、供、用电设备的充分利用、节约电能和改善电压质量有着重要影响。为了提高用户的功率因数并保持其均衡，以提高供电用双方和社会的经济效益，特制定功率因数的标准值与功率因数调整电费。如表一。
2 补偿方式的选择
2.1 个别补偿
即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组，与用电设备同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。
适合用于低压网络，优点是补偿效果好，缺点是电容器利用率低。
2.2分组补偿
即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线上。
优点是电容器利用率较高且补偿效果也较理想（比较折中）。
2.3集中补偿
即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。在实际中会将电容器接在变电所的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所的总无功负荷来选择。
优点：是电容器利用率高，能减少电网和用户变压器及供电线路的无功负荷。
缺点：不能减少用户内部配电网络的无功负荷。实际中上述方法可同时使用。对较大容量机组进行就地无功补偿。
3 控制方式的选择
3.1个别补偿的控制方式
3.1.1 启动不频繁的设备
启动不频繁的设备可选择空气自动开关、熔断器作为保护设备
3.1.2启动较频繁的设备
启动较频繁的设备可选择FKA系列智能复合开关(投切间隔时间大于30s)、TSC动态投切开关。选型如表2、表3.
3.2分组补偿、集中补偿的电力电容器柜
装置中使用了交流接触器、投切专用交流接触器、可控硅功率模块、固态继电器、复合固态继电器等作为并联电容器的投切开关，由于并联电容器的投切开关对装置的性能具有决定性的影响，因而合理的选择投切开关就显得十分重要。
3.2.1交流接触器和投切专用交流接触器
交流接触器是传统的低压补偿并联电容器的投切开关，优点是成本低、控制简单、使用方便，缺点是投切时会产生较大的涌流和过电压，其大小与感性负载的大小(如变压器的短路容量)、阻抗、电容器的容量，交流接触器的性能有关。切除时易产生电弧，触点易于烧毁、寿命较短，不适用于频繁投切的场合。
电容器投切专用交流接触器是为了减轻涌流对交流接触器的影响而设计的，其与普通交流接触器的不同之处是将普通接触器触点加以改善，配上抑制投切电流的电阻，采用并联开关分步投切的方法，先合上带电阻的开关再合上不带电阻的开关来减少投切过程中产生的涌流和过电压。由于其只能降低投切过程中产生的涌流和过电压，并不能从根本上解决问题，在电容器容量相对较大时，仍然会产生很大的涌流，因而其应用仍然受到一定的限制。
由于上述两种交流接触器在应用于低压并联电容器投切时存在着不可克服的涌流问题和触点的烧蚀问题，对电容器和装置的寿命有较大的影响，所以其在电容器投切领域的应用越来越少，正逐步被功率电子开关所替代。但由于其价格低廉，在某些技术要求较低、电网波形畸变严重不适于应用电力电子开关的场合仍有使用，需安排人巡查、定时更换。
3.2.2 可控硅开关、固态继电器
反并联可控硅开关加上具有过零检测功能的驱动电路，即成为一个典型的具有“零压差”投入，零电流退出功能的电力电子投切开关，具有较高的dV/dt和dI/dt承受能力，可有效的抑制电容器投入时的浪涌电流和过电压的产生及退出时的拉弧电流。常规的做法是将反并联的可控硅模块外部配装专用的触发线路板。
投切专用的固态继电器是将上述开关的反并联的可控硅模块及外部配装专用的触发线路板的全部器件以固态继电器的标准封装形式封装在一个壳体内，内置阻容吸收，故结构紧凑，综合成本较低，外形上有方型或长条型以适合不同用户的联接需要。具有体积小、耐蚀防潮、安装使用方便等特点，是目前可控硅开关的常用封装形式。
上述两种电力电子投切开关的工作原理完全相同，都是以具有零检测功能的触发电路控制反并联的可控硅无触点开关。优点是投切电容器时“零压差"投入、零电流切除，实现无涌流或小涌流投切，提高了电容器寿命，无触点无拉弧，开关速度高、反应时间快，干扰小、体积小、耐腐蚀，寿命长、可靠性高，易于与计算机接口、适用于智能型无功控制器或配电综测仪对电网进行动态无功补偿和远程控制。另外可方便地实现单相分相补偿或三相共补。缺点是工作中功耗较大，使用时需加装散热器，成本也比适用交流接触器高许多。但由于其性能优越，应用者众多。
3.2.3复合投切开关、复合固态继电器
交流接触器投切开关压降小、发热少，但涌流大、寿命短，电力电子投切开关涌流小、寿命长，但压降高、功耗大、需要散热，各有优缺点。能否整合它们的优点，优势互补，制造出具有“零压差”投入、零电流切除、低压降保持特性的投切开关，科技人员采用电力电子开关负责控制电容器的投入和切除，交流接触器负责保持电容器投入后的接通的方法制造出了复合投切开关。这种投切开关同时具备了交流接触器和电力电子投切开关的优点，不但抑制了涌流，避免了拉弧，而且功耗较低，不再需要配备笨重的散热器和冷却风扇。尤其是复合固态继电器将复合投切开关集成一体，体积小、重量轻、性能优良，是低压无功自动补偿装置中并联补偿电容器的理想投切开关。
4补偿容量测量与计算
4.1测量方法
采用双钳相位表测量（以单相为例）A相电流、电压值以及电流电压角，譬如电流53A、电压224V、电压超前45°，则：
总功率S=I*U=53*224=11.87(kW)
有功功率P=I*U*COSΦ=53*224*COS45°=8.393(kW)
无功功率Q=I*U*SINΦ=53*224*SIN45°=8.393 (kva)
若将功率因数由目前的0.707分别提高到0.9和1需要并联多少千乏电容器， Q1=P*SINΦ/ COSΦ=8.393*0.43/.09=4.06(kva)
ΔQ=8.393-4.06=4.333(kva)
故：提高到0.9和1需要并联4.333和8.393千乏电容器，由上式可知功率因数由0.707提高到0.9需要4.333千乏功率因数由0.9提高到1需要4.06千乏。这说明功率因数由低提高到高投入容量较小，而由较高水平提高到更高则投入容量大。所以，要合理选择功率因数提高的水平。
4.2 根据电度表及负荷工作时间计算方法
已知：某工厂有功功率月耗电量15000kWh，月平均功率因数为0.65，30天日平均负荷工作时间为6小时。欲把功率因数提高到0.95，需配多大容量电容器。
平均有功功率P=15000/30*6=83.33kW
无功功率Q=P*tgφ=83.33*1.169=97.42(kav)
功率因数提高到0.95时，S=P/COSφ=83.33/0.95=87.72KVA
Q=S*SINφ=87.72*0.31=27.2(kva)
故补偿电容量ΔQ=97.42-27.2=70.22（kva）
5 无功补偿投资与经济效益
以上述为例，选择20kva，380V，50Hz电容器6只（每千乏10元），控制器一只（约700元），FKA系列智能复合开关6只（每只300元），控制屏一个（约1200元），共计4900元，每月无功功率调整电费15000*0.6*0.15=1350（元）
投资回收期（月）=4900/1350=4（月）
一般来说无功补偿投资回收期应小于2年为宜。
结语
随着电力电子技术的迅猛发展，造价低廉，控制精度高，稳定性好的可控硅开关、固态继电器、复合固态继电器将不断面世，为无功功率补偿的应用提供了更好的前景。大力推广无功功率补偿技术必将为企业带来良好的经济效益和创建节约型社会做出贡献。
参考文献：
[1] 钱平主编.交直流传动控制系统[M].北京:高等教育出版社，2007.
[2] 黄坚主编.自动控制原理极其应用[M].北京:高等教育出版社，2001.
[3] 刘春华主编.工业企业电器调整手册[M].北京：冶金工业出版社，2001.
无功功率补偿范文4
关键词：无功功率补偿，原理，功能，效果
0.概述
CJK型低压无触点无功功率补偿装置是改善供电系统功率因数及电能质量的动态无功功率补偿及谐波滤除治理设备，采用大功率电力半导体模块和热管散热器、高次谐波滤波器、自愈式低压电容器，配以先进的投切技术，分相实时过零触发，无触点切换，具有无涌流、无振荡、快速动态响应，具有投切无涌流、无振荡、无火花、无噪声、自动动态跟踪补偿，补偿精度高，使用寿命长等一系列优点，是传统的接触器型补偿装置的理想升级换代产品，广泛适用于冶金、造船、汽车制造、建材、机械制造、电力、化工、石油、造纸、煤炭、市政设施以及其他用电负荷大、网压波动大，无功电流大，谐波严重以及三相电流不平衡等行业的配网系统。论文参考网。
1.工作原理
1.1监测终端工作原理
此装置由测量、显示、控制、接口和电源等部分组成。
如图所示：
测量部分由精密小型互感器（输入：0~600V、0~5A）及前置信号处理电路构成，从中获取电压、电流、频率、相位等多种实时数据；显示部分采用高品质的液晶（LCD）显示模块，每屏可以显示8*16个汉字（16*16）或128*64个像素的图形；控制部分以16位单片微机为核心，配以多路A/D，实时时钟，以及容错电路等外围芯片；接口部分采用半双工的RS-485接口，用于向下位机实时传递测量数据、可编程参数、最大（小）值及其时间标签。电源部分采用高频开关电源，使得仪器更加节能，更能适应各种不同的电源电压环境。
软件主要实现测量数据计算、内部参数计算、电能累加、人机界面等功能。由于软件量较大、功能复杂，因此程序采用了先进的编程理念：功能模块化，结构格式化，任务简单化，时间多元化。具有多种优点：程序维护简单，流程式清晰明了，事件并行处理，响应快速有效。
为了提高系统的可靠性、稳定性，内部装有高稳定度基准源，温度监测及软硬件冗余等容错技术；为了提高整机的抗干扰能力，采用了多项电磁兼容保护措施，确保了在恶劣的工作环境下也能安全工作。
2、电容投切方式
采用“循环+灵活编码”投切方式，根据当前无功需量，一次性动态精准选组投切电容器，使补偿容量与系统的需要容量始终保持靠近动态持平点，提高了补偿清度，彻底解决了欠补及无功倒送的问题，补偿精度可达0.95以上。
2.功能特点
2.1使用功能
保护：装置具备上电保护、掉电保护、过压保护、欠压保护、过流保护等多种保护功能。时钟：准确的时钟功能为系统事件的发生和各种统计量提供时间坐标。开关次数统计：统计并显示每只开关的当月动作次数和总动作次数。电压统计：统计包括电压合格率、超上限时间、超下限时间、最大值、量小值等。谐波测量：装置可测量至15次谐波并显示。多项监测：CJK型装置功能强大，它集合了电量变送器、数字式电度表、数显表、数据采集器、记录分析仪、RTU等仪器的部分或合部功能。测量功能包括：一条三相四线制回路或全部相电压/线电压（V）、电流（I）、功率（P、QO）、电能（WH、QH）、功率因数（COS￠）、频率（F）、谐波（%）及谐波棒图分析等到功能。通讯：CJK2W为了未来测量仪表的环境具备通讯功能，可通过RS232或RS485通讯口，与就地的计算设备通讯或组网与远程，允许连接开放式结构的局域网络。应用MODBUS通讯规约，在PC或数据采集系统上运行的软件，能提供一个对于工厂、电厂工业和建筑物的服务的简单、实用的电量管理方案。自动稳零：具有自动校准零点随时间和温度的漂移。宽动态输入：CJK2W允许用户对其工作状态“测量系统选择”、“CT、PT变比”、“通讯”、“电能累加复位”等到进行更改设定。故障自诊断：具有故障自动诊断功能，并将结果显示在屏幕上或通过串行口输出。抗电磁开扰：完善的电磁兼容性设计，具有极强的抗电磁干扰能力，适合在强电磁干扰的复杂环境中使用。
2.2基本功能
2.2.1数据采集
三相电压/三相电流/三相功率因数。有功功率/无功功率。频率/谐波电压/谐波电流/谐波分析至15次。
2.2.2数据通讯
实时监控。三相电压/三相电流/三相功率因数。有功功率/无功功率。谐波/频率。定期采集
累计数据。三相电压/三相电流/三相功率因数。三相有功功率/三相无功功率。
2.2.3参数设置
电流互感器变比/电压互感器变化。论文参考网。电压上限/电压下限设置。电压谐波总畸变率超限。单相电容设置/三相电容设置。投入门限系数/切除门限系数。投切延时/电容设置。系统报警延时设置。论文参考网。通讯波特率/通讯串口和奇偶校验位。
2.2.4无功补偿
取样物理量为无功功率，系统按照无功需量进行投切电容，无投切振荡，无补偿呆区
3.应用效果
2009年4月山东丰源中科公司一车间低压配电补偿投入使用后，实际情况表明，能节约30%左右的配网容量，系统功率因素可补偿到0.95以上，大大提高了变压器的能力，为长期运行节约大量的电能，取得良好的效果。
无功功率补偿范文5
关键词 煤矿井下；功率因数；无功补偿装置
中图分类号：TD609 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）07-0118-02
随着现代化矿井快速发展，机械化程度不断提升，工作面设备至供配电硐室距离不断增大，大功率电机大量使用，用电设备与电网供电电源之间必然循环着大量无功功率，造成供电质量恶化和电能严重浪费。目前各煤矿井下低压供电系统中的功率因数普遍在0.5-0.7之间，严重影响整个矿井的功率因数，使得煤矿井下无功补偿的作用极为重要。
1 煤矿井下无功补偿的意义
1）提高功率因数。
2）提高变压器的利用率。
3）减小电压损失、改善电压质量。
4）治理谐波，净化井下电网。
5）稳定电网电压。
6）减少电气事故率，延长设备使用寿命。
2 井下无功补偿装置
1）矿用一般型高压无功补偿装置。该装置额定电压等级为6 kV、10 kV，其特点是采用高压专用真空接触器投切，投切组数按用户确定补偿的路数及每路的容量设定。该装置可以安装于井下无瓦斯煤尘爆炸的井下中央变电所，利用高压电缆连接于井下变电所的各段母线的馈线柜上。
其缺点为外壳防护等级为矿用一般型，不能应用于高压大功率电机的无功补偿，另外就是根据《并联电容器装置设计规范》中第8.1.4条及《10 kV及以下变电所设计规范》中第5.3.1条，高压电容器装置宜设置在单独房间内的要求，需要在变电所附近设置专门的硐室用来安装高压无功补偿装置。
2）矿用隔爆型无功功率自动补偿装置。矿用隔爆型动态无功功率自动补偿装置是用于甲烷和煤尘爆炸危险的矿井中1140 V、660 V供电系统进行无功功率自动补偿的专用设备。该设备可与煤矿井下供电系统中的移动变电站或干式变压器并联使用，可应用于综采、掘进、运输等负荷。
特点是：实时跟踪井下供电系统的电气参数，根据设定目标自动投切补偿支路，补偿无功功率，有些装置可以滤除部分高次谐波，有效改善电网电能质量，达到节能降耗的目的。
3）矿用隔爆型无功功率终端补偿器。矿用隔爆型低压无功终端补偿装置是与用电设备安装在同一位置的就地补偿装置，是最理想的无功功率补偿方式，节能效果最好。
特点是体积小，重量轻，随不同的电机配置合适的电容，补偿效果好，保护功能齐全。
3 无功补偿装置应用范例
以某矿井井下供电系统为例，对井下其中一组单母线分段系统补偿设计前后的供电系统予以说明。
3.1 供电系统现状
本例采用某矿井下主变电所其中的一组单母线分段系统，安装总容量为16255.20 kW，负载总容量13523.20 kW，补偿前视在功率为12725.08 kVA，平均功率因数0.79，将平均功率因数补偿至0.94以后，视在功率为11680.08 kVA。
变电所至移动变电站至终端负载的距离100 m到2500 m不等。电缆截面有240 mm2、120 mm2、50 mm2多种规格。各终端负载每天用电时间也不尽相同。
3.2 无功补偿方案的确定
根据供电系统图以及就地补偿优先的原则，对本矿井采用集中补偿，分散补偿和就地补偿相结合的补偿方式。在井下中央变电所，采用矿用一般型高压无功补偿装置对中央变电所的10 kV高压母线段进行集中补偿。移动变电站至盘区变电所较远，在移动变电站采用矿用隔爆型动态无功补偿装置对移动变电站进行分散补偿。另外对一些大功率的660 V设备进行就地补偿。
3.3 补偿前后电流及功率的计算
仅以移动变电站TM1，TM2所在回路为例进行计算，设备工作容量2520 kW，2520 kW计算，功率因数按从COSφ=0.65提高到COSφ=0.79计算。TM2一侧电缆长度为2.5 km，一次侧电缆截面为95 mm2，阻值R=0.25 Ω/km，二侧电缆长度为0.05 km，共4根，二次侧电缆截面为150 mm2，阻值R=0.17Ω/km；TM1一侧电缆长度为0.6 km，一次侧电缆截面为185 mm2，阻值R=0.15 Ω/km，二侧电缆长度为0.05 km，共4根，二次侧电缆截面为150 mm2，阻值R=0.17 Ω/km，两个变压器容量均为3150 kVA，短路损耗12.8 kW，短路阻抗电压百分数5.5%。根据公式：
折算到变电站一次侧补偿前后的电流为：
补偿前一次侧电流I21=223.84 A
补偿后一次侧电流I21'=184.17 A
折算到变电站二次侧补偿前后的电流为：
补偿前二次侧电流I22=1963.51 A
补偿后二次侧电流I22'=1615.55 A
则补偿后，从移动变电站到井下变电所再到皮带运转机降低的线路损耗为：
ΔP=3（I2-I'2）RL
ΔP21=3×（223.842-184.172）×0.25×2.5=30.35 kW
ΔP22=3×（1963.512-1615.552）×0.17÷4×0.05=7.93 kW
ΔPTM=（P/S）2（1/COS1-1/COS2）（Pk+λQk）
=（P/S）2（1/COS1-1/COS2）（Pk+0.01λUk%S）
无功功率补偿范文6
【关键词】低压 无功功率自动补偿系统 应用技巧
电力行业在我国工业化的快速发展进程中起着不可替代的重要作用，我国工业化进程越快，电网负荷越大，对电力能源的消耗就越多，因此，节约电力资源，使电力资源得到可持续发展迫在眉睫，对无功补偿的需求也就与日俱增。特别是低压电网中的无功损耗问题引起了人们的广泛关注，降低无功损耗的技术从过去的人工补偿技术发展到了现在的自动补偿技术。电气工程人员，只有熟练掌握低压无功补偿的过程、补偿的判据和策略、接入电网的方式以及使用中的各种注意事项等问题，才能使低压无功功率自动补偿系统更有效地对电网实施无功补偿，达到安全用电、节约能源、可靠运行的目的。
1 掌握低压无功功率自动补偿系统的原理
电气工程人员要想在实际应用中很好地发挥低压无功补偿的作用，就必须首先掌握电网低压侧无功功率自动补偿系统的原理。低压无功功率自动补偿系统是依靠电压、电流互感器采集供电线路中的电压、电流的数据和信息的，输入到单片机中，通过单片机系统中的CPU进行分析、计算，通过输出系统把计算的结果与标准的功率因数0.9进行比较。如果功率因数大于0.9，无功控制器就不会输出信号，交流接触器不动作，电容器不投切，就不进行补偿。如果功率因数小于0.9，无功控制器就会输出信号，交流接触器动作，电容器投切，就进行补偿。通常情况下，电压信号是从接于主母线上的B、C相上的电压互感器中采集的，电流信号是从接于低压主柜中的母线上的A相上的电流互感器中采集的。
2 低压无功功率自动补偿系统的应用技巧
2.1 无功补偿电容器投切容量的确定方法
对于低压系统来说，国家规定低压供电的用电单位无功因数应大于或等于0.85，所以，在实际安装中，安装容量的大小应根据本单位负荷的实际情况和供电部门的要求，确定所安装的电容器容量。由于低压系统中大多数用电设备都具有感性特点，所以，无功功率的电容器补偿方式，通常采用的是共补型方式进行补偿的。在进行补偿前，首先要考虑的是电容器投切容量的计算，投切容量的大小，可采用查表法和计算法求得。查表法，就是把原本功率因数与所需功率因数两者对应所确定的系数K的大小与有功功率P的乘积，作为所需投入补偿的电容器的容量Qc的数值。
2.2 低压无功功率自动补偿系统自动投切的判据和控制策略
无功功率自动补偿装置要想正确地投入到低压电网系统中，不仅要考虑投入补偿的电容器的容量Qc的大小，还要考虑到接入低压电网系统中的电压变化的情况。如果不能有效地使二者之间达到合理的搭配，将会造成电容器组的频繁地投切、变压器的电压出现忽高忽低、忽大忽小的电压波动的情况。因此，在进行无功功率投切电容器进行补偿的同时，如何实现与低压系统中电压调节的合理配合，是保证无功补偿系统可靠投切的关键。
判断无功功率设备是否需要投入到低压电路中，如果只单纯地以功率因数的大小为判据，这是不科学的。为了使无功功率的投切控制更合理、更准确，就需要采用无功功率、功率因数、电压这几个参数之间的综合判据，作为判断是否需要进行无功功率自动补偿系统的投切的依据。为了避免电容器组的投切震荡，需要考虑系统允许一定的过补，在具体调试过程中，根据九区图，通过调试无功功率上下限的数值、电压上下限的数值及ΔU值的大小，来控制无功功率自动补偿系统的投切。在实际投切控制中，还要注意同组电容器的动作时间间隔，间隔时间必须大于300s，同容量的电容器循环投切。为了防止出现瞬时干扰和投切震荡的情况，投切算法并不以一次的计算结果立即决定是否投切，而是计算结果连续几十秒均为同一组合时，电容器才实行投切。
无功功率自动补偿系统投切的控制方法的分析，通常采用的是九区图分析法。九区图是把低压系统中的无功功率和电压作为两个状态变量来描述的，根据给定的电压、无功功率上下限，把电压和无功功率运行的控制状态按九区划分，以此来分析电容器组能否合理地投切和对低压电路中电压的影响。通过九区图分析系统中无功功率需求补偿的大小和系统中电压变化的关系，根据无功功率补偿的大小值与系统中电压变化的情况，来决定无功功率控制器是否投切。传统的九区图如图1。
传统的九区图在分析无功功率与电压关系时，由于边界是固定的，没有充分考虑到电路中电压与无功功率的相互关系、相互作用，更没有考虑到无功功率的变化趋势。这样分析出来的投切过程，容易造成系统的不稳定、不可靠，所以，使用时容易出现震荡和频繁动作的情况。为此，一些专家和学者又提出了扩张后的区域图分析法。附扩张后的区域图如图2。
扩张后的区域图具有以下三个优点：
（1）无功功率上下限，采用斜线可以有效地保证电压质量，提高电容器的投切效率，减少变压器中不必要的调压。
（2）ΔU是考虑电容器投切对电压影响的控制确定值，ΔU值的确定应该比电容器投入或切除时电压波动值略大一些，这样才能避免电容器不必要的频繁投切，也减少了电容器的不合理投切区域。
（3）无功功率上下限之间差值的确定，应该是最大一组电容器容量的1.05至1.2倍之间，这样就可以避免电容器的频繁动作。
2.3 低压无功功率补偿电容器组的连接技巧
因为电容器组按三角形连接时的电压等于按星形连接时的电压的 倍 ，因此，电容器组接成三角形时的容量Q为采用星形连接时3倍。如果电容器组按三角形连接，在三相之间，即使出现一个电容器断线的情况，此时整个三相线路仍能得到无功补偿；如果电容器组按星形连接时，当一相中的电容器出现断线时，该相就失去了无功补偿，这将会造成三相补偿负荷不平衡。因此，低压无功补偿中电容器组一般连接成三角形。但是美中不足的是，当电容器采用三角形接线时，任一电容器击穿将造成两相短路，有可能发生电容器爆炸的事故，而采用星形接线时，若一相电容器击穿，短路 电流数值相对较小，因此，星形接线与三角形接线相比，安全多了。
3 低压无功功率自动补偿系统的维护及注意事项
智能型无功功率控制器是属于电子器件，在安装场所，应做好防尘、防灰处理和保持适宜的温度等工作。投入运行后，不能光想着这是智能型的，可以无限期地放入电路中，这种做法是错误的。电气工程人员平时要善于观察，如果在路的功率因数已大于0.9以上时，就应立即切除无功功率自动补偿控制器的开关，使无功功率自动补偿系统退出线路。无功功率自动补偿系统在平时的运行过程中，如果运行一段时间后，需要停电进行检修。在停电的情况下，要对无功补偿柜内的所有螺丝等零件进行紧固处理。如果柜内的温度过高，还要打开柜内的电扇电源，对补偿柜进行降温处理。同时，在检修过程中，观察电容器接头是否有闪络现象，或电容器瓶是否有击穿、鼓包等现象，如果出现这些现象，要及时地更换电容器。在更换电容器时，还要用仪器同时对本组中的其它电容器进行测量，如有问题，应一同更换。
总之，低压无功功率自动补偿系统在低压电网系统中起着举足轻重的作用。在实际应用中，智能型无功功率自动补偿控制系统在投入运行之前，需要运用一定的技巧，对其进行科学的调试工作。在接线正确的前提下，参数调试特别重要，它关系到控制器是否能正确进行控制电容器组并按要求进行科学投切。在调试前，需要先看懂无功功率自动补偿控制器的说明书，知道控制器的控制面板上各控制开关及组合的作用，然后打开内部参数修订项，根据判据和实测数据的大小及控制策略的要求，调整内部参数到目标数据，最终使无功功率自动补偿系统得以安全、有效地运行。
参考文献
[1]王雷.无功电压计算及电压无功投切判据分析[J].电力自动化设备.2001（06）.
[2]刘介才编著.供配电技术（2版）.北京：机械工业出版社，2005（01）.
作者简介
张全德（1969-），男，大学本科学历。现为南阳医学高等专科学校电气工程师。
