配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化模型課件

無功補(bǔ)償2015年9月鄧先芳無功補(bǔ)償2015年9月無功補(bǔ)償一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備和作用四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償五、補(bǔ)充無功補(bǔ)償一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀三、一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題1、電網(wǎng)的分類2、各類電網(wǎng)的特點3、電網(wǎng)無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題1、電網(wǎng)的分類2、各類電網(wǎng)的特點一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題

1、分類：

電網(wǎng)根據(jù)在電力系統(tǒng)中的作用分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。

輸電網(wǎng)是通過高壓、超高壓輸電線將發(fā)電廠與變電所、變電所與變電所連接起來，完成電能傳輸?shù)碾娏W(wǎng)絡(luò)，又稱為電網(wǎng)中的主網(wǎng)架。配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設(shè)施就地或逐級分配給用戶的電力網(wǎng)絡(luò)。

輸電網(wǎng)中的特高壓輸電是世界上最先進(jìn)的輸電技術(shù)。特高壓輸電是在超高壓輸電的基礎(chǔ)上發(fā)展的，其目的是提高輸電能力，實現(xiàn)大功率的中、遠(yuǎn)距離輸電，以及實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電力系統(tǒng)互聯(lián)，建成聯(lián)合電力系統(tǒng)。其顯著優(yōu)點有輸送容量大、送電距離長、線路損耗低、占用土地少。

配電設(shè)施包括配電線路、配電所、配電變壓器等。配電網(wǎng)按照電壓等級可分為高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)；按照地域服務(wù)對象可分為城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)；按照配電線路類型可分為架空配電網(wǎng)和電纜配電網(wǎng)。

一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題 1、分類：一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題

2、特點

配電網(wǎng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及電氣參數(shù)上都有不同于輸電網(wǎng)的特點，下面介紹配電網(wǎng)的幾個重要特點： 1)配電網(wǎng)閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行，一般呈輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只有在倒換負(fù)荷或故障時才有可能出現(xiàn)暫時的閉環(huán)運行情況； 2)配電網(wǎng)的電力線路一般比輸電網(wǎng)的細(xì)，導(dǎo)致線路電阻較輸電網(wǎng)的大，則支路參數(shù)比值較大，一般在1~3之間，不滿足R<<X； 3)配電網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點基本都是PQ節(jié)點； 4)配電網(wǎng)的三相負(fù)荷不對稱問題比較突出，但在配電網(wǎng)規(guī)劃時可以不考慮三相不平衡問題。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題 2、特點一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

無功：電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他們在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變的磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時并沒有能量消耗，僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動，由于這種交換功率不對外做功，因此稱為無功功率。

無功分類：

感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90°

容性無功：電流矢量超前于電壓矢量90°

基波無功：與電源頻率相等的無功（50HZ）

諧波無功：與電源頻率不相等的無功

一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

從物理概念來解釋感性無功功率：由于電感線圈是貯藏磁場能量的元件，當(dāng)線圈加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的磁場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及磁場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時線圈的磁場能量就將外電源供給的能量以磁場能量形式貯藏起來；當(dāng)電流減小和磁場能量減弱時，線圈把磁場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電感電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與磁場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

從物理概念來解釋容性無功功率：由于電容器是貯藏電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式貯藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

在電力系統(tǒng)中，異步電動機(jī)和變壓器等設(shè)備要消耗大量的無功功率。這些無功功率如果不能及時地得到補(bǔ)償?shù)脑挘?/p>

會對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響:

首先，無功功率的增加會導(dǎo)致電流的增大，這不僅使設(shè)備及線路的損耗增加，

而且還會威脅到設(shè)備的安全運行；另外，電流和視在功率的增大也會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備容量的增加，同時，電力用戶的啟動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大，

這使電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行大打折扣；另外，無功儲備的不足會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平的降低。如果是沖擊性的無功功率的負(fù)載，

還會使電壓產(chǎn)生劇烈的波動，

例如電弧爐、軋鋼機(jī)等大型設(shè)備會產(chǎn)生頻繁的無功功率沖擊，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量更加惡化。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

在電力系統(tǒng)中，異步電動機(jī)和變壓器等設(shè)備要消耗大量的無功功率。這些無功功率如果不能及時地得到補(bǔ)償?shù)脑挘?/p>

會對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響:

首先，無功功率的增加會導(dǎo)致電流的增大，這不僅使設(shè)備及線路的損耗增加，

而且還會威脅到設(shè)備的安全運行；另外，電流和視在功率的增大也會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備容量的增加，同時，電力用戶的啟動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大，

這使電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行大打折扣；另外，無功儲備的不足會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平的降低。如果是沖擊性的無功功率的負(fù)載，

還會使電壓產(chǎn)生劇烈的波動，

例如電弧爐、軋鋼機(jī)等大型設(shè)備會產(chǎn)生頻繁的無功功率沖擊，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量更加惡化。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題在電網(wǎng)中無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗:500kV線路R:X=1：10200kV線路R:X=1：31：5一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題線路損耗在電網(wǎng)中無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗:500kV線路R:X=變壓器中的無功功率損耗變壓器中的無功功率損耗分兩部分，即勵磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。其中，勵磁支路損耗的百分值基本上等于空載電流I0的百分值，約為1％~2％；繞組漏抗中損耗；在變壓器滿載時，基本上等于短路電壓Uk的百分值，約為10％。但對多電壓級網(wǎng)絡(luò)。變壓器中的無功功率損耗就相當(dāng)可觀。以一個五級變壓的網(wǎng)絡(luò)為例：RTjXTU1N.-jBTGT一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題變壓器中的無功功率損耗變壓器中的無功功率損耗分兩部分，即勵磁由此可見，系統(tǒng)中變壓器的無功功率損耗占相當(dāng)大比例，較有功功率損耗大得多。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題由此可見，系統(tǒng)中變壓器的無功功率損耗占相當(dāng)大比例，較一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題

鑒于以上所述種種危害，如何快速有效地補(bǔ)償電力系統(tǒng)中的無功負(fù)荷，是我們相關(guān)科研人員正在研究和亟待解決的問題。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀

無功補(bǔ)償?shù)难芯楷F(xiàn)狀主要有以下：

（1）以純電容器補(bǔ)償形式為主。

由于電容器是非常脆弱的部件，而現(xiàn)在電網(wǎng)中有大量的諧波存在，在采用純電容器形式對系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時，諧波電流經(jīng)常被放大，造成用電設(shè)備、補(bǔ)償電容器、投切開關(guān)及相關(guān)元件的損壞。

（2）以接觸器作為投切開關(guān)的方式為主。

采用接觸器作為投切電容器的開關(guān)時，響應(yīng)速度較慢，在用電設(shè)備無功變化較快且有沖擊性負(fù)載的系統(tǒng)中，不能實施有效地跟蹤補(bǔ)償；電容器投入時，會產(chǎn)生較大的涌流；電容器切除時，會產(chǎn)生較高的過電壓；電容器再次投入之前需要充分地放電。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀 無功補(bǔ)償?shù)难芯楷F(xiàn)狀主要有以下：二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀

（3）以等容循環(huán)投切的控制策略為主。

采用等容循環(huán)投切的控制策略時，分組較粗、補(bǔ)償精度較差；用電系統(tǒng)長期處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，平均功率因數(shù)低。

（4）一般采用普通型控制器。

普通型控制器的抗干擾能力差，經(jīng)常出現(xiàn)誤動作或死機(jī)現(xiàn)象，不適合或不能夠在有諧波的系統(tǒng)中工作；控制器的功能比較簡單，不能滿足先進(jìn)的補(bǔ)償系統(tǒng)的控制要求。

（5）以三相共補(bǔ)的補(bǔ)償形式為主。

在三相不平衡的負(fù)載系統(tǒng)中，不能實施有效地分相補(bǔ)償。

（6）保護(hù)措施不完善或沒有。

在補(bǔ)償設(shè)備出現(xiàn)異常時，不能實施有效的保護(hù)。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀 （3）以等容循環(huán)投切的控制策略為主。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀（7）柜體結(jié)構(gòu)。

成套裝置的制作一般采用分離元器件，柜體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組裝工藝難度大。（8）元器件整體質(zhì)量水平不高。

由于元器件分別在不同的生產(chǎn)廠家購買，而元器件質(zhì)量水平參差不齊，各種元器件之間的參數(shù)配合不準(zhǔn)確或不合理，造成補(bǔ)償設(shè)備運行不可靠，故障率高。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀（7）柜體結(jié)構(gòu)。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1、無功補(bǔ)償原理2、無功負(fù)荷和無功功率電源3、補(bǔ)償作用4、安排方式5、無功功率的平衡三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1、無功1、無功補(bǔ)償原理

有功功率、無功功率和視在功率之間關(guān)系，如下圖所示： φ角為功率因數(shù)角，其余弦cosφ是有功功率與視在功率之比即cosφ＝P/S稱作功率因數(shù)。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1、無功補(bǔ)償原理三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功

由可以看出，在有功功率P一定的情況下，用電設(shè)備的功率因數(shù)cosφ越小，則系統(tǒng)所需的無功功率Q越大。如果無功功率不是由電容器提供，則必然消耗電力系統(tǒng)的無功功率，供電線路的導(dǎo)線和變壓器的容量隨之增大。在用戶側(cè)無功補(bǔ)償能量不足的情況下，不僅增加供電投資、降低設(shè)備利用率，同時也將增加線路的損耗。

為此，《供用電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計和裝置無功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功倒送?！豆┯秒姞I業(yè)規(guī)則》中還規(guī)定用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，否則供電部門可以拒絕供電。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡 由可以看出，在有功功率P一定的情況下，用電設(shè)備的功率

因此，無論對供電部門還是用電企業(yè)，對無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，防止無功倒送，從而節(jié)約電能，提高運行質(zhì)量都具有非常重要的意義。

無功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接入同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡 因此，無論對供電部門還是用電企業(yè)，對無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償2、無功負(fù)荷和無功功率電源照明、電熱，消耗感性無功QL小。同步電動機(jī)，有勵磁繞組，通過勵磁電流的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)其輸出無功的大小。過激運行，發(fā)QL；欠激運行，吸收QL

。在綜合負(fù)荷中比例小。異步電動機(jī)，消耗QL，在綜合負(fù)荷中比例很大。綜合負(fù)荷功率因素，0.6～0.9，滯后（感性無功）三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡2、無功負(fù)荷和無功功率電源三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排線路變壓器感性無功1~2%10%單個7%額定負(fù)載五級變壓50%多電壓級網(wǎng)絡(luò)，變壓器的無功損耗很大，遠(yuǎn)大于有功損耗三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡線路變壓器感性無功1~2%10%單個7%額定負(fù)載五級變壓50無功功率電源——發(fā)電機(jī)與并聯(lián)電容器發(fā)電機(jī)：

通過改變勵磁電流，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功，且可吸可發(fā)感性無功，不需額外投資。

PSNQNPNQ<0,吸QLQ>0,發(fā)QL并聯(lián)電容器：

QC＝BCU2

，輸出無功與電壓有關(guān)，電壓越高，輸出無功越大，不利于無功調(diào)節(jié)；只發(fā)感性無功，投資小，經(jīng)濟(jì)性好。不可連續(xù)調(diào)節(jié)，不能作為動態(tài)無功電源。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源——發(fā)電機(jī)與并聯(lián)電容器發(fā)電機(jī)：

通過改變勵磁電流無功功率電源——并聯(lián)電抗器與調(diào)相機(jī)并聯(lián)電抗器：

輸出無功與電壓有關(guān)，只發(fā)容性無功，用于超高壓、長距離、輕載線路。投資小，經(jīng)濟(jì)性好。不可連續(xù)調(diào)節(jié)，不能作為動態(tài)無功電源。

三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源——并聯(lián)電抗器與調(diào)相機(jī)并聯(lián)電抗器：

輸出無功與電調(diào)相機(jī)：

調(diào)相機(jī)實質(zhì)上是只能發(fā)無功功率的發(fā)電機(jī)。過激運行，發(fā)感性無功；欠激運行，吸收感性無功。輸出無功與U無關(guān)，可連續(xù)調(diào)節(jié)，但投資大，運行維護(hù)困難。小容量的調(diào)相機(jī)每kVA容量的投資費用也較大。故同步調(diào)相機(jī)宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設(shè)。同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡調(diào)相機(jī)：

調(diào)相機(jī)實質(zhì)上是只能發(fā)無功功率的發(fā)電機(jī)。過激運行，發(fā)調(diào)相機(jī)的優(yōu)勢在于：調(diào)相機(jī)不帶負(fù)荷即E<2U時，調(diào)相機(jī)的感性無功功率將隨其端電壓的下降而增加，而E<2U的條件則一般都可滿足。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡調(diào)相機(jī)的優(yōu)勢在于：調(diào)相機(jī)不帶負(fù)荷即E<2U時，調(diào)相機(jī)的感性無無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的類型

靜止補(bǔ)償器由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）的無功功率。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的類型靜止補(bǔ)償器無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的等值電路CLfC（a）TCR型（b）TSC型CLfCSRCSC（b）SR型不可控，限制電壓波動晶閘管代替機(jī)械開關(guān)濾波器三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的等值電路CLf無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的伏安特性TCRUminILmax0ICmaxCUI0ICUn=1n=2n=3ILSRUminIL0ICCUISR+CSCTSCTCRSR三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的伏安特性TCRU無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點輸出無功仍然與電壓有關(guān)，但可連續(xù)快速調(diào)節(jié)，可作為動態(tài)無功電源。TCR：通過TCR

中晶閘管開關(guān)的控制，連續(xù)調(diào)節(jié)其吸收的IL；結(jié)合電容器，可吸可發(fā)IL。投資大，主要用于500kV電網(wǎng)，以提供動態(tài)無功電源。TSC：通過晶閘管開關(guān)的切換，調(diào)節(jié)其吸收的IC（即輸出IL

），可頻繁投切；只能輸出IL。用得很少。SR：根據(jù)SR的伏安特性，自動調(diào)節(jié)其吸收的IL。結(jié)合電容器，可吸可發(fā)IL。用得很少。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點輸出無功仍然與無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點無論何種形式的靜止補(bǔ)償器，它們之所以能作為無功功率電源產(chǎn)生感性無功功率，依靠的仍是其中的電容器。而電容器所能產(chǎn)生的感性無功功率則與其端電壓的平方成正比。因此，當(dāng)系統(tǒng)電壓水平過于地下，迫切需要補(bǔ)償器增加其感性無功功率輸出時，補(bǔ)償器往往無法增加，如上圖中電壓低于伏安特性拐點時。這是作為無源元件的靜止補(bǔ)償器所無法克服的缺陷。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點無論何種形式的無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的等值電路k：1逆變器CAak：1以電容器為電壓源，借可關(guān)斷晶閘管GTO和二極管D組成的換流器控制其交流側(cè)電壓Ua,使之與系統(tǒng)電壓Ua同相位。輸出Q與U無關(guān)，可快速連續(xù)調(diào)節(jié)感性或容性無功；投資大，技術(shù)不成熟。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的等值電路k：1逆變器CAak：無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的無功調(diào)節(jié)原理跟蹤接入點電壓相位，調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓幅值，實現(xiàn)感性或容性無功調(diào)節(jié)。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的無功調(diào)節(jié)原理跟蹤接入點電壓相位3、無功補(bǔ)償作用

無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可限制無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡3、無功補(bǔ)償作用三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功1)提高電壓質(zhì)量

把線路中電流分為有功電流Ia和無功電流Ir，則線路中的電壓損失:

式中：P—有功功率，KW Q—無功功率，Kvar U—額定電壓，KVR—線路總電阻，Ω Xl—線路感抗，Ω

因此，提高功率因數(shù)后可減少線路上傳輸?shù)臒o功功率Q，若保持有功功率不變，而R、Xl均為定值，無功功率Q越小，電壓損失越小，從而提高了電壓質(zhì)量。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1)提高電壓質(zhì)量三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無2)提高變壓器的利用率，減少投資

功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2，提高變壓器利用率為：

由此可見，補(bǔ)償后變壓器的利用率比補(bǔ)償前提高ΔS%，可以帶更多的負(fù)荷，減少了輸變電設(shè)備的投資。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡2)提高變壓器的利用率，減少投資三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作3)減少用戶電費支出

可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰；可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，電費可相應(yīng)降低。4)提高電力網(wǎng)傳輸能力有功功率與視在功率的關(guān)系式為：

P=Scosφ

可見，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數(shù)越高，需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫　Ｈo功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡3)減少用戶電費支出三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式4、無功補(bǔ)償安排方式 1)集中補(bǔ)償：裝設(shè)在企業(yè)或地方總變電所6~35KV母線上，可減少高壓線路的無功損耗，而且能提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

2)分散補(bǔ)償：裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間或村鎮(zhèn)終端變、配電所的高壓或低壓母線上。這種方式與集中補(bǔ)償有相同的優(yōu)點，但無功容量較小，效果較明顯。 3)就地補(bǔ)償：裝設(shè)在異步電動機(jī)或電感性用電設(shè)備附近，就地進(jìn)行補(bǔ)償。這種方式既能提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，又能改變用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。

無功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能只是降低了補(bǔ)償點至發(fā)電機(jī)之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無功補(bǔ)償不能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據(jù)最佳補(bǔ)償理論，就地補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效果最為顯著。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡4、無功補(bǔ)償安排方式三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功功率平衡無功功率電源：QGC＝QG∑＋QC∑

QG∑

：發(fā)電機(jī)的無功功率；

QC∑

：無功補(bǔ)償設(shè)備的無功功率。無功功率損耗：QL＝QLT∑＋ΔQL∑＋ΔQB∑QLT∑

：變壓器的無功功率損耗

ΔQL∑：線路電抗的無功功率損耗

ΔQB∑

：線路電納的無功功率損耗。

5、無功功率的平衡

三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率平衡無功功率電源：QGC＝QG∑＋QC∑5、無功功率總之，無功平衡是一個比有功平衡更復(fù)雜的問題。一方面，不僅要考慮總的無功功率平衡還要考慮分地區(qū)的無功平衡，還要計及超高壓線路充電功率、網(wǎng)損、線路改造、投運、新變壓器投運及大用戶各種對無功平衡的影響。

一般無功功率按照就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。小容量的、分散的無功補(bǔ)償可采用靜電電容器；大容量的配置在系統(tǒng)中樞點的無功補(bǔ)償則宜采用同步調(diào)相機(jī)或SVC。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡總之，無功平衡是一個比有功平衡更復(fù)雜的問題。一方面，不僅要三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償1、背景2、串聯(lián)補(bǔ)償原理3、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化模型4、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化算法5、串聯(lián)電容補(bǔ)償作用四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償1、背景2、串聯(lián)補(bǔ)償原理3、配電網(wǎng)串聯(lián)1、背景

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電量不斷增長。通過城鄉(xiāng)電網(wǎng)的改造，配電網(wǎng)建設(shè)較以往有了較大的提高，但仍有一些配電網(wǎng)存在末端電壓偏低的問題。這一現(xiàn)象在農(nóng)村電網(wǎng)中尤為突出，因此農(nóng)村配網(wǎng)末端電壓偏低問題是新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)程中迫切需要解決的問題。

傳統(tǒng)改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的措施有改變變壓器分接頭、更換大線徑導(dǎo)線和采用分散式并聯(lián)無功補(bǔ)償。其中，第一種方法最為常用，但該方法可調(diào)范圍小，不能解決整條長線路的電壓問題；第二種方法的投資費用高且回收效益低，不適合解決配網(wǎng)低電壓這一普遍性的問題；第三種方法采用的并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置往往數(shù)量多，維護(hù)量大，開關(guān)動作頻繁，噪聲大，響應(yīng)速度慢，而且往往會引起“重載時電壓低、輕載時電壓高”的問題。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償1、背景四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

串聯(lián)電容補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中應(yīng)用于提高高壓系統(tǒng)的穩(wěn)定中，對電壓調(diào)整也有較好的效果較，但存在使系統(tǒng)可能發(fā)生次同步諧振問題。對于中低壓配電系統(tǒng)來說，由于配電網(wǎng)與火電廠的電氣距離非常遠(yuǎn)，補(bǔ)償容量相對發(fā)電機(jī)容量來說也非常小，因此，串聯(lián)電容補(bǔ)償引起的次同步振蕩問題一般不是配電網(wǎng)的主要問題，故串聯(lián)補(bǔ)償在配電網(wǎng)中的應(yīng)用是可行的。

串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓在配網(wǎng)中的運用能有效改善輻射狀配電線路沿線的電壓分布和減小電壓跌落，并具有負(fù)荷“自適應(yīng)”電壓調(diào)節(jié)和實時響應(yīng)的特點。串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)和控制相對簡單，尤其適用于偏遠(yuǎn)的山村用電，以及某些末端帶有大型電動機(jī)負(fù)荷（如鋸木廠、礦山、破碎機(jī)、軋制機(jī)）的線路，這正是國內(nèi)配網(wǎng)所需要的。此外，配電網(wǎng)串聯(lián)電容器固有的負(fù)荷“自適應(yīng)”電壓調(diào)節(jié)特點，配網(wǎng)的串聯(lián)電容補(bǔ)償一般不需要采用可控式而是固定式電容器，而且配網(wǎng)固定串聯(lián)電容器相比可控串聯(lián)電容器更具經(jīng)濟(jì)性。因此，如何有效利用固定串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)減少配電網(wǎng)電壓損耗，提高配電網(wǎng)供電質(zhì)量的相關(guān)研究受到了重視。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償串聯(lián)電容補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中應(yīng)用于提高高壓系統(tǒng)的 2、串聯(lián)補(bǔ)償原理

如下圖所示，采用一個簡單的雙機(jī)電力系統(tǒng)模型來分析串聯(lián)補(bǔ)償?shù)幕驹恚瑑膳_發(fā)電機(jī)通過一條經(jīng)串聯(lián)補(bǔ)償?shù)木€路聯(lián)網(wǎng)。該機(jī)端電壓有效值分別為Us和Ur，補(bǔ)償前的線路電抗為X，串聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備的等效容抗為Xc，忽略線路電阻補(bǔ)償后線路的等效電抗Xeff=X－Xc。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償 2、串聯(lián)補(bǔ)償原理四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

定義線路的補(bǔ)償度為 k=Xc/X，0≤k<1 (1)

從而有 Xeff=(1－k)X (2)

不難得到，聯(lián)絡(luò)線上傳輸?shù)挠泄β蕿?/p>

(3)

串聯(lián)補(bǔ)償裝置提供的無功功率為 (4)

式中，δ為機(jī)組端電壓之間的相角差。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償 定義線路的補(bǔ)償度為四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

左圖為不同補(bǔ)償度的k值下，有功潮流P和串聯(lián)補(bǔ)償裝置提供的無功功率Qc與端電壓相角差δ的Matlab仿真關(guān)系曲線。由圖可見，隨著補(bǔ)償曲度的增加，線路的傳輸能力增加，串聯(lián)補(bǔ)償提供的無功功率也迅速增加。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償左圖為不同補(bǔ)償度的k值下，有功潮流P和串

式(3)表明，串聯(lián)補(bǔ)償能有效提高線路的傳輸容量。可以解釋為，串聯(lián)容抗抵消了一部分線路電感的作用，相當(dāng)于減少了線路的等效電感，使線路的電氣距離縮短，因而能使傳輸?shù)墓β试黾印?/p>

其中的物理機(jī)理是，為了增加實際線路中串聯(lián)阻容中的電流以增加線路傳輸功率，必須增大加在該阻抗上的電壓；在線路兩端電壓的幅值和相位不變的條件下，采用串聯(lián)補(bǔ)償裝置，譬如串聯(lián)電容，能產(chǎn)生與線路電感壓降相反的電壓，相當(dāng)于提供了一個正向的補(bǔ)償電壓源，因而增大線路中的電流，即提高傳輸容量。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償 式(3)表明，串聯(lián)補(bǔ)償能有效提高線路的傳輸容量。可以解3、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化模型

配電網(wǎng)串聯(lián)補(bǔ)償優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型包括目標(biāo)函數(shù)、等式和不等式約束條件。傳統(tǒng)無功優(yōu)化模型如下：（1）目標(biāo)函數(shù)

無功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)可采用系統(tǒng)無功補(bǔ)償費用和網(wǎng)損費用之和的總費用最小，即式中，αi為節(jié)點i無功補(bǔ)償年費用系數(shù)；NC為補(bǔ)償節(jié)點總數(shù)；QCi為節(jié)點i無功補(bǔ)償容量；β為電價；PL為系統(tǒng)有功損耗；τmax為最大負(fù)荷損耗小時數(shù)。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償3、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化模型四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償（2）約束條件

優(yōu)化模型中的約束條件包括節(jié)點有功和無功功率平衡約束、無功補(bǔ)償點容量約束、電源點注入無功功率約束、節(jié)點電壓約束以及線路容量約束等。具體公式如下式中：Ps(Qs)分別為節(jié)點注入有功(無功)功率給定值向量；P(Q)分別為節(jié)點注入有功(無功)功率向量；UG為電源節(jié)點電壓；QC和QCmax分別為補(bǔ)償節(jié)點的無功補(bǔ)償容量及上限向量；QG、QGmax(QGmin)分別為電源節(jié)點注入無功功率及上(下)限；UＤ、UDmax(UDmin)分別為負(fù)荷節(jié)點電壓及上(下)限；Sb和Sbmax分別為支路潮流和支路載流容量限值向量。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

（2）約束條件四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

在上述傳統(tǒng)的電容補(bǔ)償無功優(yōu)化模型中，目標(biāo)函數(shù)還可以包含電壓偏差，以便對電壓進(jìn)行優(yōu)化計算。

由于串聯(lián)電容補(bǔ)償在配電網(wǎng)的應(yīng)用還較少，配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)臒o功-電壓優(yōu)化模型的研究并不深入，因此配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化模型可以借鑒傳統(tǒng)的并聯(lián)電容補(bǔ)償無功優(yōu)化模型，在此基礎(chǔ)上從技術(shù)性能指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面進(jìn)行配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償優(yōu)化模型的進(jìn)一步研究。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償在上述傳統(tǒng)的電容補(bǔ)償無功優(yōu)化模型中，目標(biāo)函數(shù)4、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化算法

配電網(wǎng)無論采用并聯(lián)電容補(bǔ)償還是串聯(lián)電容補(bǔ)償，其無功-電壓優(yōu)化模型都是一個非線性規(guī)劃模型，因此需要采用非線性規(guī)劃方法求解該優(yōu)化模型。由于該模型中還存在離散變量，因此確定有效的算法是值得研究的問題之一。配電網(wǎng)無功優(yōu)化常用的算法簡述如下：（1）數(shù)學(xué)規(guī)劃方法

配電網(wǎng)無功優(yōu)化問題本身是一個非線性的問題，但可以把目標(biāo)函數(shù)和約束條件用泰勒級數(shù)展開忽略高次項，從而使非線性模型線性化，然后求解。線性規(guī)劃理論完整，方法成熟，有著計算迅速，收斂可靠，便于處理各種約束條件等優(yōu)點，但用線性規(guī)劃方法處理往往會帶來較大的誤差，在配電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化的應(yīng)用中存在局限。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償4、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化算法四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

采用非線性規(guī)劃方法可以克服線性規(guī)劃方法的缺點。配電網(wǎng)無功優(yōu)化的非線性規(guī)劃方法的基本思想是，對約束條件進(jìn)行適當(dāng)處理后，把有約束的非線性規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為無約束的非線性規(guī)劃問題求解。其中，最具代表性的有簡化梯度法、牛頓法、二次規(guī)劃法等。非線性規(guī)劃法的數(shù)學(xué)模型比較精確地反映了配電系統(tǒng)的實際情況，計算精度較高，但其方法本身需要大量的求導(dǎo)、求逆運算，占用計算機(jī)內(nèi)存多，解題規(guī)模受到限制。

此外，由于數(shù)學(xué)規(guī)劃算法基于導(dǎo)數(shù)理論，要求目標(biāo)函數(shù)可導(dǎo)和變量連續(xù)，而在配電系統(tǒng)無功-電壓優(yōu)化模型中存在如電容器組投切容量等離散變量，因此不能很好地處理。非線性規(guī)劃法對目標(biāo)函數(shù)和約束條件的要求較高，往往很難求得最優(yōu)解。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償采用非線性規(guī)劃方法可以克服線性規(guī)劃方法的缺點（2）智能算法

針對非線性規(guī)劃方法求解配電網(wǎng)無功-電壓優(yōu)化模型的不足，人們提出了采用人工智能算法解決配電網(wǎng)無功-電壓優(yōu)化問題。

人工智能算法是以人們在解決全局優(yōu)化問題時，往往采用迭代逼近的方法處理獲得的數(shù)據(jù)，逐步實現(xiàn)所求的目標(biāo)這一原理為基礎(chǔ)提出的。人工智能算法適于求解組合優(yōu)化問題或者目標(biāo)函數(shù)與一些約束條件不可微的優(yōu)化問題。常見的智能算法主要有粒子群算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、人工魚群算法等。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償（2）智能算法四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償粒子群算法

粒子群算法最早源于對鳥群覓食行為的研究，算法中每個粒子就是解空間的一個解，它根據(jù)自己的飛行經(jīng)驗和同伴的飛行經(jīng)驗來調(diào)整自己的飛行，每個粒子在飛行過程所經(jīng)歷的最好位置，就是粒子本身找到的最優(yōu)解。整個群體所經(jīng)歷過的最好位置，就是整個群體目前找到的最優(yōu)解。該算法收斂速度快，參數(shù)簡單容易控制。但是在研究過程中發(fā)現(xiàn)，粒子群算法同其他算法一樣容易出現(xiàn)粒子聚集，應(yīng)用到無功優(yōu)化中容易陷入早熟收斂，全局收斂性差，對復(fù)雜電力系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果不理想；另外，一些控制參數(shù)如慣性因子選取比較困難。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償粒子群算法四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由神經(jīng)元以一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和連接關(guān)系組成的信息表現(xiàn)、存儲、變換系統(tǒng)。以人工模擬的神經(jīng)元構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)稱為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它是對自然界中生物體神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行抽象和改造，并模擬生物體神經(jīng)系統(tǒng)功能的產(chǎn)物。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有記憶和學(xué)習(xí)能力，經(jīng)過一定的訓(xùn)練之后，能夠?qū)o定的輸入做出相應(yīng)處理。有學(xué)者提出了一種基于非線性規(guī)劃人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的無功電源最優(yōu)分布方法。該方法運用改進(jìn)的HoPfield連續(xù)模型，直接利用有功損耗的非線性表達(dá)式，因而保證了計算精度。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法收斂特性好，但不足之處是如果缺乏十分有效的學(xué)習(xí)方法，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在訓(xùn)練過程中很容易陷入局部極值。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償遺傳算法

遺傳算法（GeneticAlgorithm）是模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論的自然選擇和遺傳學(xué)機(jī)理的生物進(jìn)化過程的計算模型，是一種通過模擬自然進(jìn)化過程搜索最優(yōu)解的方法。其主要特點是直接對結(jié)構(gòu)對象進(jìn)行操作，不存在求導(dǎo)和函數(shù)連續(xù)性的限定；具有內(nèi)在的隱并行性和更好的全局尋優(yōu)能力；采用概率化的尋優(yōu)方法，能自動獲取和指導(dǎo)優(yōu)化的搜索空間，自適應(yīng)地調(diào)整搜索方向，不需要確定的規(guī)則。遺傳算法的這些性質(zhì)，已被人們廣泛地應(yīng)用于組合優(yōu)化、機(jī)器學(xué)習(xí)、信號處理、自適應(yīng)控制和人工生命等領(lǐng)域。它是現(xiàn)代有關(guān)智能計算中的關(guān)鍵技術(shù)。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償遺傳算法四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

遺傳算法對所求解的優(yōu)化問題沒有太多的數(shù)學(xué)要求，由于它的進(jìn)化特性，搜素過程中不需要問題的內(nèi)在性質(zhì)，對于任意形式的目標(biāo)函數(shù)和約束，無論是線性的還是非線性的，離散的還是連續(xù)的都可處理。此外，遺傳算法對于各種特殊問題可以提供極大的靈活性來混合構(gòu)造領(lǐng)域獨立的啟發(fā)式，從而保證算法的有效性。

然而，遺傳算法也有許多不足之處。如：編碼不規(guī)范及編碼存在表示的不準(zhǔn)確性、過早收斂等問題。遺傳算法對算法的精度、可行度、計算復(fù)雜性等方面，還沒有有效的定量分析方法。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償遺傳算法對所求解的優(yōu)化問題沒有太多的數(shù)學(xué)要求人工魚群算法

人工魚群算法通過構(gòu)造人工魚來模仿魚群的覓食、聚群及追尾行為，從而實現(xiàn)尋優(yōu)。該算法具有較快的收斂速度，可以用于解決有實時性要求的問題；對于一些精度要求不高的場合，可以用它快速的得到一個可行解。因而在多級梯階物流中轉(zhuǎn)運輸系統(tǒng)優(yōu)化、電力系統(tǒng)規(guī)劃等領(lǐng)域有很多的應(yīng)用。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償人工魚群算法四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

綜上所述，智能算法在解決全局最優(yōu)解的問題上有著獨到的優(yōu)點，其共同特點是模擬了自然過程。粒子群算法模擬鳥類覓食行為，遺傳算法借鑒了自然界優(yōu)勝劣汰的進(jìn)化思想，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更是直接模擬了人腦。這些智能算法之間的聯(lián)系也非常緊密，把它們有機(jī)地綜合在一起，取長補(bǔ)短，性能將更加優(yōu)良。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償綜上所述，智能算法在解決全局最優(yōu)解的問題上有5、串聯(lián)電容補(bǔ)償作用（1）改善電壓調(diào)節(jié)

網(wǎng)絡(luò)元件的電壓降落是指元件首末端兩點電壓的相量差，在不考慮輸電線的對地電容時，從節(jié)點A輸送到節(jié)點B的功率為四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償5、串聯(lián)電容補(bǔ)償作用四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償由等值電路圖1可得節(jié)點電壓間的關(guān)系：圖1

簡單配電線路如圖1，線路首段末端的電壓向量關(guān)系為：四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償由等值電路圖1可得節(jié)點電壓間的關(guān)系：四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償未加入串聯(lián)補(bǔ)償前對應(yīng)的相量圖如圖2所示：

圖2

電壓降落的向量圖未加入串聯(lián)補(bǔ)償之前，電壓降落近似為：四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償未加入串聯(lián)補(bǔ)償前對應(yīng)的相量圖如圖2所示：四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)

在加入串聯(lián)補(bǔ)償電容C之后，線路阻抗變?yōu)镽+j(XL-XC)

，電壓降落的橫分量為：顯然ΔV1后<ΔV1前，由此可見，增設(shè)電容串聯(lián)補(bǔ)償之后，能夠減輕配電線路的電壓損耗，從而提高對線路末端用戶的供電質(zhì)量。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償在加入串聯(lián)補(bǔ)償電容C之后，線路阻抗變?yōu)镽+j(（2）實現(xiàn)配電網(wǎng)潮流控制

串聯(lián)補(bǔ)償相當(dāng)于在線路上串入1個可變阻抗或可控電壓源，串聯(lián)補(bǔ)償后線路上傳輸?shù)挠泄β矢淖?，通過改變串補(bǔ)電容的大小，可以調(diào)節(jié)線路上的功率，即可以實現(xiàn)控制線路上潮流的目的。

復(fù)雜電網(wǎng)中，在各節(jié)點注入功率一定的條件下，網(wǎng)絡(luò)上的潮流分布主要決定于節(jié)點導(dǎo)納矩陣，特別是節(jié)點間的互導(dǎo)納。而串聯(lián)補(bǔ)償能夠等效改變節(jié)點間的互導(dǎo)納，從而能調(diào)節(jié)復(fù)雜電網(wǎng)中潮流的分布，而且這種調(diào)節(jié)不像傳統(tǒng)的機(jī)械式控制，可以是動態(tài)的快速的，為改善配電網(wǎng)動態(tài)性能提供了強(qiáng)有力的手段。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償（2）實現(xiàn)配電網(wǎng)潮流控制四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償（3）提高功率輸送能力

串聯(lián)容抗抵消了一部分線路電感的作用，相當(dāng)于減少了線路的等效電感，使線路的電氣距離縮短，因而能使傳輸?shù)墓β试黾?。其中的物理機(jī)理是，為了增加實際線路中串聯(lián)阻容中的電流以增加線路傳輸功率，必須增大加在該阻抗上的電壓；在線路兩端電壓的幅值和相位不變的條件下，采用串聯(lián)補(bǔ)償裝置，譬如串聯(lián)電容，能產(chǎn)生與線路電感壓降相反的電壓，相當(dāng)于提供了一個正向的補(bǔ)償電壓源，因而增大線路中的電流，即提高傳輸容量。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償（3）提高功率輸送能力四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償五、補(bǔ)充

1、手算潮流建模注意事項2、變壓器的分接頭3、考試提醒五、補(bǔ)充 1、手算潮流建模注意事項2、變壓器的分接頭五、補(bǔ)充

1、手算潮流建立模型時的注意事項： 1)在計算電力線路數(shù)學(xué)模型的參數(shù)時，應(yīng)當(dāng)注意題目中文字所隱含的意思，如： a)題中說的是雙回線路，則相當(dāng)于兩條線路并聯(lián)，計算參數(shù)時支路阻抗需要乘以1/2，對地導(dǎo)納需乘以2。 b)在線路等值電路中線路兩端的對地支路為Y/2。

2)變壓器的勵磁支路為YT=GT-jBT，電納BT前的符號為負(fù)號，而線路的等值電路中對地支路呈容性，對電網(wǎng)輸出感性無功，其導(dǎo)納可表示為YL=GL+jBL，中間為加號，這與變壓器的勵磁支路相反。 3)建立電力網(wǎng)絡(luò)的等值電路時，可以采用有名制，也可以采用標(biāo)么制；變壓器等值電路可以采用Г型模型，也可以采用Π型模型。通常，手算潮流時采用變壓器Г型模型（有名制/標(biāo)么制）。

五、補(bǔ)充 1、手算潮流建立模型時的注意事項： 4)當(dāng)變壓器采用Г型模型時，不論是有名值電路還是標(biāo)么值電路，都必須指明等值電路所在的電壓等級，即必須對電路進(jìn)行電壓等級歸算；當(dāng)變壓器采用等值變壓器模型時，不論是有名值電路還是標(biāo)么值電路，都不需進(jìn)行電壓等級歸算。

5)變壓器的阻抗、導(dǎo)納參數(shù)與線路參數(shù)不同，它總是一個歸算參數(shù)，因此必須明確它歸算至哪個電壓等級或者以什么電壓為基準(zhǔn)。 6)勵磁支路有多種接法，如可以放置在雙繞組變壓器的高壓側(cè)或低壓側(cè)，三繞組變的高、中、低壓側(cè)或中性點四個位置。位置不同意味著等值電路和潮流計算結(jié)果不同。（一般放置在上頁P(yáng)PT圖中所示位置） 7)計算變壓器參數(shù)時應(yīng)注意：

a)公式中取UN＝U1N，所得為歸算到一次側(cè)的參數(shù)；取UN＝U2N，所得為歸算到二次側(cè)的參數(shù)。

五、補(bǔ)充 4)當(dāng)變壓器采用Г型模型時，不論是有名值電路還是標(biāo)么值

b)公式中各參數(shù)采用實用單位,即公式中個參數(shù)的單位是確定的，電壓的單位必須化為kV，電流的單位必須化為kA，有功功率的單位必須化為kW，視在功率的單位必須化為MWA。五、補(bǔ)充 b)公式中各參數(shù)采用實用單位,即公式中個參數(shù)的單位是確

2、變壓器的分接頭

部分同學(xué)對變壓器的分接頭與變比的關(guān)系有些疑問，現(xiàn)在將如何計算變壓器各分接頭的變比說明如下：

變壓器的高壓繞組或中壓繞組往往有若干個接頭可供選擇，稱為變壓器的分接頭，其中UN對應(yīng)的接頭稱為主接頭。用變壓器分接頭電壓表示變比的方法為U1N±n×d%/U2N，例如某三繞組變壓器的變比為110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/11。變壓器的某一個分接頭對應(yīng)的變比為k=Ut/U2N，例如，某雙繞組變壓器+2檔分接頭對應(yīng)的變比為110+2×1.25%×110/11=112.75/11。

五、補(bǔ)充 2、變壓器的分接頭五、補(bǔ)充下面是一個簡單的例子，大家可以自己對照做一下！五、補(bǔ)充下面是一個簡單的例子，大家可以自己對照做一下！五、補(bǔ)充3、考試提醒1)網(wǎng)絡(luò)學(xué)院每年有三次考試，分別在4月、9月和12月份舉行，同學(xué)們應(yīng)關(guān)注學(xué)院網(wǎng)頁的通知，以便能及時地提前報名參加考試。2)考試的內(nèi)容主要在平時論壇和作業(yè)中有所體現(xiàn)，尤其是三次作業(yè)，大家一定要自己認(rèn)真做，并理解吸收。把作業(yè)搞懂，考試就問題不大了。學(xué)習(xí)中有什么不懂的問題，可以來交流園地發(fā)帖進(jìn)行交流。3)同時，歡迎大家多來論壇看帖回帖，最終成績中平時成績30分中的其中10分，主要就是考核同學(xué)們來論壇看帖、回帖、發(fā)帖等學(xué)習(xí)情況。五、補(bǔ)充3、考試提醒五、補(bǔ)充謝謝！謝謝！謝謝！謝謝！無功補(bǔ)償2015年9月鄧先芳無功補(bǔ)償2015年9月無功補(bǔ)償一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備和作用四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償五、補(bǔ)充無功補(bǔ)償一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀三、一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題1、電網(wǎng)的分類2、各類電網(wǎng)的特點3、電網(wǎng)無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題1、電網(wǎng)的分類2、各類電網(wǎng)的特點一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題

1、分類：

電網(wǎng)根據(jù)在電力系統(tǒng)中的作用分為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)。

輸電網(wǎng)是通過高壓、超高壓輸電線將發(fā)電廠與變電所、變電所與變電所連接起來，完成電能傳輸?shù)碾娏W(wǎng)絡(luò)，又稱為電網(wǎng)中的主網(wǎng)架。配電網(wǎng)是從輸電網(wǎng)或地區(qū)發(fā)電廠接受電能，通過配電設(shè)施就地或逐級分配給用戶的電力網(wǎng)絡(luò)。

輸電網(wǎng)中的特高壓輸電是世界上最先進(jìn)的輸電技術(shù)。特高壓輸電是在超高壓輸電的基礎(chǔ)上發(fā)展的，其目的是提高輸電能力，實現(xiàn)大功率的中、遠(yuǎn)距離輸電，以及實現(xiàn)遠(yuǎn)距離的電力系統(tǒng)互聯(lián)，建成聯(lián)合電力系統(tǒng)。其顯著優(yōu)點有輸送容量大、送電距離長、線路損耗低、占用土地少。

配電設(shè)施包括配電線路、配電所、配電變壓器等。配電網(wǎng)按照電壓等級可分為高壓配電網(wǎng)、中壓配電網(wǎng)和低壓配電網(wǎng)；按照地域服務(wù)對象可分為城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)；按照配電線路類型可分為架空配電網(wǎng)和電纜配電網(wǎng)。

一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題 1、分類：一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題

2、特點

配電網(wǎng)在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及電氣參數(shù)上都有不同于輸電網(wǎng)的特點，下面介紹配電網(wǎng)的幾個重要特點： 1)配電網(wǎng)閉環(huán)設(shè)計、開環(huán)運行，一般呈輻射狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，只有在倒換負(fù)荷或故障時才有可能出現(xiàn)暫時的閉環(huán)運行情況； 2)配電網(wǎng)的電力線路一般比輸電網(wǎng)的細(xì)，導(dǎo)致線路電阻較輸電網(wǎng)的大，則支路參數(shù)比值較大，一般在1~3之間，不滿足R<<X； 3)配電網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點基本都是PQ節(jié)點； 4)配電網(wǎng)的三相負(fù)荷不對稱問題比較突出，但在配電網(wǎng)規(guī)劃時可以不考慮三相不平衡問題。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題 2、特點一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

無功：電網(wǎng)中電力設(shè)備大多是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的，他們在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變的磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等。電源能量在通過純電感或純電容電路時并沒有能量消耗，僅在負(fù)荷與電源之間往復(fù)交換，在三相之間流動，由于這種交換功率不對外做功，因此稱為無功功率。

無功分類：

感性無功：電流矢量滯后于電壓矢量90°

容性無功：電流矢量超前于電壓矢量90°

基波無功：與電源頻率相等的無功（50HZ）

諧波無功：與電源頻率不相等的無功

一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

從物理概念來解釋感性無功功率：由于電感線圈是貯藏磁場能量的元件，當(dāng)線圈加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的磁場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及磁場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時線圈的磁場能量就將外電源供給的能量以磁場能量形式貯藏起來；當(dāng)電流減小和磁場能量減弱時，線圈把磁場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電感電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與磁場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

從物理概念來解釋容性無功功率：由于電容器是貯藏電場能量的元件，當(dāng)電容器加上交流電壓后，電壓交變時，相應(yīng)的電場能量也隨著變化。當(dāng)電壓增大，電流及電場能量也就相應(yīng)加強(qiáng)，此時電容器的電場能量就將外電源供給的能量以電場能量形式貯藏起來；當(dāng)電壓減小和電場能量減弱時，電容器把電場能量釋放并輸回到外面電路中。交流電容電路不消耗功率，電路中僅是電源能量與電場能量之間的往復(fù)轉(zhuǎn)換。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

在電力系統(tǒng)中，異步電動機(jī)和變壓器等設(shè)備要消耗大量的無功功率。這些無功功率如果不能及時地得到補(bǔ)償?shù)脑挘?/p>

會對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響:

首先，無功功率的增加會導(dǎo)致電流的增大，這不僅使設(shè)備及線路的損耗增加，

而且還會威脅到設(shè)備的安全運行；另外，電流和視在功率的增大也會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備容量的增加，同時，電力用戶的啟動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大，

這使電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行大打折扣；另外，無功儲備的不足會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平的降低。如果是沖擊性的無功功率的負(fù)載，

還會使電壓產(chǎn)生劇烈的波動，

例如電弧爐、軋鋼機(jī)等大型設(shè)備會產(chǎn)生頻繁的無功功率沖擊，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量更加惡化。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題

在電力系統(tǒng)中，異步電動機(jī)和變壓器等設(shè)備要消耗大量的無功功率。這些無功功率如果不能及時地得到補(bǔ)償?shù)脑挘?/p>

會對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行產(chǎn)生不利影響:

首先，無功功率的增加會導(dǎo)致電流的增大，這不僅使設(shè)備及線路的損耗增加，

而且還會威脅到設(shè)備的安全運行；另外，電流和視在功率的增大也會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)、變壓器及其他電氣設(shè)備容量的增加，同時，電力用戶的啟動及控制設(shè)備、測量儀表的尺寸和規(guī)格也要加大，

這使電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運行大打折扣；另外，無功儲備的不足會導(dǎo)致電網(wǎng)電壓水平的降低。如果是沖擊性的無功功率的負(fù)載，

還會使電壓產(chǎn)生劇烈的波動，

例如電弧爐、軋鋼機(jī)等大型設(shè)備會產(chǎn)生頻繁的無功功率沖擊，使電網(wǎng)的供電質(zhì)量更加惡化。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題3、無功問題在電網(wǎng)中無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗:500kV線路R:X=1：10200kV線路R:X=1：31：5一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題線路損耗在電網(wǎng)中無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗:500kV線路R:X=變壓器中的無功功率損耗變壓器中的無功功率損耗分兩部分，即勵磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。其中，勵磁支路損耗的百分值基本上等于空載電流I0的百分值，約為1％~2％；繞組漏抗中損耗；在變壓器滿載時，基本上等于短路電壓Uk的百分值，約為10％。但對多電壓級網(wǎng)絡(luò)。變壓器中的無功功率損耗就相當(dāng)可觀。以一個五級變壓的網(wǎng)絡(luò)為例：RTjXTU1N.-jBTGT一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題變壓器中的無功功率損耗變壓器中的無功功率損耗分兩部分，即勵磁由此可見，系統(tǒng)中變壓器的無功功率損耗占相當(dāng)大比例，較有功功率損耗大得多。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題由此可見，系統(tǒng)中變壓器的無功功率損耗占相當(dāng)大比例，較一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題

鑒于以上所述種種危害，如何快速有效地補(bǔ)償電力系統(tǒng)中的無功負(fù)荷，是我們相關(guān)科研人員正在研究和亟待解決的問題。一、電網(wǎng)分類、特點和無功問題二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀

無功補(bǔ)償?shù)难芯楷F(xiàn)狀主要有以下：

（1）以純電容器補(bǔ)償形式為主。

由于電容器是非常脆弱的部件，而現(xiàn)在電網(wǎng)中有大量的諧波存在，在采用純電容器形式對系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時，諧波電流經(jīng)常被放大，造成用電設(shè)備、補(bǔ)償電容器、投切開關(guān)及相關(guān)元件的損壞。

（2）以接觸器作為投切開關(guān)的方式為主。

采用接觸器作為投切電容器的開關(guān)時，響應(yīng)速度較慢，在用電設(shè)備無功變化較快且有沖擊性負(fù)載的系統(tǒng)中，不能實施有效地跟蹤補(bǔ)償；電容器投入時，會產(chǎn)生較大的涌流；電容器切除時，會產(chǎn)生較高的過電壓；電容器再次投入之前需要充分地放電。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀 無功補(bǔ)償?shù)难芯楷F(xiàn)狀主要有以下：二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀

（3）以等容循環(huán)投切的控制策略為主。

采用等容循環(huán)投切的控制策略時，分組較粗、補(bǔ)償精度較差；用電系統(tǒng)長期處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，平均功率因數(shù)低。

（4）一般采用普通型控制器。

普通型控制器的抗干擾能力差，經(jīng)常出現(xiàn)誤動作或死機(jī)現(xiàn)象，不適合或不能夠在有諧波的系統(tǒng)中工作；控制器的功能比較簡單，不能滿足先進(jìn)的補(bǔ)償系統(tǒng)的控制要求。

（5）以三相共補(bǔ)的補(bǔ)償形式為主。

在三相不平衡的負(fù)載系統(tǒng)中，不能實施有效地分相補(bǔ)償。

（6）保護(hù)措施不完善或沒有。

在補(bǔ)償設(shè)備出現(xiàn)異常時，不能實施有效的保護(hù)。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀 （3）以等容循環(huán)投切的控制策略為主。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀（7）柜體結(jié)構(gòu)。

成套裝置的制作一般采用分離元器件，柜體內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組裝工藝難度大。（8）元器件整體質(zhì)量水平不高。

由于元器件分別在不同的生產(chǎn)廠家購買，而元器件質(zhì)量水平參差不齊，各種元器件之間的參數(shù)配合不準(zhǔn)確或不合理，造成補(bǔ)償設(shè)備運行不可靠，故障率高。二、無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀（7）柜體結(jié)構(gòu)。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1、無功補(bǔ)償原理2、無功負(fù)荷和無功功率電源3、補(bǔ)償作用4、安排方式5、無功功率的平衡三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1、無功1、無功補(bǔ)償原理

有功功率、無功功率和視在功率之間關(guān)系，如下圖所示： φ角為功率因數(shù)角，其余弦cosφ是有功功率與視在功率之比即cosφ＝P/S稱作功率因數(shù)。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1、無功補(bǔ)償原理三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功

由可以看出，在有功功率P一定的情況下，用電設(shè)備的功率因數(shù)cosφ越小，則系統(tǒng)所需的無功功率Q越大。如果無功功率不是由電容器提供，則必然消耗電力系統(tǒng)的無功功率，供電線路的導(dǎo)線和變壓器的容量隨之增大。在用戶側(cè)無功補(bǔ)償能量不足的情況下，不僅增加供電投資、降低設(shè)備利用率，同時也將增加線路的損耗。

為此，《供用電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計和裝置無功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入或切除，防止無功倒送?！豆┯秒姞I業(yè)規(guī)則》中還規(guī)定用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，否則供電部門可以拒絕供電。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡 由可以看出，在有功功率P一定的情況下，用電設(shè)備的功率

因此，無論對供電部門還是用電企業(yè)，對無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償以提高功率因數(shù)，防止無功倒送，從而節(jié)約電能，提高運行質(zhì)量都具有非常重要的意義。

無功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接入同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡 因此，無論對供電部門還是用電企業(yè)，對無功功率進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償2、無功負(fù)荷和無功功率電源照明、電熱，消耗感性無功QL小。同步電動機(jī)，有勵磁繞組，通過勵磁電流的調(diào)節(jié)，可以調(diào)節(jié)其輸出無功的大小。過激運行，發(fā)QL；欠激運行，吸收QL

。在綜合負(fù)荷中比例小。異步電動機(jī)，消耗QL，在綜合負(fù)荷中比例很大。綜合負(fù)荷功率因素，0.6～0.9，滯后（感性無功）三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡2、無功負(fù)荷和無功功率電源三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排線路變壓器感性無功1~2%10%單個7%額定負(fù)載五級變壓50%多電壓級網(wǎng)絡(luò)，變壓器的無功損耗很大，遠(yuǎn)大于有功損耗三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡線路變壓器感性無功1~2%10%單個7%額定負(fù)載五級變壓50無功功率電源——發(fā)電機(jī)與并聯(lián)電容器發(fā)電機(jī)：

通過改變勵磁電流，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功，且可吸可發(fā)感性無功，不需額外投資。

PSNQNPNQ<0,吸QLQ>0,發(fā)QL并聯(lián)電容器：

QC＝BCU2

，輸出無功與電壓有關(guān)，電壓越高，輸出無功越大，不利于無功調(diào)節(jié)；只發(fā)感性無功，投資小，經(jīng)濟(jì)性好。不可連續(xù)調(diào)節(jié)，不能作為動態(tài)無功電源。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源——發(fā)電機(jī)與并聯(lián)電容器發(fā)電機(jī)：

通過改變勵磁電流無功功率電源——并聯(lián)電抗器與調(diào)相機(jī)并聯(lián)電抗器：

輸出無功與電壓有關(guān)，只發(fā)容性無功，用于超高壓、長距離、輕載線路。投資小，經(jīng)濟(jì)性好。不可連續(xù)調(diào)節(jié)，不能作為動態(tài)無功電源。

三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源——并聯(lián)電抗器與調(diào)相機(jī)并聯(lián)電抗器：

輸出無功與電調(diào)相機(jī)：

調(diào)相機(jī)實質(zhì)上是只能發(fā)無功功率的發(fā)電機(jī)。過激運行，發(fā)感性無功；欠激運行，吸收感性無功。輸出無功與U無關(guān)，可連續(xù)調(diào)節(jié)，但投資大，運行維護(hù)困難。小容量的調(diào)相機(jī)每kVA容量的投資費用也較大。故同步調(diào)相機(jī)宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設(shè)。同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡調(diào)相機(jī)：

調(diào)相機(jī)實質(zhì)上是只能發(fā)無功功率的發(fā)電機(jī)。過激運行，發(fā)調(diào)相機(jī)的優(yōu)勢在于：調(diào)相機(jī)不帶負(fù)荷即E<2U時，調(diào)相機(jī)的感性無功功率將隨其端電壓的下降而增加，而E<2U的條件則一般都可滿足。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡調(diào)相機(jī)的優(yōu)勢在于：調(diào)相機(jī)不帶負(fù)荷即E<2U時，調(diào)相機(jī)的感性無無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的類型

靜止補(bǔ)償器由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）的無功功率。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的類型靜止補(bǔ)償器無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的等值電路CLfC（a）TCR型（b）TSC型CLfCSRCSC（b）SR型不可控，限制電壓波動晶閘管代替機(jī)械開關(guān)濾波器三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的等值電路CLf無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的伏安特性TCRUminILmax0ICmaxCUI0ICUn=1n=2n=3ILSRUminIL0ICCUISR+CSCTSCTCRSR三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）的伏安特性TCRU無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點輸出無功仍然與電壓有關(guān)，但可連續(xù)快速調(diào)節(jié)，可作為動態(tài)無功電源。TCR：通過TCR

中晶閘管開關(guān)的控制，連續(xù)調(diào)節(jié)其吸收的IL；結(jié)合電容器，可吸可發(fā)IL。投資大，主要用于500kV電網(wǎng)，以提供動態(tài)無功電源。TSC：通過晶閘管開關(guān)的切換，調(diào)節(jié)其吸收的IC（即輸出IL

），可頻繁投切；只能輸出IL。用得很少。SR：根據(jù)SR的伏安特性，自動調(diào)節(jié)其吸收的IL。結(jié)合電容器，可吸可發(fā)IL。用得很少。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點輸出無功仍然與無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點無論何種形式的靜止補(bǔ)償器，它們之所以能作為無功功率電源產(chǎn)生感性無功功率，依靠的仍是其中的電容器。而電容器所能產(chǎn)生的感性無功功率則與其端電壓的平方成正比。因此，當(dāng)系統(tǒng)電壓水平過于地下，迫切需要補(bǔ)償器增加其感性無功功率輸出時，補(bǔ)償器往往無法增加，如上圖中電壓低于伏安特性拐點時。這是作為無源元件的靜止補(bǔ)償器所無法克服的缺陷。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止無功補(bǔ)償器（SVC）特點無論何種形式的無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的等值電路k：1逆變器CAak：1以電容器為電壓源，借可關(guān)斷晶閘管GTO和二極管D組成的換流器控制其交流側(cè)電壓Ua,使之與系統(tǒng)電壓Ua同相位。輸出Q與U無關(guān)，可快速連續(xù)調(diào)節(jié)感性或容性無功；投資大，技術(shù)不成熟。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的等值電路k：1逆變器CAak：無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的無功調(diào)節(jié)原理跟蹤接入點電壓相位，調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓幅值，實現(xiàn)感性或容性無功調(diào)節(jié)。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率電源

——靜止調(diào)相機(jī)的無功調(diào)節(jié)原理跟蹤接入點電壓相位3、無功補(bǔ)償作用

無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗、穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長距離輸電中提高輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無功功率。安裝并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，可限制無功功率在電網(wǎng)中的傳輸，相應(yīng)減少了線路的電壓損耗，提高了配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡3、無功補(bǔ)償作用三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功1)提高電壓質(zhì)量

把線路中電流分為有功電流Ia和無功電流Ir，則線路中的電壓損失:

式中：P—有功功率，KW Q—無功功率，Kvar U—額定電壓，KVR—線路總電阻，Ω Xl—線路感抗，Ω

因此，提高功率因數(shù)后可減少線路上傳輸?shù)臒o功功率Q，若保持有功功率不變，而R、Xl均為定值，無功功率Q越小，電壓損失越小，從而提高了電壓質(zhì)量。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡1)提高電壓質(zhì)量三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無2)提高變壓器的利用率，減少投資

功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2，提高變壓器利用率為：

由此可見，補(bǔ)償后變壓器的利用率比補(bǔ)償前提高ΔS%，可以帶更多的負(fù)荷，減少了輸變電設(shè)備的投資。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡2)提高變壓器的利用率，減少投資三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作3)減少用戶電費支出

可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰；可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，電費可相應(yīng)降低。4)提高電力網(wǎng)傳輸能力有功功率與視在功率的關(guān)系式為：

P=Scosφ

可見，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因數(shù)越高，需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫?。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡3)減少用戶電費支出三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式4、無功補(bǔ)償安排方式 1)集中補(bǔ)償：裝設(shè)在企業(yè)或地方總變電所6~35KV母線上，可減少高壓線路的無功損耗，而且能提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

2)分散補(bǔ)償：裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間或村鎮(zhèn)終端變、配電所的高壓或低壓母線上。這種方式與集中補(bǔ)償有相同的優(yōu)點，但無功容量較小，效果較明顯。 3)就地補(bǔ)償：裝設(shè)在異步電動機(jī)或電感性用電設(shè)備附近，就地進(jìn)行補(bǔ)償。這種方式既能提高用電設(shè)備供電回路的功率因數(shù)，又能改變用電設(shè)備的電壓質(zhì)量。

無功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能只是降低了補(bǔ)償點至發(fā)電機(jī)之間的供電損耗，所以高壓側(cè)的無功補(bǔ)償不能減少低壓網(wǎng)側(cè)的損耗，也不能使低壓供電變壓器的利用率提高。根據(jù)最佳補(bǔ)償理論，就地補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效果最為顯著。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡4、無功補(bǔ)償安排方式三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功功率平衡無功功率電源：QGC＝QG∑＋QC∑

QG∑

：發(fā)電機(jī)的無功功率；

QC∑

：無功補(bǔ)償設(shè)備的無功功率。無功功率損耗：QL＝QLT∑＋ΔQL∑＋ΔQB∑QLT∑

：變壓器的無功功率損耗

ΔQL∑：線路電抗的無功功率損耗

ΔQB∑

：線路電納的無功功率損耗。

5、無功功率的平衡

三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡無功功率平衡無功功率電源：QGC＝QG∑＋QC∑5、無功功率總之，無功平衡是一個比有功平衡更復(fù)雜的問題。一方面，不僅要考慮總的無功功率平衡還要考慮分地區(qū)的無功平衡，還要計及超高壓線路充電功率、網(wǎng)損、線路改造、投運、新變壓器投運及大用戶各種對無功平衡的影響。

一般無功功率按照就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。小容量的、分散的無功補(bǔ)償可采用靜電電容器；大容量的配置在系統(tǒng)中樞點的無功補(bǔ)償則宜采用同步調(diào)相機(jī)或SVC。三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡總之，無功平衡是一個比有功平衡更復(fù)雜的問題。一方面，不僅要三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡三、無功補(bǔ)償原理、設(shè)備、作用、安排方式和無功平功率衡四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償1、背景2、串聯(lián)補(bǔ)償原理3、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化模型4、配電網(wǎng)串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化算法5、串聯(lián)電容補(bǔ)償作用四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償1、背景2、串聯(lián)補(bǔ)償原理3、配電網(wǎng)串聯(lián)1、背景

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用電量不斷增長。通過城鄉(xiāng)電網(wǎng)的改造，配電網(wǎng)建設(shè)較以往有了較大的提高，但仍有一些配電網(wǎng)存在末端電壓偏低的問題。這一現(xiàn)象在農(nóng)村電網(wǎng)中尤為突出，因此農(nóng)村配網(wǎng)末端電壓偏低問題是新農(nóng)村建設(shè)進(jìn)程中迫切需要解決的問題。

傳統(tǒng)改善配網(wǎng)電壓質(zhì)量的措施有改變變壓器分接頭、更換大線徑導(dǎo)線和采用分散式并聯(lián)無功補(bǔ)償。其中，第一種方法最為常用，但該方法可調(diào)范圍小，不能解決整條長線路的電壓問題；第二種方法的投資費用高且回收效益低，不適合解決配網(wǎng)低電壓這一普遍性的問題；第三種方法采用的并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置往往數(shù)量多，維護(hù)量大，開關(guān)動作頻繁，噪聲大，響應(yīng)速度慢，而且往往會引起“重載時電壓低、輕載時電壓高”的問題。四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償1、背景四、配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償

串聯(lián)電容補(bǔ)償在電力系統(tǒng)中應(yīng)用于提高高壓系統(tǒng)的穩(wěn)定中，對電壓調(diào)整也有較好的效果較，但存在使系統(tǒng)可能發(fā)生次同步諧振問題。對于中低壓配電系統(tǒng)來說，由于配電網(wǎng)與火電廠的電氣距離非常遠(yuǎn)，補(bǔ)償容量相對發(fā)電機(jī)容量