毕业论文题目：无功功率补偿和并联电容器专业：年级：姓名：学号：指导教师：电力工程系年月日目录摘要第一章绪论 (1)1.1无功功率的产生和影响 (1)第二章无功功率补偿 (2)2.1无功补偿的原理 (2)2.2无功补偿的意义 (3)2.3无功功率补偿装置 (4)2.4无功补偿容量的确定 (5)第三章功率因数 (6)3.1功率因数的提高 (6)3.3功率因数调整电费 (8)3.4功率因数的标准值及其适用范围 (10)第四章电力电容器 (10)4.1电容器组投入和退出运行 (10)4.2并联电容器的补偿方式 (11)4.3并联电容器的接线方式 (11)4.4电容器组的运行注意事项 (12)4.5电容器组的运行维护 (13)第五章风力发电 (13)5.1风力发电系统无功补偿的重要性分析 (13)5.2风力发电的无功补偿 (14)第六章结论与研究展望 (15)参考文献 (15)摘要：近年来，随着电网容量增加，对电网无功要求也与日增加。

无功电源与有功电源一样，是保证电力系统电能质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。

电力系统中，应保持无功功率的平衡，否则，将导致系统电压不正常，严重时，将导致设备损坏，系统瓦解。

此外，网络功率因素和电压的降低，还将导致网络输送能力下降、输电损耗增大、电气设备不能充分利用等。

因此，解决好网络补充问题，有着极其重要的意义。

关键词：无功补偿；功率因数；并联电容器；风力发电；第一章绪论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)。

其中P、Q分别为流入输电线（或变压器）的有功功率和无功功率，U 是输电线（或变压器）与P、Q同一点测得的电压,R、X 则分别是输电线（或变压器）的电阻和电抗。

由此可见，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。

一般情况下，电力系统中发电机所发的无功功率和输电线的充电功率不足以满足负荷的无功需求和系统中无功的损耗，并且为了减少有功损失和电压降落，不希望大量的无功功率在网络中流动，所以在负荷中心需要加装无功功率电源，以实现无功功率的就地供应、分区平衡的原则。

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=P/（P2+Q2）1/2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。

第二章无功功率补偿电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需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等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。

2.1无功补偿的原理2.1.1无功补偿的基本原理把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。

这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

2.1.2无功补偿的原则提高用电单位的自然功率因数，无功补偿分为集中补偿、分散补偿和随机随器补偿。

应该遵循：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则。

2.2.1无功补偿的目的无功功率补偿装置能够提供或吸收感性无功功率，可使电网中输送的无功功率减少，从而达到提高功率因数、提高电压质量、减少电能损耗和提高电网输送电能的目的。

2.1.2无功补偿的意义加装无功补偿设备后，电力网功率因数的提高，具有一下几个方面的意义：(1)减少系统原件的容量，换个角度看是提高电网的输送能力。

电气设备的视在功率在补偿后为S＇=[P2 + (Q- Q C)2]1/2由公式可知，加装无功补偿后，减少了电网无功输送量，在输送同样的有功功率情况下，设备安装容量可以减少，节约大量有色金属，也节约了投资。

对于运行中的电气设备而言，无功补偿后其中通过的无功功率减小了，有功的输送量提高，使设备容量得到充分利用。

(2)降低网络功率损耗和电能损耗。

当负荷电流流过线路时，其功率损耗为ΔP=[( P2 +Q2)/U2](R ｘ10-3) （KW）线路输送的无功由补偿后的Q减少到Q＇时，线路的功率损耗下降，每年的线路上和变压器中的电能损耗也下降。

(3)改善电压质量。

潮流计算得到的线路电压损耗的公式为ΔU=(PR+QX)/U （V）从公式可以看出，减少线路输送的无功功率，则电压损耗有所下降，改善了电力网和用户的电压质量。

可见无功补偿是保证电能质量的重要措施。

2.1.3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。

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。

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。

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。

电力系统中的无功功率补偿装置可以根据补偿的过程和功能，分为静止无功补偿和动态无功补偿两大类。

还可以根据补偿的方式分为串联补偿和并联补偿两类。

静止无功补偿装置包括并联电容器，中、低压和超高压并联电抗器。

动态无功补偿包括调相机、静止补偿装置等。

在各种补偿设备中，中、底压并联电抗器的主要功能是从系统中吸收过剩的感性无功功率，以保证电压水平不超限。

超高压并联电抗器主要是补偿超高压线路的充电功率，可降低系统的工频过电压。

2.3.1电容器(1)电容器的分类①按安装方式分:户内式和户外式电容器。

②按相数分：单相和三相电容器。

③按接入电力系统的方式分：并联和串联电容器。

并联电容器用于补偿感性无功功率。

串联电容器用于补偿电力线路的感抗。

④按额定电压分：高压和低压电容器。

高压电容器的额定电压为1.05、3.15、6.3、10.5、11、12、19KV等。

单相高电压电容器的容量有30、50、100、200、334kvar等，可产生1000、1200、1667kvar等大容量电容器。

三相主要有100、200kvar两种电容器，可生产单台容量为1200、1500、1800、3600kvar的特大容量三相高压并联电容器。

低压电容器的额定电压为0.23、0.4、0.525、0.69KV。

容量为1～100kvar。

⑤按用途分：高压交流滤波电容器，交流电动机电容器，耦合电容器，电容分压器，电热电容器，断路器电容器，脉冲电容器，防护电容器，直流滤波电容器等。

⑥按结构分：电解电容器，纸、膜、复合介质电容器，金属化、金属箔电容器，自愈式电容器，压缩气体电容器，浸渍、干式、水冷式电容器。

(2)电容器的型号电容器的型号由系列代号、介质代号、设计代号、额定电压、额定容量、相数或频率、尾注号或使用环境等部分组成，符号代号一般用汉语拼音字头表示。

2.3.2同步调相机同步调相机是最早采用的一种无功功率补偿设备。

它能提供短路电流，动态响应时间较快，在动态过程中是支撑电压的一种重要手段。

同步调相机是一种特殊设计的，显著过励磁或欠励磁，只能发出或吸收无功功率的发电机，总是在cosΦ≈0的工况下运行，需要消耗电力系统中一定的有功功率，维持自身的运转。

过励磁运行时相当于并联电容器，发出无功功率：欠励磁运行时相当于并联电抗器，吸收无功功率。

调相机可用来改善电网的功率因数，或用作调整输电线路终端和中间各点的电压数值。

2.3.3静止无功补偿装置静止无功补偿装置是由并联电容器C 和各种容量无级连续可调的并联感性无功设备L 联合组成的一种装置，简称静补。

它可以进相、滞相运行，向电力网提供可快速无级连续调节的容性和感性无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量。

静止无功补偿装置可分为电磁型和晶闸管控制型两大类，晶闸管控制型又可分为开关控制和相位控制两种。

2.4.4电抗器电抗器是在电路中用于限流、稳流、无功补偿、移相等的一种电感元件。

(1)电抗器的分类①按绕组内有无铁芯分：空心式、铁芯式和饱和式电抗器。

②按绝缘介质分：油浸式和干式电抗器。

③按用途分：限流电抗器、并联电抗器、消弧线圈、中性点电抗器、启动电抗器、滤波电抗器、阻波器、阻尼电抗器、平波电抗器、电炉电抗器和调节用电抗器。

(2)电抗器的型号电抗器型号的构成有几种形式，主要由产品型号代号、设计序号、额定容量（kvar ）、电压等级（kv ）、额定电流（A ）、电抗(％)和尾注等组成。

2.4无功补偿容量的确定无功补偿装置的用途就是为电网补偿无功功率，但是对电网的无功补偿容量不是随意的，需要根据电网的运行情况来确定，因此确定无功补偿容量成为必不可少的步骤。

确定无功补偿容量最直接的方法就是从提高功率因数的需要来确定补偿容量。

如果补偿线路有功功率为P 1，补偿前的功率因数为cosφ1，补偿后的功率因数为cosφ2，则补偿容量可以用下述公式计算:()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---=-=1cos 11cos 1tan tan 22121211ϕϕϕϕP P Q C (4-1) 上式中Q C 表示线路中需要的补偿容量。

有时，为了迅速的求出补偿容量，可用查表法。

对于补偿后的功率因数cosφ2的设定要适当，通常设为0.9~1.0之间的某个合适的值，该值不宜设的过高。