并联电容器无功补偿的配置方法

并联电容器无功补偿的配置方法(一)
宁夏电力局 马 永 宁
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。
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
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
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。
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；
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。
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。
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，Q 即为
1 2
所求之经济负荷。
五、具有恒定的无功电源。
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。根据无功电力平
F B
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(注意 Q 的
F B B方向与图1·9中的恒流负荷是相反的)。
1·4经济传输无功负荷的计算方法
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，
一、画出等值计算电路。
根据电网结构按选定的计算电压等级画出网络结构图，对于发电机、双卷变压器、电抗
器、线路可用一个电阻表示；对于三卷变压器用三个接成丫的电阻表示。
按上节所述的方法．，将网络图化为等值计算电路。将所有电源侧和所有负荷侧各自联
结起来接到“电势源”上。
二、计算电路中各元件参数。
1电势源： E= (1.21)
式中：m 为临界经济当量按式（1·8）计算；U为所选择的计算电压。
o
2．恒定无功出力，有下列三种。
（1）已有无功补偿装置：
式中：Q 为无功补偿装置容量,T 为年运行时间 。
B S(2)发电机或调相机当无功出力不能满足需要而作恒流出力对待时。

您好！并联电容器无功补偿是一种电力系统管理技术，主要用于提高电力系统的功率因数，减少输电线路中的无用损耗，并改善设备运行效率。以下是配置并联电容器的一些基本方法： 1. **需求分析**：首先，需要确定您的电力系统中实际的无功需求，这通常取决于您的负载类型（如电动机、照明等）、设备容量和运行工况。 2. **选择合适的电容器**：选择电容器时要考虑其额定电压、容量（无功功率）、耐压等级以及频率响应特性。电容器容量应根据实际需要计算得出，一般使用公式Q = K*V*Icosφ，其中Q为无功功率，K为补偿系数。 3. **组态设计**：并联电容器可以单台使用，也可以组成串联或并联的补偿装置，如成组的电容器柜。设计时要考虑补偿方式（全补偿、半补偿或过补偿），以达到最佳的功率因数。 4. **安装位置**：通常将电容器安装在靠近负荷的地方，如变压器低压侧，这样可以减少线路中的无功流动，提高补偿效果。 5. **监控与控制**：安装智能电容器管理系统，以便实时监测电容器的工作状态，避免过载或过补偿导致的问题，并根据电网需求进行自动调整。 6. **定期维护**：确保电容器的清洁，检查绝缘性能和连接线的可靠性，防止因故障导致的补偿效果下降。 希望以上信息对您有所帮助，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。