高压无功补偿浅谈
山东新科特电气有限公司
主要内容
一、无功补偿原理、意义及补偿容量的确定 二、高压无功补偿的方式与装置
一、无功补偿原理及意义
❖ 1、无功补偿的原理 当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设
备如白炽灯、电热器等从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积， 即：P=×I。
❖ 补偿原理
1）电动机空载无功功率补偿就是当单台电动机在7.5kW及以上时， 以电动机的空载无功功率为基数，乘以适当补偿系数进行电容量的配置， 实行就地补偿。这种补偿方式是将电容器安装在电动机旁，电容器与电 动机直接采用一套控制和保护装置或接在控制刀闸的下桩头和电动机一 起投切。
2）变压器为完成电能的变压和传输，必须从电网中吸收无功功率用 来建立主磁通，这是必不可少的。输配电网络中成千上万台配变消耗着 大量无功功率。变压器空载无功功率补偿就是随变压器配置一定数量的 电容器，用电容器发出的无功功率来供给变压器完成主磁通的建立，而 不从电网吸收无功功率来建立主磁通。
➢ 无功负荷沿线路均匀分布
根据理论计算，从降低线损的角度看，以下补偿容量和安装位置为 最佳值：
电容器安 装
组数
离线路首端安装距离
第一组 第二组 第三组
电容器安 装 容量
线损电量
下降百分 比
1
2/3L
2/3Q
88.9
2
2/5L
4/5L
4/5Q
96.0
3
2/7L
4/7L
9/7L
6/7Q
98.0
由表可知：配电线路上电容器的安装组数越多，降损效果越大， 但这给运行维护带来不便，相应的增加了工程投资，而且随安装组数增 加，对应于增加单位补偿容量所得到的无功线损下降率减少，因此，一 般对于均匀分布负荷的配电线路，以安装一组补偿电容器为宜，最多两 组就足够了。
❖ 线路补偿的原理
由于用户端随机、随器、随荷补偿的不完全或未进行补 偿，线路上仍有大量的无功负荷在传输。采用在10kV（6kV） 线路上并联高压电容器实现就近补偿，以降低线路传输电流， 降低线路损耗，这就是线路无功补偿。
❖ 线路补偿容量的确定
线路补偿电容器装置一般安装在室外电线杆上，设有自 动投切装置，所以只能进行固定补偿。为此选定的电容器容 量必须为线路流动的最小无功负荷，否则会发生无功倒送。 所以要进行线路无功补偿就必须实测低谷时期无功负荷，然 后确定无功补偿容量。
电感性电气设备如电动机和变压器等由于在运行时需要建立磁场，此 时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流 滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有 功功率和无功功率的矢量和：
S P2 Q2
无功功率为: Q S 2 P 2
有功功率与视在功率的比值为功率因数:
COS P/ S
❖ 无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加， 系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并
联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。 当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网 只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户 的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应 达到0.85以上。
➢ 无功负荷沿线路非均匀分布
在一个供电区内，各条线路的负荷往往是不均匀的，不能机械套用 以上公式和经验数据，而应具体计算具体确定补偿方案。在此不做详细 介绍。
❖ 采用线路电容器补偿的特点
线路电容器补偿装置结构简单、造价低，容量选择适当，补偿效
果也较好，缺点是运行环境恶劣、维护困难。
❖ 线路用柱上式高压无功自动补偿装置 柱上式高压无功自动补偿装置（以下简称装置）适用于10千伏或6千
补偿前
有功电流 无功电流
LOAD
补偿后
有功电流 无功电流
LOAD
❖ 2、无功补偿的意义 1）减少电能损耗 2）提高电压质量 3）增加设备输电能力 4）提高电力系统稳定性
❖ 3、无功补偿容量的确定 如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为：
在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确 定补偿后所需达到的功 率因数值，然后再计算电容器的安装 容量：
二、高压无功补偿的方式与装置
❖ Ⅰ、异步电动机及变压器的空载无功功率补偿 ❖ Ⅱ、10kV（6kV）线路的无功补偿 ❖ Ⅲ、变电所10kV（6kV）母线的无功补偿
❖ Ⅰ、异步电动机及变压器的空载无功功率补偿 （也称“随机补偿”、“随器补偿”）
❖ 补偿原理
❖ 补偿容量的确定
❖ TWB型无功就地补偿装置
❖ 补偿容量的确定
1）利用电动机空载电流计算补偿容量
①按下式计算补偿电容器容量Qc
QC K 3I0Ue 103 式中: K —为补偿系数,一般取K =0.9， Ue —为额定电压（kV） ②实测空载电流 ,代入⑴式中得Qc
2）变压器随器补偿容量确定的原则：补偿容量不超过配变空载无功功 率即空载运行时不发生倒送。过补偿会造成变压器空载时无功功率倒送 和产生电磁谐振，尤其在电源缺相运行时，可能发生铁磁谐振过电压， 造成烧毁设备事故。
QC P(tan1 tan2 ) P( 1/ cos1 1 1/ cos2 1)
式中: Qc一电容器的安装容量，kvar P一系统的有功功率，kW tan ￠1--补偿前的功率因数角, cos ￠1 --补偿前的功率因数 tan ￠2--补偿后的功率因数角, cos ￠2--补偿后的功率因数 采用查表法也可确定电容器的安装容量。
伏配电线路中，通过对电容器的自动跟踪投切，实现对线路电压和无功 的综合控制，能有效的提高线路的功率因数、降低线路损耗、改善供电 线路电压质量。
本装置可根据用户技术要求设定参数，装置自行判断、分析，通过时 间、电压、时间电压、功率因数和电压无功五种控制方式，实现高压并 联电容组的自动投切。同时本装置还具备完善的保护功能，具有电容器 过流速断保护、过流保护、过电压保护、欠电压保护、电容器延时保护、 机构故障保护、缺相保护、拒动保护和日动作次数限制等功能，还具有 有线和无线通讯功能。
Qc=KⅠ0%×Se /100 Ⅰ0%—变压器空载电流百分值
Se —配变容量（kV）
K－补偿系数，一般取0.90
❖ TWB型无功就地补偿装置
❖ Ⅱ、10kV（6kV）线路的无功补偿
❖ 线路补偿的原理 ❖ 线路补偿容量的确定 ❖ 线路电容器安装地点及具体容量 ❖ 采用线路电容器补偿的优点 ❖ 线路自动补偿装置简介