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1、什么是無(wú)功功率？對無(wú)功功率的認識。

答：無(wú)功功率是一交換功率的幅值，反映了內部與外部交換能量的能力大小，即電源與電感與電容之間能量交換的最大值。

（1） 電力網(wǎng)在運行時(shí)，電源供給的無(wú)功功率是用來(lái)在電氣設備中建立和維持磁場(chǎng)，進(jìn)行能量的交換的，它為能量的輸送、轉換創(chuàng )造了必須的條件。沒(méi)有它，變壓器就不能變壓和輸送電能，沒(méi)有它，電動(dòng)機的旋轉磁場(chǎng)就建立不起來(lái)，電動(dòng)機就旋轉。

（2） 由于無(wú)功電力不直接做實(shí)際消耗之功，他僅完成電磁能量的相互轉換，反映出交流電流電路中的電感、電容和電源之間進(jìn)行能量交換的規模，因而也就不消耗燃料或水能。

（3） 無(wú)功功率和有功功率是密切相關(guān)的，輸送有功電力時(shí)需要消耗無(wú)功功率，輸送無(wú)功功率時(shí)需要消耗有功功率，無(wú)功功率和有功功率都是通過(guò)電流傳輸的，導體中的電流成分既包括無(wú)功成分，也包括有功成分。這個(gè)電流通過(guò)導體的電阻和電抗時(shí)，就會(huì )造成無(wú)功損耗和有功損耗，還會(huì )造成電壓降落，直接影響電力網(wǎng)的經(jīng)濟安全運行。

（4） 電力系統中的無(wú)功損耗包括變壓器的無(wú)功損耗：勵磁損耗和繞組中的損耗，以及電力線(xiàn)路的無(wú)功損耗：并聯(lián)電納和串聯(lián)電抗。

2、電力網(wǎng)中為什么要進(jìn)行無(wú)功補償？

答：在電力系統中，如變壓器、電動(dòng)機等許多工作時(shí)需要勵磁的設備都需要從電力系統中吸收感性無(wú)功功率來(lái)勵磁工作的，還有輸電線(xiàn)路具有分布電容，在電壓下將產(chǎn)生容性無(wú)功功率，也就是說(shuō)線(xiàn)路要吸收感性無(wú)功。在電力系統中，發(fā)電機是唯一的有功電源，也是為基本的無(wú)功電源。如果我們只依靠發(fā)電機來(lái)提供無(wú)功功率的話(huà)，電力系統中之間由于無(wú)功功率不斷地來(lái)回地交換會(huì )引起發(fā)電、輸電及供配電設備上的電壓損耗及功率損失，況且發(fā)電機發(fā)出的所有功率等于有功功率與無(wú)功功率的矢量和，提供的無(wú)功功率多時(shí)，提供的有功功率就少了，這種運行方式也是很不經(jīng)濟的。假如系統會(huì )用這種方式運行，由于各種變壓器、電動(dòng)機等感性無(wú)功負荷離發(fā)電機太遠，無(wú)功功率不斷地在這些點(diǎn)之間來(lái)回地進(jìn)行流動(dòng)，會(huì )導致線(xiàn)損增大此時(shí)還會(huì )增加發(fā)電機、變壓器及其他電器設備和導線(xiàn)的容量，還會(huì )使用戶(hù)選擇控制、測量的規格加大。何況上述運行方式下，提供的無(wú)功功率是很有限的，對于整個(gè)電力系統來(lái)說(shuō)，對我功功率的需求是很大的。當無(wú)功功率不足時(shí)，會(huì )使線(xiàn)路及變壓器的壓降增大，如果是沖擊性無(wú)功功率負載，會(huì )產(chǎn)生電壓劇烈波動(dòng)，使供電質(zhì)量嚴重降低。比如電弧爐、軋鋼機等設備會(huì )頻繁的無(wú)功功率沖擊，會(huì )使電網(wǎng)電壓劇烈波動(dòng)，甚至是同一電網(wǎng)上的用戶(hù)無(wú)法正常工作。當電壓降落時(shí)，會(huì )對許多設備的使用產(chǎn)生不良影響。比如降落過(guò)多，電動(dòng)機可能停止運轉，或不能啟動(dòng)。電壓降低，電動(dòng)機電流將顯著(zhù)增大，繞組溫度升高，嚴重情況下會(huì )使電動(dòng)機燒毀。

3、如何進(jìn)行無(wú)功補償？

答：電容電路與電感電路相似，在電容元件與電源之間也有無(wú)功功率在進(jìn)行交換，只是時(shí)間上差半個(gè)周期，即當電感電路從電源吸收能量的半個(gè)周期，恰為電容放電過(guò)程，另半個(gè)周期則是電感元件向電源送還能量，而電容電路恰為充電過(guò)程。將電容與電感并聯(lián)起來(lái)，電容元件就可以取代電源，與電感進(jìn)行這部分無(wú)功功率的交換。交流電源是必須有的，它是提供有功功率的。其實(shí)無(wú)功功率也是很難做到完全補償的。

注釋?zhuān)航^大部分電氣設備的等效電路可看作電阻R與電感L串聯(lián)的電路。

4、電力網(wǎng)采取的無(wú)功補償方式都有哪些？

答：電力網(wǎng)常用的無(wú)功補償方式包括：集中補償方式、分散就地補償方式和單機就地補償方式。

a) 將補償電容器直接接在變電所的高壓或低壓母線(xiàn)上，對該變電所供電范圍內的無(wú)功功率進(jìn)行補償，成為集中補償方式。

電容器集中裝設在企業(yè)或地方總降壓變電所的6~10kV母線(xiàn)上，用來(lái)提高整個(gè)變電所的功率因數，使該變電所的供電范圍內無(wú)功功率基本平衡?？梢詼p少高壓線(xiàn)路的無(wú)功損耗，而且能夠提高本變電所的供電電壓質(zhì)量。

b) 將電容器接在車(chē)間動(dòng)力箱母線(xiàn)上，對附近的電動(dòng)機等無(wú)功負荷進(jìn)行無(wú)功補償，相對于在總配電房的集中補償而言，稱(chēng)為分散就地補償。

適用于高壓配電裝置或低壓動(dòng)力裝置配電箱附近有比較密集的電動(dòng)機群。特別適用于低壓4kW及以下的電動(dòng)機群或相互備用的高壓電動(dòng)機群。

c) 將電容器置于電動(dòng)機附近，對其進(jìn)行單獨就地補償，稱(chēng)為單機就地補償方式。

單機就地補償方式主要適用于年運行時(shí)間較長(cháng)的電動(dòng)機。

5、電力網(wǎng)采取的無(wú)功補償方式都有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？

答：集中補償方式的優(yōu)點(diǎn)：

這種裝設方式與分散補償方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1） 能方便的同電容器組的自動(dòng)投切裝置配套，自動(dòng)追蹤無(wú)功功率變化而改變用戶(hù)的補償容量，避免在總的補償水平上產(chǎn)生過(guò)補償或欠補償，從而使用戶(hù)功率因數始終保持在規定范圍之內。在這種意義上講，可使用戶(hù)達到較優(yōu)補償。

（2） 集中補償有利于控制用戶(hù)本身的無(wú)功潮流，避免受電力網(wǎng)的電壓變化或負荷變化而產(chǎn)生過(guò)大的電壓波動(dòng)。當電壓波動(dòng)超過(guò)允許范圍時(shí)，可借助自動(dòng)投切裝置調準母線(xiàn)電壓水平，以改善電壓質(zhì)量。

（3） 電容器組的基本容量是根據用戶(hù)正常負荷需要確定的，運行時(shí)間長(cháng)，利用率高，補償效益就高;而且集中補償方式在運行維護上較為方便，事故率相對減少，相應的提高了補償效益。

集中補償方式的缺點(diǎn)：

這種方式只能減少裝設點(diǎn)以上線(xiàn)路和變壓器因輸送無(wú)功功率所造成的損耗，而不能減少用戶(hù)內部通過(guò)配電線(xiàn)路向用電設備輸送無(wú)功功率所造成的損耗。其降損節電效益必然受到限制。這也就是說(shuō)，集中補償容量再多，起作用僅限于減少變壓器本身及以上配電線(xiàn)路的無(wú)功損耗。

分組補償的優(yōu)點(diǎn)：

（1） 分組不常有利于對無(wú)功進(jìn)行內部分區控制，實(shí)現無(wú)功負荷分區平衡，減少無(wú)功功率在變配電站以下配電線(xiàn)路中的流動(dòng)，使內部線(xiàn)損顯著(zhù)降低。

（2） 對于實(shí)行分車(chē)間考核用電指標的用戶(hù)，分組補償有利于分車(chē)間加強無(wú)功電力管理，提高本車(chē)間的功率因數，降低產(chǎn)品單耗和生產(chǎn)成本。

（3） 分組電容器的投切隨車(chē)間總的負荷水平而變化，其利用率較單臺補償高;分組補償也比單臺電動(dòng)機易于控制和管理。

分組補償的缺點(diǎn)：

d) 不如集中補償便于管理。

e) 如果在車(chē)間裝設電容器未能分組，則補償容量無(wú)法調整，可能會(huì )出現過(guò)補償或欠補償。

f) 如果只進(jìn)行分組補償，則用戶(hù)變壓器消耗無(wú)功功率必須由車(chē)間電容器向上倒送，或由電網(wǎng)輸送，顯然效果不好。

g) 分組補償的一次性投資大于集中補償。

補償方式的選擇原則：以移相電容器為主，全面規劃，合理布局，分散補償，就地平衡，自動(dòng)控制，集中調節。

集中調節與分散補償相結合，以分散補償為主;調節補償與固定補償相結合，以固定補償為主;高壓補償和低壓補償相結合，以低壓補償為主。實(shí)現提高功率與降損并重為目的。

6、配電網(wǎng)的無(wú)功補償方式有哪幾種？

答：配電網(wǎng)無(wú)功補償方式主要有五種：變電站補償、配電線(xiàn)路補償、隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

h) 變電站補償

針對電網(wǎng)無(wú)功平衡，在變電站進(jìn)行集中補償，補償裝置包括并聯(lián)電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是平衡電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善電網(wǎng)的功率因數，提高系統終端變電所的母線(xiàn)電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線(xiàn)路的無(wú)功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10kV母線(xiàn)上。

i) 配電線(xiàn)路補償

線(xiàn)路無(wú)功補償即通過(guò)在線(xiàn)路桿塔上安裝電容器實(shí)現無(wú)功補償。線(xiàn)路補償方式主要提供線(xiàn)路和變壓器需要的無(wú)功。線(xiàn)路補償點(diǎn)不宜過(guò)多，控制從簡(jiǎn)，一般不采用分組投切控制，補償容量不宜過(guò)大，避免出現過(guò)補償現象；保護也要從簡(jiǎn)，可采用熔斷器和避雷器作為過(guò)流和過(guò)壓保護。

j) 隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組與電動(dòng)機并聯(lián)，通過(guò)控制、保護裝置與電動(dòng)機同時(shí)投切的一種無(wú)功補償方式。搞好電動(dòng)機的無(wú)功補償，使其無(wú)功就地補償平衡，既減少了配電線(xiàn)路的損耗，同時(shí)還可以提高電動(dòng)機的出力。

k) 隨器補償

隨器補償是指將將低壓電容器通過(guò)低壓熔斷器接在配電變壓器二次側，以補償變壓器空載無(wú)功補償方式。配電變壓器在輕載或空載時(shí)的無(wú)功負荷主要是變壓器的空載勵磁無(wú)功，配電變壓器空載無(wú)功是農網(wǎng)負荷的主要部分。

l) 跟蹤補償

跟蹤補償是指以無(wú)功補償投切裝置作為控制和保護裝置，將低壓電容器組補償在用戶(hù)配電變壓器低壓側的補償方式。這種補償方式部分相當于隨器補償的作用，適用于100kVA及以上的專(zhuān)用配電變壓器用戶(hù)。

7． 各種補償方式的優(yōu)缺點(diǎn)?

(1)變電站的補償

優(yōu)點(diǎn)：管理容易，維護方便。

缺點(diǎn)：這種補償對10KV配電網(wǎng)的降損不起作用。

（2）配電線(xiàn)路補償

優(yōu)點(diǎn)：投資小，回收快，與管理和維護，適用于功率因數低，負荷重的長(cháng)線(xiàn)路。

缺點(diǎn)：存在適應能力差，重載情況下補償不足。

（3）隨機補償

優(yōu)點(diǎn)：用電設備運行時(shí)，無(wú)功裝置投入；用電設備停用時(shí)，補償裝置退出。更具有投資少，占地小，安裝容易，配置方便靈活，維護簡(jiǎn)單，事故率低的特點(diǎn)。適用于：補償電動(dòng)機無(wú)功消耗。以補勵磁無(wú)功為主，可較好地限制配電網(wǎng)無(wú)功峰荷。年運行小時(shí)在1000h以上的電動(dòng)機實(shí)用在隨機補償較其他補償方式更經(jīng)濟。

（4）隨器補償

優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)簡(jiǎn)單，維護管理方便，能有效的補償配電變壓器的空載無(wú)功，限制農網(wǎng)的基荷，使該部分就地平衡，從而提高配電變壓器的利用率，降低無(wú)功網(wǎng)損，提高用戶(hù)的功率因數，改善用戶(hù)的電壓質(zhì)量，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無(wú)功補償的有效的手段之一。

缺點(diǎn)：由于配電變壓器的數量多、安裝地點(diǎn)分散，因此，補償工作投資比較大，運行維護工作量大。

（5）跟蹤補償

優(yōu)點(diǎn)：可較好的跟蹤無(wú)功補償的變化，運行方式靈活，補償效果好，主要適用于大容量、大負荷的配變。

缺點(diǎn)：費用高，且自動(dòng)投切裝置較隨機或隨機補償的保護裝置復雜，如有任一元件損壞，則可導致電容器不能投切。

8、 補償容量如何確定？?jì)?yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對比。

答：（1）按功率因數標準確定補償容量：Qc=P(tanΦ1-tanΦ2)

（2）按供電能力要求確定補償容量

（3）高供高計的用戶(hù)變壓器無(wú)功補償容量的確定

1250kVA的變壓器的有功功率：P=S*cosΦ=1250*0.85=1062.5Kw

按功率因數標準確定的補償容量：Qc=P(tanΦ1-tanΦ2)=1062.5*(0.6197-0.3287)=309.19 kvar

800kVA的變壓器的有功功率：P=S*cosΦ=800*0.85=680kW

按功率因數標準確定的補償容量：Qc=P(tanΦ1-tanΦ2)=197.88*((0.6197-0.3287)= 197.88kvar

所以，1250kVA的變壓器的無(wú)功補償容量確定為310kvar，800kVA的變壓器的無(wú)功補償容量確定為200kvar。

9、常見(jiàn)的10 kV 線(xiàn)路無(wú)功補償接線(xiàn)方式

常規情況下， 電力電容器在線(xiàn)路上有4 種不同的接線(xiàn)方式：

一、三相電力電容器通過(guò)跌落式熔斷器接入線(xiàn)路；

二、3 只單相電力電容器接成星形直接接入線(xiàn)路；

三、3 只單相電力電容器通過(guò)跌落式熔斷器接入線(xiàn)路；

四、3 只單相電力電容器尾端接高壓熔絲，套熔管100～150 mm 后接入線(xiàn)路。

（1）單相電力電容器如熔絲選擇得當，則一相擊穿時(shí)，并不影響其他二相。而三相電力電容器如一相擊穿，則電力電容器就會(huì )報廢，同時(shí)，第一種接線(xiàn)方式選用三相電力電容器還需安裝1 組跌落式熔斷器，增加投資的同時(shí)加大了工作量。

（2）第二種接線(xiàn)方式工作可靠性差，當一相電力電容器擊穿后，另二相會(huì )因為承受線(xiàn)電壓而燒壞，造成3 只電力電容器全部損壞。同時(shí)，電力電容器擊穿也會(huì )造成三相短路，導致線(xiàn)路停電。

（3） 第三種接線(xiàn)在安裝時(shí)也需增加1 組跌落式熔斷器，安裝工作量大，投資也大。

（4）第四種接線(xiàn)具有第三種接線(xiàn)工作穩定、投資小且安裝工作量小的優(yōu)點(diǎn)。當一相電力電容器擊穿時(shí)該相熔絲已熔斷，故障相與其他二相立即分離，同時(shí)熔管脫落，使巡視人員能及時(shí)發(fā)現故障，并得到妥善處理。另外，由于該種接線(xiàn)取消了跌落式熔斷器，不僅節省了投資，還減少了工作量。

因此，安裝電力電容器采取第四種接線(xiàn)方式較為恰當。

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