3.3 动态无功功率补偿的原理
系统、负载和补偿器 的单相等效电路图：
U0
反映系统电压与无功功率动态补偿关系的特
性曲线如图：
完全补
U
偿
C
U0
B
A
Z=R+jX
QL
Qr
系统电压U Q
Qr
QL
补
负
偿
载
器
QA
Q
投入补偿器之后，系统供给的无功功率
为负载和补偿无功功率之和，即：
Q QL Qr
系统的特性曲线可以近似用下式表示：
IC
0
IL
I
QC
QL
Q
Us为等效前连接点处未接 补偿器时的电压。
Uref为电压值等于系统的正常工作电压，补偿 器未接且负载 无功功率不变时的供电电压。
★无功补偿器所吸收的无功功率：
Qr
U sUref Xs
★一台可吸收无功功率Qr的补偿器，可以补偿的系统电压变化为：
U s
X sQr U ref
3.3 动态无功功率补偿的原理
3.2 动态无功功率补偿的主要功能
1、改善功率因数 可以对动态无功负荷的功率因数进行校正。不但能把平均功率因数补偿
到所需的值，而且使动态功率因数保持在一定的范围内。
2、改善电压调整 能通过发出和吸收无功功率来提高电压和降低电压，防止过电压和欠
电压。
3、减少电压波动 由于反应迅速，所以能补偿快速变化的电压波动，减少电压闪烁，如
与理想补偿器相比，所 需吸收的无功功率减小
连接点电压并不像理想补偿时那 样保持原正常值不变，而是变化了
U
U s
Xr Xs Xr
3.3 动态无功功率补偿的原理
★例：吸收50Mvar容性无功功率时补偿器电压下降0.05pu，则：
XS
U
系统
I
U S Uref U S
Xr
补偿器 U ref
Xr
0.05Uref QC
关动作时间限制，响应速度慢，不能满足对波动较频繁的无功负荷补偿 要求，即不能实现对无功功率的动态补偿，还有可能与系统发生谐波放 大甚至并联谐振。
★ 有些负荷的有功与无功功率随时间作快速变化，导致供电电压的波动 和闪变、供电电压的波形畸变、功率因数恶化以及不平衡负荷引起三 相供电电压的动态不平衡，需要发展能对无功功率进行快速跟踪补偿 的动态无功功率补偿。
★例：一台+50Mvar、-20Mvar的补偿器（即可输出+50~- 20Mvar的无功功率，
或者说最大可吸收容性无功功率50Mvar，感性无功功率20Mvar），接在短
路容量为1000MVA的系统母线上，容量基准值取100MVA，电压基准值取Uref，
则
U2 ref
Xs
Ssc U2
ref
Sb 100 0.1 pu Ssc 1000
Sb
故该补偿器可以补偿的电压升高为
U s
X sQL U ref
0.1 0.2 1
0.02 pu
故该补偿器可以补偿的电压下降为
U s
X sQC U ref
0.1 0.5 1
0.05 pu
3.3 动态无功功率补偿的原理
★实际补偿器等效电路及特性
以上所讨论的补偿器具有水平的电压—电流特性曲线，能维持连接
点电压恒定不变，被称为完全补偿器或理想补偿器，而实际的静止无功
功率补偿装置设计成倾斜特性，倾斜的方向是电压随吸收的感性电流的
增加而升高。
U
XS
U
Xr
Uref
系统
I
U S Uref U S
补偿器 U ref
IC QC
投入补偿器后补偿器吸收的无功功率为：
Qr
U sUref Xs Xr
0
IL
I
QL
Q
3.3 动态无功功率补偿的原理
可见，所需容量分别比理想补偿器所需容量减小了 一半。但是连接点电压也不能像理想补偿那样保持恒定。 当系统电压下降5%时，连接点电压下降2.5%；而当系统 电压上升1%时，连接点电压上升0.5%。
也就是说，能维持连接点电压变化为系统电源电压 变化一半的补偿器，所需容量为理想补偿器的一半。这 就是所谓的补偿器容量与电压调整之间的折衷问题。
3.3 动态无功功率补偿的原理
斜线l1是系统中无功负载正常的负载特
斜线l2是系统中无功负载增大时的负载特
斜线l3是理想补偿器的电压—电流特性 斜线l4是有一定斜率的实际补偿器
的电压—电流特性
系统无功负载正常时的工作点（A）：
系统无功负载正常时的特性与
补偿器特性都交与纵轴上电压为Uref 的A点。无需补偿器提供无功功率。
电弧炉产生的闪变电压。 4、减少谐波 5、提高系统的稳定极限值
经过一次的快速调压，极大地改善了故障中和故障后的系统电压和局 部电压水平，增加了系统稳定的极限，提高了电力系统的静态和动态稳 定性。
3.2 动态无功功率补偿的主要功能
6、抑制电压崩溃 可以对动态无功负荷的功率因数进行校正。不但能把平均功率因数补偿
0.05 0.1 pu 0.5
当电源电压下降5%时补偿器所吸收的容性无功功率为：
QC
U sUref XS Xr
0.051 0.025 pu(25M var) 0.1 0.1
当电源电压上升5%时补偿器所吸收的感性无功功率为：
QL
U sUref XS Xr
0.021 0.01 pu(10M var) 0.1 0.1
到所需的值，而且使动态功率因数保持在一定的范围内。
7、提高系统的三相平衡化 三相平衡化就是指在系统负荷不平衡时，经过静止无功功率补偿，使
系统供电电压电流变成三相平衡。
★应当指出，以上这些功能虽然是相互关联的，但实际的动态无功功率
补偿装置往往只能以其中某一条或某几条为直接控制目标，其控制策略 也因此而不同。
系统无功负载增大时： 假设没有补偿器而无功负载增大
至特性l2，则系统工作点变为纵轴与l2 的交点B；采用理想补偿器C点；实际
★可以看出，理想补偿器与有一定斜 率特性的实际补偿器在对补偿器容量 的要求以及改善电压调整的程度这两 方面的不同。
Q
U
ห้องสมุดไป่ตู้U0
1
SSC
或
U Q
U0
SSC
动态无功补偿原理： 当负载无功功率QL变化时，如果补偿 器的无功功率Qr总能够弥补QL的变化， 从而使Q维持不变，则供电电压保持 恒定。
3.3 动态无功功率补偿的原理
★理想补偿器等效电路及特性
XS
U
系统
I
U S Uref U S
补偿器 U ref
U Uref
无功补偿技术
第三章 动态无功功率补偿
3.1 基本概念
1、动态无功功率补偿定义： 阻抗可调，其补偿容量能够快速实时跟踪负荷无功功率的变化而变化
的一种无功功率补偿方式。
2、动态无功功率补偿的最大特征： 其输出能够自动跟踪给定的控制目标
3、并联电容器缺点： 采用常规接触器，进行电容投切只能进行有级调节，并且受机械开