功率因数补偿课件

功率因数补偿

XXXX.二0一X年X月功率因数补偿XXXX.二0一X年X月目录目录1功率因数一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数一、功率因数与无功功率的相互关系一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数视在功率：

即交流电压和交流电流的乘积。用公式表示为：S=UI。式中，S是额定输出功率，单位是VA(伏安);U是额定输出电压，单位是V，如220V、380V等;I是额定输出电流，单位是A。包括两部分：有功功率(P)和无功功率(Q)。视在功率一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数视在功率：视在功率无功功率有功功率一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数视在功率无功功率有功功率一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数视一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数负载分类一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数负载分类一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数阻性负载感性负载容性负载一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数阻性负载感性负载容一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数电力系统一、功率因数与无功功率的相互关系1功率因数电力系一、功率因数与无功功率的相互关系2无功功率无功功率：在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。无功功率：从发电机和高压输电线供给的无功功率，远远满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。一、功率因数与无功功率的相互关系2无功功率无功功率：在正常情一、功率因数与无功功率的相互关系2无功功率冷藏车

假设有一辆冷藏车，冷藏车的发动机功率为180KW，但车上的冷冻柜要消耗发动机40KW的功率用来制冷。因此发动机只有140KW的剩余来拉货物。概念理解

发动机功率有180KW，相当于视在功率，但用来拉货的功率只有140KW,这部分为有功功率，而另外的40KW虽然没有拉货物，但是它是为了起到冷冻作用而必须存在的，有了它才能是一辆冷藏车，这部分就是无功功率（要区分无用功和无功功率）。概念理解

一、功率因数与无功功率的相互关系2无功功率冷藏车一、功率因数与无功功率的相互关系0.550.100.20.30.40.50.60.70.80.91

降低发电机有功功率的输出。不良影响1

视在功率一定时，增加无功功率就要降低输、变电设备的供电能力。不良影响2

电网内无功功率的流动会造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。不良影响3

系统缺乏无功功率时就会造成低功率因数运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。不良影响42无功功率一、功率因数与无功功率的相互关系0.550.100.20.3

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：P=U×Icosφ，其中的φ指的是电压和电流的相位差。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。

相互关系一、功率因数与无功功率的相互关系3相互关系相互关系一、功率因数与无功功率的相互关系3相互关二、提高功率因数的意义与方法1分类说明自然功率因数是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数，或者说用电设备本身所具有的功率因数。自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质，电阻性负荷的功率因数较高，等于1，而电感性负荷的功率因数比较低，都小于1。瞬时功率因数是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数。瞬时功率因数是随着用电设备的类型、负荷的大小和电压的高低而时刻在变化。加权平均功率因数是指在一定时间段内功率因数的平均值。二、提高功率因数的意义与方法1分类说明自然功率因数是指用电设二、提高功率因数的意义与方法2提高目的

由于感性、容性或非线性负荷的存在，导致系统存在无功功率，从而导致有功功率不等于视在功率，三者之间关系如下：S=P+Q，S为视在功率，P为有功功率，Q为无功功率。三者的单位分别为VA（或kVA），W（或kW），var（或kvar）。如果kvar的值为零的话，kVA就会与kW相等，那么供电局发出来的1kVA的电就等于用户1kW的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制。就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.9～1之间，低于0.9时需要接受处罚。提高目的二、提高功率因数的意义与方法2提高目的由于感性电力系统二、提高功率因数的意义与方法3提高意义OK4.可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。1.节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支；提高企业用电设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。

2.提高用电（电压）质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，有利于安全生产。3.通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。电力系统二、提高功率因数的意义与方法3提高二、提高功率因数的意义与方法4提高举例将1000kVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时：补偿前：1000×0.8=800kW补偿后：1000×0.98=980kW同样一台1000kVA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180kW的负载。1000kVA变压器负载负载负载负载负载负载180kW二、提高功率因数的意义与方法4提高举例将1000kVA变压器二、提高功率因数的意义与方法5提高目标0.100.20.30.40.50.60.70.80.910.80适用于100千伏安（千瓦）及以上的农业用电。0.80标准

0.85标准

适用于100千伏安（千瓦）及以上的其他工业用户、非工业用户、非居民照明用户、商业用户、临时用电户和100千伏安（千瓦）及以上的电力排灌站、趸售用户。0.90标准

适用于160千伏安以上的高压供电工业用户，装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200千伏安及以上的高压供电电力排灌站。二、提高功率因数的意义与方法5提高目标0.100.20.30二、提高功率因数的意义与方法5提高举例

功率因数达不到国家规定的用户，相对地就是在消耗供电局电网的资源，所以这也是为什么功率因数是一个法规的限制(贵州省物价局114号文)。供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其加收一部分电费，这部分加收的电费称为力率电费。

根据用户功率因数的水平高低减收或增收的电费。功率因数用户专变二、提高功率因数的意义与方法5提高举例功率因数采用人工补偿无功功率提高自然功率因数提高方法二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法一方法二采用人工补偿提高自然功率因数提高方法二、提高功率因数的意义与二、提高功率因数的意义与方法7提高方法1.1因此正确选用异步电动机,使其额定容量与所带负载相配合,容量选择不宜过大，减少电动机无功消耗，在选型方面,要注意选用节能型,淘汰高能耗的电动机,并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求,选用不同的型号。

1.4调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。1.5改善配电线路布局，尽量减小用电设备与电源的距离，避免线路曲折迂回。

1.3根据负荷选用相匹配的变压器，电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济,一般应在60%—70%比较合适，电力变压器一般不宜作轻载运行。当电力变压器负荷率小于30%时,应当更换成容量较小的变压器。1.2对平均负荷小于其额定容量40%左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。方法一：提高自然功率因数二、提高功率因数的意义与方法7提高方法1.1因此正确选用异步二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无功功率2.1采用并联电力电容器补偿无功功率。2.2采用同步电动机补偿无功功率。2.2采用同步调相机补偿无功功率。二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无功功率2.1采用并联电力电容器补偿无功功率。2.1.1低压个别补偿（分散就地补偿）

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(即开关)。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点；缺点是电容器利用率低。二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无二、提高功率因数的意义与方法7提高方法

低压个别补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法低压个别补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无功功率2.1采用并联电力电容器补偿无功功率。2.1.2低压分组补偿（低压集中补偿）

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。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是无功补偿中常用的手段；较为兼顾（比较折中）。

二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无二、提高功率因数的意义与方法7提高方法

低压集中补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法低压集中补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法

低压集中补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法低压集中补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无功功率2.1采用并联电力电容器补偿无功功率。2.1.3高压集中补偿

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。

适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。

缺点是不能减少用户内部配电网络的无功负荷。二、提高功率因数的意义与方法7提高方法方法二：采用人工补偿无二、提高功率因数的意义与方法7提高方法

高压集中补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法高压集中补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法

高压集中补偿（图示）二、提高功率因数的意义与方法7提高方法高压集中补偿（图示）7提高方法二、提高功率因数的意义与方法7提高方法二、提高功率因数的意义与方法三、功率因数的计算1计算公式有功功率与视在功率之比，功率因数总是小于或等于1。三、功率因数的计算1计算公式有功功率与视在功率之比，功率因数三、功率因数的计算1计算公式力率电费的标准计算公式三、功率因数的计算1计算公式力率电费的标准计算公式三、功率因数的计算2计算举例

某冶炼厂在供电部门10kV配电线路上接用S11—500kVA变压器一台，计量点在高压侧，按变压器容量计收基本电费，5月抄见有功电量103226kWh，无功电量42140kVarh，另经供电企业允许，该厂向一村居民用电转供电，转供容量100kW，5月抄见有功电量9087kWh，请计算该冶炼厂5月基本电费和力率调整电费？(假设工业电度电价为0.4549元／kWh，基本电费电价为30元/(kWh.月)

解答

问题（1）基本电费=（500-100）×30=12000元（2）（3）计费有功定量=103226-9087=94139kWh（4）电度电费=94139×0.4549=42823.83元（5）查表得该户力调系数为-0.15%，力调电费=（12000+42823.83）×（-0.15%）=-82.24元三、功率因数的计算2计算举例某冶炼厂在供电部门10k三、功率因数的计算3计算工具三、功率因数的计算3计算工具四、无功补偿的配置原则1国家标准国家标准全面规划、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，以低压补偿为主的原则，实行分级补偿，实现无功动态就地平衡，满足降损和调压的需要。电力系统配置的无功补偿装置应能保证在系统有功负荷高峰和低谷运行方式下分（电压）层和分（供电）区的无功平衡。分（电压)层无功平衡的重点是：220kV及以上电压等级层面的无功平衡；分（供电）区就地平衡的重点是110kV及以下配电系统的无功平衡。1.无功就地平衡

2.分（电压）层和分（供电）区的无功平衡各级电网应避免通过输电线路远距离输送无功电力。500(330)kV电压等级系统与下一级系统之间不应有大量的无功电力交换。500(330)kV电压等级超高压输电线路的充电功率应按照就地补偿的原则采用高、低压并联电抗器基本予以补偿。3.避免无功交换四、无功补偿的配置原则1国家标准国家标准全面规划、合理布局、四、无功补偿的配置原则1国家标准国家标准全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡。受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35～220kV变电站，在主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于095，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。4.受端无功备用5.避免系统谐波放大与无功电力穿越变压器对于大量采用10～220kV电缆线路的城市电网．在新建110kV及以上电压等级的变电站时，应根据电缆进、出线情况在相关变电站分散配置适当容量的感性无功补偿装置。6.电缆线路配置适当容量的感性无功四、无功补偿的配置原则1国家标准国家标准全面规划、合理布局、四、无功补偿的配置原则1国家标准国家标准全面规划、合理布局、分级补偿、就地平衡。受端系统应有足够的无功备用容量。当受端系统存在电压稳定问题时，应通过技术经济比较，考虑在受端系统的枢纽变电站配置动态无功补偿装置。各电压等级的变电站应结合电网规划和电源建设，合理配置适当规模、类型的无功补偿装置。所装设的无功补偿装置应不引起系统谐波明显放大，并应避免大量的无功电力穿越变压器。35～220kV变电站，在主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数应不低于095，在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。7.主变运行参数的采集、测量8.足够的事故备用无功容量和调压能力电力用户应根据其负荷性质采用适当的无功补偿方式和容量。在任何情况下，不应向电网反送无功电力，并保证在电网负荷高峰时不从电网吸收无功电力。9.用户不应向电网吸收无功、反送无功四、无功补偿的配置原则1国家标准国家标准全面规划、合理布局、四、无功补偿的配置原则2基本原则一、集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主。二、调节补偿与固定补偿相结合，以固定补偿为主。三、高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。四、无功补偿的配置原则2基本原则一、集中补偿与分散补偿相结合四、无功补偿的配置原则3变电站补偿35～110kV变电站：无功补偿装置以补偿变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量按主变压器容量的10%～30%配置，井满足35～110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95。四、无功补偿的配置原则3变电站补偿35～110kV变电站：四、无功补偿的配置原则3变电站补偿35～110kV变电站：

110kv变电站的单台主变压器容量为40MV·A及以上时．每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。

110kv变电站无功补偿装置的单组容量不宜大于6Mvar，35kV变电站无功补偿装置的单组容量不宜大于3Mvar，单组容量的选择还应考虑变电站负荷较小时无功补偿的需要。新建110kV变电站时，应根据电缆进出线情况配置适当容量的感性无功补偿装置。四、无功补偿的配置原则3变电站补偿35～110kV变电站：四、无功补偿的配置原则4配网补偿10kV配网：以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压侧补偿为辅。配电变压器的无功补偿装置可按变压器最大负载率为75%，负荷自然功率因数为0.85考虑，补偿到变压器最大负荷时其高压侧功率因数不低于0.95，或按照变压器容量的20%～40#进行配置。四、无功补偿的配置原则4配网补偿10kV配网：四、无功补偿的配置原则4配网补偿10kV线路：用电负荷是变化的，峰谷规律亦很难把握。且受气候、温度、季节、假期、用户特点等因素影响，不但按时变、按日变，而且按周变、按年变，又是以天为单位不断起伏的，具有较大的周期性、连续性，偶尔也会出现大的变动。如采用固定补偿方式，势必会出现高峰时欠补偿，低谷时过补偿，造成倒送。无论哪种补偿，其降损和改善电压质量的效果欠佳。实践证明：只有根据系统电压、无功需量和功率因数自动跟踪补偿方式，才能取得理想的效果。四、无功补偿的配置原则4配网补偿10kV线路：四、无功补偿的配置原则5配网10千伏线路补偿

第一步沿负荷最大、线路最长的方向，将线路简化成无分枝主线或仅有两分枝主线。

第二步确定最大无功总负荷∑Q可从配网监测仪中读取或通过用电总报装量推算。

第三步当线路为无分枝主线时，最佳配置容量QC=2/3∑Q。最佳安装地点为主线2/3∑Q无功负荷分布处，而不是主线线路长度的2/3处。四、无功补偿的配置原则5配网10千伏线路补偿第一步沿负荷最四、无功补偿的配置原则

第四步当线路为有分枝主线时，首先确定各段的无功负荷，然后把有分枝主线等效转换成两条无分枝主线，按无分枝主线分别确定最优补偿容量和最佳位置。

第五步当线路中有较大的集中负荷时（一般占到总负荷的30%～40%以上），即在该负荷点单独装设补偿装置，容量不超过该点的最大无功负荷。其余线段按无分枝线路确定补偿方案。5配网10千伏线路补偿四、无功补偿的配置原则第四步当线路为有分枝主线时，首先确定四、无功补偿的配置原则5配网10千伏线路补偿1.单投单切无功自动补偿装置

单投单切，指一台开关，接一组补偿电容器，也称为单组动态补偿。比较适合线路无功量相对稳定的单级阶梯式变化情况，补偿容量不宜过大，一般适用于线路无功缺额在450kvar以下，电容器配置在60~70，即300kvar及以下。四、无功补偿的配置原则5配网10千伏线路补偿1.单投单切无功四、无功补偿的配置原则5配网10千伏线路补偿2.单投单切自动固定补偿（一静一动）

当电容器退出运行时，补偿容量为零，而此时线路上往往还存在一定的无功缺额。因此，出现了增加一组电容器长期接于线路上，即固定补偿，在此基础上再叠加一组动态补偿。对此，称为固补加动补。

这种方式在技术上没有提升，适合线路长期存在着一稳定的无功负荷、又有一定的无功量叠加起伏的情况。由于线路情况的复杂性，其电容量的准确选定并不容易，尤其是固补部分，往往要留有充分的余量以免过补它在形式上做到了两级补偿，但仍然是单级动态补偿。它与后面介绍的双投双切方式有本质的不同，在选用时往往容易混淆。四、无功补偿的配置原则5配网10千伏线路补偿2.单投单切自动四、无功补偿的配置原则5配网10千伏线路补偿双投双切(二动)双投双切，指2台开关，各接一组补偿电容器，共2组电容器，根据需要和指令分别动作，也称为两组动态补偿，或循环动态补偿。双投双切(二动)适应线路无功缺额较大、无功起伏变化多阶梯的情况，在技术上又提升了一个档次。由两组电容器、两组开关、电压互感器，电流互感器及控制器等组成，其补偿量可达线路无功缺额的80以上。控制器功能更强，对数据运算和判定执行能力要求更高。双