并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償?shù)呐渲梅椒?一)
寧夏電力局 馬 永 寧
前言
采用力電容器并聯(lián)補(bǔ)償電網(wǎng)的無功負(fù)荷，由于具有單位投資少、電能損耗小、維護(hù)簡單、
搬遷方便等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。但是，目前采用的配置原則，大多用限定
功率因數(shù)法或由經(jīng)驗(yàn)決定。這種方法雖然簡單易行，但經(jīng)濟(jì)效果卻不是最合理的。
本文將從并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償裝置(以后簡稱補(bǔ)償裝置)的改善電壓和降低線損這兩個
主要作用出發(fā)，通過理論分析來決定補(bǔ)償容量的配置和補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)的選擇，以求得最大經(jīng)濟(jì)效
益。這樣做，雖然增加了計(jì)算工作量，但其經(jīng)濟(jì)效益是相當(dāng)可觀的。
本文著重解決三個問題：一是區(qū)域性補(bǔ)償容量如何確定；二是補(bǔ)償容量如何在配電母線
和配電線路上分配；三是在配電線路上如何選擇補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)。
第一章 區(qū)域性補(bǔ)償容量的確定
1．1 概 述
決定一個供電區(qū)域的補(bǔ)償容量，是進(jìn)行無功補(bǔ)償規(guī)劃和安排年度計(jì)劃的重要依據(jù)。這里
所說的“供電區(qū)域”是指一個35KV及以上的變電站供電的配電網(wǎng)。
本章將介紹兩種計(jì)算方法：一種是我國目前常用的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)法；另一種是陳德裕同
志于1977年提出的經(jīng)濟(jì)傳輸無功負(fù)荷法。前者計(jì)算簡單、結(jié)果明確，但是因?yàn)楹雎砸蛩剌^
多，經(jīng)濟(jì)效益差，適合于作為規(guī)劃設(shè)計(jì)的粗略估算；后者雖然計(jì)算繁瑣，但配置合理，經(jīng)濟(jì)
效益高，應(yīng)作為安排年度無功補(bǔ)償計(jì)劃的依據(jù)。
上列兩種計(jì)算方法，都是從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)來計(jì)算無功補(bǔ)償容量的，沒有考慮電壓水平的
要求。因?yàn)?，解決電壓水平問題，除無功補(bǔ)償外，主要應(yīng)從改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來解決，此外還可
以選擇變壓器分接電壓、帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器、串聯(lián)補(bǔ)償?shù)仁侄谓鉀Q電壓水平習(xí)題。
5 1·2 用經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)法計(jì)算區(qū)域補(bǔ)償容量
本方法是根據(jù)供電區(qū)域至電源的電氣距離和發(fā)電成本不同，采用不同的功率因數(shù)要求。
電氣距離分為三類七級，第一類負(fù)荷為發(fā)電廠直配負(fù)荷，按距離又分為五級；第二類負(fù)荷為
經(jīng)過一次升壓和一次降壓的負(fù)荷；第三類負(fù)荷為經(jīng)過一次升壓和兩次降壓的負(fù)荷。如圖1·1
所示為各類負(fù)荷示意圖。各類負(fù)荷在不同發(fā)電成本時的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)如表1·1(見32頁)所
列。
補(bǔ)償容量則按下式計(jì)算：式中：P——有功負(fù)荷；
cos ——現(xiàn)有負(fù)荷的實(shí)際功率因數(shù)；
1
cos ——按表1·1查得的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)。
2
各類負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)1·3 經(jīng)濟(jì)傳輸無功負(fù)荷計(jì)算原理
在電網(wǎng)中增裝無功補(bǔ)償后，能抵銷一部分無功負(fù)荷，使電源送來的無功負(fù)荷減少，線損
功率也隨之減少。每增加單位補(bǔ)償容量能減少的線損功率稱為無功補(bǔ)償?shù)摹敖?jīng)濟(jì)當(dāng)量”。由
于線損功率減少而節(jié)約的價值，減去無功補(bǔ)償本身所增加的運(yùn)行費(fèi)用之后，其剩余價值如果
正好能在規(guī)定的年限內(nèi)抵償無功補(bǔ)償?shù)某跬顿Y，則這個相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量稱為“臨界經(jīng)濟(jì)當(dāng)
量”。
電網(wǎng)中不同點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量是不同的，某一點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量則是隨著該點(diǎn)的無功負(fù)荷增長而
增加。因此，經(jīng)濟(jì)當(dāng)量為臨時經(jīng)濟(jì)當(dāng)量時的無功負(fù)荷，便稱為該點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)傳輸無功負(fù)荷，或
簡稱經(jīng)濟(jì)負(fù)荷。把超過經(jīng)濟(jì)負(fù)荷的那部分無功負(fù)荷補(bǔ)償?shù)?，在?jīng)濟(jì)上是合算的；而如果實(shí)際
無功負(fù)荷低于經(jīng)濟(jì)負(fù)荷，則沒有必要進(jìn)行無功補(bǔ)償。因此，計(jì)算無功補(bǔ)償配置容量便成為計(jì)
算經(jīng)濟(jì)負(fù)荷。
一、基本原理
圖 1·2 表示由一個電廠經(jīng)一條線路向一個負(fù)荷供電的最簡電網(wǎng)，線損功率如下式
式中：P和Q為通過線路的有功和無功功率，R為線路電阻，U為線路電壓。
線損功率對無功負(fù)荷的微增率(即該負(fù)荷點(diǎn)的無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量)為：
|式中：C 2為無功補(bǔ)償單位容量投資值， 為年折舊率， 為投資的回收率， 為
單的電能損耗。
這里 Q 為用年平均無功負(fù)荷表示的經(jīng)濟(jì)傳輸無功負(fù)荷。如果用一個直流網(wǎng)絡(luò)圖示式
(1．9)，則如圖 1·3 所示， 圖中： E＝ 為直流電源“電勢”， 則相當(dāng)
于流過電阻R的“電流”。圖1·3 圖1·2的等值計(jì)算電路
但是，實(shí)際電網(wǎng)的接線是很復(fù)雜的，下面將分別敘述各種電網(wǎng)結(jié)構(gòu)時的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷的計(jì)算
方法。從上面所述的計(jì)算原理可知，由于有功負(fù)荷不能“補(bǔ)償”，線路的電抗不會產(chǎn)生有功
損耗，因此在下述的計(jì)算中可予忽略。
二、具有兩個及以上分支的電網(wǎng)。
圖1·4所示有幾個分支的電網(wǎng)，為計(jì)算第i分支的無功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量如下式；
式中：Q ＝Q—Q 為除i支路外其余支路的無功功負(fù)荷。
S i
將(1·10)式變換一下，令m＝m ，則Q 即為該支路的經(jīng)濟(jì)傳輸無功負(fù)荷。
i o i
式(1·11)可用圖1·5來表示，因此圖1·5可作為帶分支電網(wǎng)計(jì)算經(jīng)濟(jì)負(fù)荷的圖解法。三、具有兩個及以上的電源。
圖1·6表示兩個電源的電網(wǎng)。如果電源的無功出力是無限的則無功負(fù)荷在兩個分支的
分配，應(yīng)遵循線損最小的原則，不難求得：無功負(fù)荷應(yīng)與其電阻成反比分配。同理，三個以上電源時，亦可用類似的方法圖解。
四、縣有恒定的無功負(fù)荷分支線。
在實(shí)際電網(wǎng)中，某些分支的無功負(fù)荷，比計(jì)算的經(jīng)濟(jì)負(fù)荷還要??；對用戶專用線只要
求其保證一定的功率因數(shù)。因此，這些分支稱為不補(bǔ)償分支。如圖1·8所示。
負(fù)荷Q 的經(jīng)濟(jì)當(dāng)量為：
2式（1·16）可用1·9的等值電路圖解，其中不補(bǔ)償負(fù)荷Q 可看作恒流負(fù)荷，Q 即為
1 2
所求之經(jīng)濟(jì)負(fù)荷。
五、具有恒定的無功電源。
實(shí)際電網(wǎng)中，已經(jīng)設(shè)置的無功補(bǔ)償裝置，可以用來抵銷無功負(fù)荷，也可作為恒定的無
功電源對待；有時，根據(jù)無功負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配需要某個電廠供應(yīng)的無功出力，超過發(fā)電廠的可
能出力時，則該電廠的無功出力可作為恒定的無功電源對待。
如圖1·10中，Q 為發(fā)電機(jī)最大無功出力，Q 為已裝無功補(bǔ)償容量。根據(jù)無功電力平
F B
衡關(guān)系，顯然有：
式（1·20）可用圖 1·11 的等值電路來圖解。圖中，Q 和 Q 是恒流電源(注意 Q 的
F B B方向與圖1·9中的恒流負(fù)荷是相反的)。
1·4經(jīng)濟(jì)傳輸無功負(fù)荷的計(jì)算方法
實(shí)際電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)是很復(fù)雜的，變電站和輸電線路少則幾十座(條)，多則幾百座(條)。因
此，要精確計(jì)算經(jīng)濟(jì)傳輸無功負(fù)荷是一件很繁雜的工作。但是，我們的計(jì)算目的是確定區(qū)域
補(bǔ)償容量，精度要求不高。因此，可作必要的簡化。例如，如果忽略發(fā)電機(jī)和升壓變壓器的
電阻，則可把電源的每一條直配線當(dāng)作一個電網(wǎng)來單獨(dú)計(jì)算。也就是把電網(wǎng)切成若干塊，每
塊的結(jié)構(gòu)便簡單多了。計(jì)算程序和方法如下，
一、畫出等值計(jì)算電路。
根據(jù)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)按選定的計(jì)算電壓等級畫出網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖，對于發(fā)電機(jī)、雙卷變壓器、電抗
器、線路可用一個電阻表示；對于三卷變壓器用三個接成丫的電阻表示。
按上節(jié)所述的方法．，將網(wǎng)絡(luò)圖化為等值計(jì)算電路。將所有電源側(cè)和所有負(fù)荷側(cè)各自聯(lián)
結(jié)起來接到“電勢源”上。
二、計(jì)算電路中各元件參數(shù)。
1電勢源： E= (1.21)
式中：m 為臨界經(jīng)濟(jì)當(dāng)量按式（1·8）計(jì)算；U為所選擇的計(jì)算電壓。
o
2．恒定無功出力，有下列三種。
（1）已有無功補(bǔ)償裝置：
式中：Q 為無功補(bǔ)償裝置容量,T 為年運(yùn)行時間 。
B S(2)發(fā)電機(jī)或調(diào)相機(jī)當(dāng)無功出力不能滿足需要而作恒流出力對待時。

您好！并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償是一種電力系統(tǒng)管理技術(shù)，主要用于提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少輸電線路中的無用損耗，并改善設(shè)備運(yùn)行效率。以下是配置并聯(lián)電容器的一些基本方法： 1. **需求分析**：首先，需要確定您的電力系統(tǒng)中實(shí)際的無功需求，這通常取決于您的負(fù)載類型（如電動機(jī)、照明等）、設(shè)備容量和運(yùn)行工況。 2. **選擇合適的電容器**：選擇電容器時要考慮其額定電壓、容量（無功功率）、耐壓等級以及頻率響應(yīng)特性。電容器容量應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要計(jì)算得出，一般使用公式Q = K*V*Icosφ，其中Q為無功功率，K為補(bǔ)償系數(shù)。 3. **組態(tài)設(shè)計(jì)**：并聯(lián)電容器可以單臺使用，也可以組成串聯(lián)或并聯(lián)的補(bǔ)償裝置，如成組的電容器柜。設(shè)計(jì)時要考慮補(bǔ)償方式（全補(bǔ)償、半補(bǔ)償或過補(bǔ)償），以達(dá)到最佳的功率因數(shù)。 4. **安裝位置**：通常將電容器安裝在靠近負(fù)荷的地方，如變壓器低壓側(cè)，這樣可以減少線路中的無功流動，提高補(bǔ)償效果。 5. **監(jiān)控與控制**：安裝智能電容器管理系統(tǒng)，以便實(shí)時監(jiān)測電容器的工作狀態(tài)，避免過載或過補(bǔ)償導(dǎo)致的問題，并根據(jù)電網(wǎng)需求進(jìn)行自動調(diào)整。 6. **定期維護(hù)**：確保電容器的清潔，檢查絕緣性能和連接線的可靠性，防止因故障導(dǎo)致的補(bǔ)償效果下降。 希望以上信息對您有所幫助，如果您有更具體的問題或者需要詳細(xì)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，請隨時告訴我。