并联电容器无功补偿的配置方法(一)
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并联电容器无功补偿的配置方法(一)
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分享专业智慧，相聚电气天下
并联电容器无功补偿的配置方法(一)
前言
采用力电容器并联补偿电网的无功负荷，由于具有单位投资少、电能损耗小、
维护简单、搬迁方便等优点，在电力系统中得到广泛的应用。但是，目前采用的配
置原则，大多用限定功率因数法或由经验决定。这种方法虽然简单易行，但经济效
果却不是最合理的。
本文将从并联电容器无功补偿装置(以后简称补偿装置)的改善电压和降低线损
这两个主要作用出发，通过理论分析来决定补偿容量的配置和补偿地点的选择，以
求得最大经济效益。这样做，虽然增加了计算工作量，但其经济效益是相当可观的。
本文着重解决三个问题：一是区域性补偿容量如何确定；二是补偿容量如何在
配电母线和配电线路上分配；三是在配电线路上如何选择补偿地点。
第一章 区域性补偿容量的确定
1．1 概 述
决定一个供电区域的补偿容量，是进行无功补偿规划和安排年度计划的重要依
据。这里所说的“供电区域”是指一个35KV 及以上的变电站供电的配电网。
本章将介绍两种计算方法：一种是我国目前常用的经济功率因数法；另一种是
陈德裕同志于1977年提出的经济传输无功负荷法。前者计算简单、结果明确，但是
因为忽略因素较多，经济效益差，适合于作为规划设计的粗略估算；后者虽然计算
繁琐，但配置合理，经济效益高，应作为安排年度无功补偿计划的依据。
上列两种计算方法，都是从经济效益出发来计算无功补偿容量的，没有考虑电
压水平的要求。因为，解决电压水平问题，除无功补偿外，主要应从改善电网结构
来解决，此外还可以选择变压器分接电压、带负荷调压变压器、串联补偿等手段解
决电压水平习题。
5 1·2 用经济功率因数法计算区域补偿容量
本方法是根据供电区域至电源的电气距离和发电成本不同，采用不同的功率因
数要求。电气距离分为三类七级，第一类负荷为发电厂直配负荷，按距离又分为五
级；第二类负荷为经过一次升压和一次降压的负荷；第三类负荷为经过一次升压和
两次降压的负荷。如图1·1所示为各类负荷示意图。各类负荷在不同发电成本时的
经济功率因数如表1·1(见32页)所列。分享专业智慧，相聚电气天下
补偿容量则按下式计算：
式中：P——有功负荷；
cos ——现有负荷的实际功率因数；
1
cos ——按表1·1查得的经济功率因数。
2分享专业智慧，相聚电气天下
各类负荷的经济功率因数
1·3 经济传输无功负荷计算原理
在电网中增装无功补偿后，能抵销一部分无功负荷，使电源送来的无功负荷减
少，线损功率也随之减少。每增加单位补偿容量能减少的线损功率称为无功补偿的
“经济当量”。由于线损功率减少而节约的价值，减去无功补偿本身所增加的运行费
用之后，其剩余价值如果正好能在规定的年限内抵偿无功补偿的初投资，则这个相
应的经济当量称为“临界经济当量”。
电网中不同点的经济当量是不同的，某一点的经济当量则是随着该点的无功负
荷增长而增加。因此，经济当量为临时经济当量时的无功负荷，便称为该点的经济
传输无功负荷，或简称经济负荷。把超过经济负荷的那部分无功负荷补偿掉，在经
济上是合算的；而如果实际无功负荷低于经济负荷，则没有必要进行无功补偿。因
此，计算无功补偿配置容量便成为计算经济负荷。
一、基本原理
图 1·2 表示由一个电厂经一条线路向一个负荷供电的最简电网，线损功率如下式分享专业智慧，相聚电气天下
式中：P 和Q为通过线路的有功和无功功率，R 为线路电阻，U为线路电压。
线损功率对无功负荷的微增率(即该负荷点的无功经济当量)为：
|
式中：C 2 为无功补偿单位容量投资值， 为年折旧率， 为投资的回收率，
为单的电能损耗。分享专业智慧，相聚电气天下
这里Q为用年平均无功负荷表示的经济传输无功负荷。如果用一个直流网络图
示式 (1．9)，则如图1·3所示， 图中： E＝ 为直流电源“电势”，
则相当于流过电阻R 的“电流”。
图1·3 图1·2的等值计算电路
但是，实际电网的接线是很复杂的，下面将分别叙述各种电网结构时的经济负
荷的计算方法。从上面所述的计算原理可知，由于有功负荷不能“补偿”，线路的电
抗不会产生有功损耗，因此在下述的计算中可予忽略。
二、具有两个及以上分支的电网。
图1·4所示有几个分支的电网，为计算第i 分支的无功负荷的经济当量如下式；分享专业智慧，相聚电气天下
式中：Q ＝Q—Q 为除i 支路外其余支路的无功功负荷。
S i
将(1·10)式变换一下，令m＝m ，则Q 即为该支路的经济传输无功负荷。
i o i
式(1·11)可用图 1·5 来表示，因此图 1·5 可作为带分支电网计算经济负荷的
图解法。
三、具有两个及以上的电源。分享专业智慧，相聚电气天下
图1·6表示两个电源的电网。如果电源的无功出力是无限的则无功负荷在两个
分支的分配，应遵循线损最小的原则，不难求得：无功负荷应与其电阻成反比分配。
同理，三个以上电源时，亦可用类似的方法图解。分享专业智慧，相聚电气天下
四、县有恒定的无功负荷分支线。
在实际电网中，某些分支的无功负荷，比计算的经济负荷还要小；对用户专用
线只要求其保证一定的功率因数。因此，这些分支称为不补偿分支。如图1·8所示。
负荷Q 的经济当量为：
2
式（1·16）可用1·9的等值电路图解，其中不补偿负荷Q 可看作恒流负荷，
1
Q 即为所求之经济负荷。
2
五、具有恒定的无功电源。分享专业智慧，相聚电气天下
实际电网中，已经设置的无功补偿装置，可以用来抵销无功负荷，也可作为恒
定的无功电源对待；有时，根据无功负荷经济分配需要某个电厂供应的无功出力，
超过发电厂的可能出力时，则该电厂的无功出力可作为恒定的无功电源对待。
如图1·10中，Q 为发电机最大无功出力，Q 为已装无功补偿容量。根据无功
F B
电力平衡关系，显然有：
式（1·20）可用图 1·11 的等值电路来图解。图中，Q 和 Q 是恒流电源(注
F B
意Q 的方向与图 1·9中的恒流负荷是相反的)。
B
1·4经济传输无功负荷的计算方法分享专业智慧，相聚电气天下
实际电网的结构是很复杂的，变电站和输电线路少则几十座(条)，多则几百座
(条)。因此，要精确计算经济传输无功负荷是一件很繁杂的工作。但是，我们的计
算目的是确定区域补偿容量，精度要求不高。因此，可作必要的简化。例如，如果
忽略发电机和升压变压器的电阻，则可把电源的每一条直配线当作一个电网来单独
计算。也就是把电网切成若干块，每块的结构便简单多了。计算程序和方法如下，
并联电容器无功补偿的配置方法(一)
前言
采用力电容器并联补偿电网的无功负荷，由于具有单位投资少、电能损耗小、
维护简单、搬迁方便等优点，在电力系统中得到广泛的应用。但是，目前采用的配
置原则，大多用限定功率因数法或由经验决定。这种方法虽然简单易行，但经济效
果却不是最合理的。
本文将从并联电容器无功补偿装置(以后简称补偿装置)的改善电压和降低线损
这两个主要作用出发，通过理论分析来决定补偿容量的配置和补偿地点的选择，以
求得最大经济效益。这样做，虽然增加了计算工作量，但其经济效益是相当可观的。
本文着重解决三个问题：一是区域性补偿容量如何确定；二是补偿容量如何在
配电母线和配电线路上分配；三是在配电线路上如何选择补偿地点。
第一章 区域性补偿容量的确定
1．1 概 述
决定一个供电区域的补偿容量，是进行无功补偿规划和安排年度计划的重要依
据。这里所说的“供电区域”是指一个35KV 及以上的变电站供电的配电网。
本章将介绍两种计算方法：一种是我国目前常用的经济功率因数法；另一种是
陈德裕同志于1977年提出的经济传输无功负荷法。前者计算简单、结果明确，但是
因为忽略因素较多，经济效益差，适合于作为规划设计的粗略估算；后者虽然计算
繁琐，但配置合理，经济效益高，应作为安排年度无功补偿计划的依据。
上列两种计算方法，都是从经济效益出发来计算无功补偿容量的，没有考虑电
压水平的要求。因为，解决电压水平问题，除无功补偿外，主要应从改善电网结构
来解决，此外还可以选择变压器分接电压、带负荷调压变压器、串联补偿等手段解
决电压水平习题。
5 1·2 用经济功率因数法计算区域补偿容量
本方法是根据供电区域至电源的电气距离和发电成本不同，采用不同的功率因
数要求。电气距离分为三类七级，第一类负荷为发电厂直配负荷，按距离又分为五
级；第二类负荷为经过一次升压和一次降压的负荷；第三类负荷为经过一次升压和
两次降压的负荷。如图1·1所示为各类负荷示意图。各类负荷在不同发电成本时的
经济功率因数如表1·1(见32页)所列。分享专业智慧，相聚电气天下
补偿容量则按下式计算：
式中：P——有功负荷；
cos ——现有负荷的实际功率因数；
1
cos ——按表1·1查得的经济功率因数。
2分享专业智慧，相聚电气天下
各类负荷的经济功率因数
1·3 经济传输无功负荷计算原理
在电网中增装无功补偿后，能抵销一部分无功负荷，使电源送来的无功负荷减
少，线损功率也随之减少。每增加单位补偿容量能减少的线损功率称为无功补偿的
“经济当量”。由于线损功率减少而节约的价值，减去无功补偿本身所增加的运行费
用之后，其剩余价值如果正好能在规定的年限内抵偿无功补偿的初投资，则这个相
应的经济当量称为“临界经济当量”。
电网中不同点的经济当量是不同的，某一点的经济当量则是随着该点的无功负
荷增长而增加。因此，经济当量为临时经济当量时的无功负荷，便称为该点的经济
传输无功负荷，或简称经济负荷。把超过经济负荷的那部分无功负荷补偿掉，在经
济上是合算的；而如果实际无功负荷低于经济负荷，则没有必要进行无功补偿。因
此，计算无功补偿配置容量便成为计算经济负荷。
一、基本原理
图 1·2 表示由一个电厂经一条线路向一个负荷供电的最简电网，线损功率如下式分享专业智慧，相聚电气天下
式中：P 和Q为通过线路的有功和无功功率，R 为线路电阻，U为线路电压。
线损功率对无功负荷的微增率(即该负荷点的无功经济当量)为：
|
式中：C 2 为无功补偿单位容量投资值， 为年折旧率， 为投资的回收率，
为单的电能损耗。分享专业智慧，相聚电气天下
这里Q为用年平均无功负荷表示的经济传输无功负荷。如果用一个直流网络图
示式 (1．9)，则如图1·3所示， 图中： E＝ 为直流电源“电势”，
则相当于流过电阻R 的“电流”。
图1·3 图1·2的等值计算电路
但是，实际电网的接线是很复杂的，下面将分别叙述各种电网结构时的经济负
荷的计算方法。从上面所述的计算原理可知，由于有功负荷不能“补偿”，线路的电
抗不会产生有功损耗，因此在下述的计算中可予忽略。
二、具有两个及以上分支的电网。
图1·4所示有几个分支的电网，为计算第i 分支的无功负荷的经济当量如下式；分享专业智慧，相聚电气天下
式中：Q ＝Q—Q 为除i 支路外其余支路的无功功负荷。
S i
将(1·10)式变换一下，令m＝m ，则Q 即为该支路的经济传输无功负荷。
i o i
式(1·11)可用图 1·5 来表示，因此图 1·5 可作为带分支电网计算经济负荷的
图解法。
三、具有两个及以上的电源。分享专业智慧，相聚电气天下
图1·6表示两个电源的电网。如果电源的无功出力是无限的则无功负荷在两个
分支的分配，应遵循线损最小的原则，不难求得：无功负荷应与其电阻成反比分配。
同理，三个以上电源时，亦可用类似的方法图解。分享专业智慧，相聚电气天下
四、县有恒定的无功负荷分支线。
在实际电网中，某些分支的无功负荷，比计算的经济负荷还要小；对用户专用
线只要求其保证一定的功率因数。因此，这些分支称为不补偿分支。如图1·8所示。
负荷Q 的经济当量为：
2
式（1·16）可用1·9的等值电路图解，其中不补偿负荷Q 可看作恒流负荷，
1
Q 即为所求之经济负荷。
2
五、具有恒定的无功电源。分享专业智慧，相聚电气天下
实际电网中，已经设置的无功补偿装置，可以用来抵销无功负荷，也可作为恒
定的无功电源对待；有时，根据无功负荷经济分配需要某个电厂供应的无功出力，
超过发电厂的可能出力时，则该电厂的无功出力可作为恒定的无功电源对待。
如图1·10中，Q 为发电机最大无功出力，Q 为已装无功补偿容量。根据无功
F B
电力平衡关系，显然有：
式（1·20）可用图 1·11 的等值电路来图解。图中，Q 和 Q 是恒流电源(注
F B
意Q 的方向与图 1·9中的恒流负荷是相反的)。
B
1·4经济传输无功负荷的计算方法分享专业智慧，相聚电气天下
实际电网的结构是很复杂的，变电站和输电线路少则几十座(条)，多则几百座
(条)。因此，要精确计算经济传输无功负荷是一件很繁杂的工作。但是，我们的计
算目的是确定区域补偿容量，精度要求不高。因此，可作必要的简化。例如，如果
忽略发电机和升压变压器的电阻，则可把电源的每一条直配线当作一个电网来单独
计算。也就是把电网切成若干块，每块的结构便简单多了。计算程序和方法如下，
AIGC您好！并联电容器无功补偿是一种电力系统中常见的技术手段，用于提高电力系统的功率因数，减少线路上的电压损失，提高设备效率。配置方法通常包括以下几个步骤：
1. **需求分析**：首先，确定系统中的无功功率需求，这取决于负载类型（如电动机、照明等）、运行工况和电力网络特性。
2. **选择合适的电容器**：根据实际需求计算所需的电容值，考虑电容器的额定容量、耐压等级、温度系数等因素。常用的电容器有单相或三相，并可能采用固定电容或可调电容。
3. **计算补偿容量**：使用公式如Qc = K*(P - S)计算所需的无功补偿容量，其中Qc是补偿容量，K是功率因数校正系数，P是视在功率，S是有功功率。
4. **布置位置**：电容器应安装在靠近用电负荷的地方，以便于补偿最需要的地方，比如变压器低压侧或高压线路前端。
5. **保护措施**：考虑到电容器可能会过载或短路，需配置相应的保护装置，如熔断器、过电流继电器等。
6. **监控与调整**：安装监控系统，定期检查电容器的工作状态，并根据实际效果进行调整，以保持最佳的补偿效果。
请注意，这只是一个基本的概述，具体配置方法可能因项目规模、预算和法规要求而有所不同。如果您有更具体的问题或者需要详细的设计指导，请随时告诉我。
