110kv线路提高功率因素工程初步方案.doc

毕 业 设 计

110kv线路提高功率因素工程初步方案

系别 电力工程系
专业 电气自动化
班级
姓名
指导老师
答辩老师
设计时间

二零零八 年 三 月 二十九 日
摘 要

随着电力系统的逐步发展，为了保证电力系统安全，经济，稳定运营，电力系统对其功率因数有了更高的规定。
本次毕业设计目的在于对110KV线路提高功率因数工程初步方案的确立。由于110KV线路太长，负荷太轻，导致110KV线路供电公司关口电表功率因数太低（平均功率因数为0.27），线路末端电压过高，超过了国家对负荷功率因数规定的规定，导致很大的经济损失，因此我们要提出改善方案。
对电力网进行潮流计算，得知电网的功率分布和关口电表的功率因数。将计算的结果与国家规定相比较关口功率因素过低，违反了国家有关规定。于是提出了提高功率因数的方法，根据计算可知电网容性无功过大是导致功利因数低的主线因素，从而想到并联电抗器来补偿线路中过剩的容性无功，使功率因数提高。
对于电力网来说，配置无功补偿容量需要综合考虑实现无功功率的分地区平衡，提高电压质量和减少网络功率损耗这三个方面的规定。通过管理上、经济上、技术上优化计算来拟定补偿设备的安装地点和容量分派。于是按以上规定对提出的四种方案比较，得出最佳方案，并选择相应的电器设备和配置了微机保护。最后还对补偿并联电抗器对系统的影响进行了分析。
此初步方案解决了关于110KV线路太长，负荷太轻，导致关口电表功率因数过低，末端电压过高的一系列问题。达成国家对用电的规定。此毕业设计书有一定的参考价值。

目 录

摘要
第一章 毕业设计任务书
第二章 关口电表的功率因素的计算（潮流计算）
第一节 电力线路和变压器的参数
第二节 电网的等值电路
第三节 电网的功率分布
第三章 提高功率因素的方案
第一节 无功的补
第二节 计算低压侧电压
第三节 提高功率因数方案设计
第四节 最佳方案的经济性分析
第五节 最佳方案设备的选择
第四章 电抗器的保护
第一节 电抗器主保护
第二节 电抗器后备保护
第三节 电抗器接地保护
第四节 电抗器成套微机保护装置
第五章 补偿电抗器对系统的影响
第一节 串并联谐振
第二节 电网谐振分析
第三节 对继电保护的影响
第四节 对有功损耗的分析
小结
附一 参考文献
附二 无功补偿、功率因数规程、规范
附三 论文

第一章 毕业设计任务书

设计题目
110KV线路提高功率因数工程初步方案

原始材料
1. 某石油管理局管道输油110KV电力网一次接线如图1所示,相关参数标于图中。
2. 电气设备各元件参数和继电保护情况
（1）变压器T1参数：变比330/121KV
（2）变压器T2参数：SFZ9-6300/110+8*1.5%,变比110/6KV，
接线组别
(3)变压器T3参数：与T2参数相同
（4）110KV线路参数：导线型号LGJ-185，
3．电力网运营环境
海拔，最高气温：30℃最低气温：-40℃
4．存在问题
由于110KV线路太长，负荷太轻，导致110KV线路供电公司关口电表功率因数太低（平均cosφ=0.27）,线路末端电压过高，超过了国家对负荷功率因数规定的规定，导致很大的经济损失。

　设计内容　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.分析110KV线路关口电表功率因数低的因素，提出改善措施；
2.分析提高功率因数的几种方案并比较方案；
3.最佳方案的电气设备的选择和保护配置（厂家、设备参数、价格等）；
4.最佳方案的经济性分析；
5.补偿并联电抗器对系统的影响分析。

设计成品
1. 写出设计报告说明书；
2. 最佳方案的电气主接线图和保护配置；
3. 网上收集两篇关于并联电抗器和功率因数的论文；
4. 收集相关的规程、规范和规定。

第二章 关口电表的功率因数（潮流计算）

第一节 电力线路和变压器的参数
1. 110KV线路(查表可知)

2. 变压器

第二节 画等值电路图

第三节 潮流计算

计算电网功率分布：

cosφ =
根据电力系统电压﹑无功管理规定：对于高压供电的工业用户，功率因数应在0.90以上。

第三章 提高功率因数的方案

要提高功率因数，可进行无功补偿。由上章计算可知，导致功率因书低由于线路长，负荷太轻，容性无功很大。由可知：增长感性无功，使Q值变小，即可达成目的。我们采用并联电抗器的方法。

第一节 无功的补偿
设补偿的无功为Q，要使功率因数达成0.90。所补偿的无功为Q

根据无功与电压管理规程：用户不能向系统反送无功

将Q=7.6Mvar的无功补偿在6KV母线的两侧。每一侧分别补偿3.8Mvar的无功
校验一下首端的功率因数能否达成0.9

等效电路如下：

功率因数：

Q=7.6Mvar不符合规定
取Q=6.8Mvar来校验无功补偿是否符合规定
等效电路图如下：

符合规定

第二节 计算低压侧电压

所以折算到6KV侧实际电压为

根据电压与无功管理规程规定6KV电压的电压范围为
所以要对 电压进行分接头调压
T2变压器调分接头81.5%得到实际电压
在电压允许的范围内：
T3变压器调分接头81.5%得到实际电压为

在6KV电压允许的范围内，所以补偿的无功为6.8Mvar.

第三节 提高功率因数方案设计
无功补偿方案：初步构想的补偿方案
（1） 在首端线路首端补偿；
（2） 在中间变压器的高压侧补偿；
（3） 在6KV母线一侧进性补偿；
（4） 在6KV母线两侧进行补偿。

第四节 最佳方案的经济性分析
比较以下四种无功补偿方案：
（1）在首端线路首端补偿
如图（1）

首端线路补偿功率因数
功率因数达成了高压用户功率因数的规定，但是将并联电抗器放在330KV超高压变电站内，使变电站占地面积增大，用户需要向变电站缴纳较高费用。
（2）在中间变压器的高压侧补偿
如图（2）所示：
1）110KV电抗器价格比较昂贵。
2）根据并联电抗器无功补偿规程：
并联电抗器重要连接在10-500KV变电站的低压侧，通过主变向系统输送感性无功，用以补偿输电线路的电容电流，防止轻负荷端电压升高，维持系统
电压稳定.
3）技术规定较高

（3）在6KV母线的一侧进行无功补偿：
如图（3）所示：

在6KV母线侧：

∴中灶变过负菏
过负荷会使变压器发热，减少其绝缘，更会减短变压器寿命。（6℃规则）
（4）在6KV母线侧两侧进行无功补偿
如图（4）所示

在T2变压器产生的损耗

将6.8Mvar的电抗器做成2个3.4Mvar的电抗器

6.8Mvar的电抗器在6KV母线一侧补偿上产生的有功损耗，而2个3.4Mvar的电抗器在变压器上产生的有功损耗为
P1>2P2
∴应将2个3.4Mvar的电抗器分别补偿到6KV母线上,不仅减小在变压器上产生的有功损耗并且减小电抗器的成本.

对于电力网来说，配置无功补偿容量需要综合考虑实现无功功率的分地区平衡，提高电压质量和减少网络功率损耗这三个方面的规定。通过管理上、经济上、技术上优化计算来拟定补偿设备的安装地点和容量分派。

分析比较以下四种方案：
补偿方式
优点
缺陷
在首端线路首端补偿
可以很好的提高用户的功率因数；不增长变压器的有功损耗.
放在超高压330kv变电站内增大设备的占地面积,用户需要缴纳巨额费用.
在中间变压器的高压侧补偿
不增长变压器有功损耗；可以提高功率因数.
电抗器成本高.
将一个电抗器集中补偿到6kv母线上
可以提高功率因数
引起变压器有功损耗大于2个电抗器分数补偿到6kv母线上的有功损耗；电抗器成本高. 变压器过负荷
将2个电抗器分别补偿到6kv母线上.
可以提高功率因数在变压器上引起的有功损耗小；
成本低；运送方便
变压器有功损耗会增长.
所以最优方案是第四种方案，即是将电抗器分别补偿到6kv母线上.

第五节 最优方案设备的选择

1. 选择10kv 3.4Mvar的电抗器2个

电抗器的型号：BKSC--系列环氧浇注铁心并联电抗器

产品范围：1）电压等级：6KV
2）并联电抗器容量：2023kvar—16000kvar

产品特点：1）采用环氧浇注绝缘系统，无油介质，安全性好。线圈绝缘耐热等级为F级，线圈浇注成一固态整体。
2）电磁污染小。铁心电抗器以硅钢片为导磁介质，磁通以铁心为导磁回路，对周边环境无电磁污染。
3）铁心为高填充系数的扇形辐射式铁饼与弹性系数极小的大理石气隙组成，铁心涡流损耗小。铁心无局部过热现象。
4）体积小，重量轻，外形美观。

产品用途：并联电抗器用于补偿电力系统的电容性充电电流，限制系统工频电压的升高和操作过电压，从而减少系统的绝缘水平，保证线路的可靠运营。

生产厂家：思源电气股份有限公司（销售热线:）

2. 6KV电抗器负荷开关

负荷开关的型号：FN3-10-R6
FN3-10-R6户内负荷开关,合用于交流50Hz,6KV的网络中,作为开断和闭合负荷及过负荷电流之用,变可用作开断和闭合空载长线,空载变压器及电容器之开关,带RN3型熔断器的负荷开关可切断短路,作保护开关之前。

FN3-10系列户内高压负荷开关重要技术参数：
型号
额定电压
(KV)
最高工作电压(KV)
额定电流
(A)
动稳定电流
(KA)
热稳定电流
(KA/S)
FN3-10
10
11.5
400
25
10/2

负荷开关所配带的熔断器型号及数据
型号
额定电压
额定电流(A)
最大开断电流有效值 （KA）
最大断流容量(MVA)
最大开断电流有效值（KA）
RN3-6
6
10~50
75
100
200
20
200
14
RN3-10
10
10~50
75
100~150
12
200
8.6
生产厂家：西安华仪高压开关有限公司（联系电话：）
第四章 电抗器的保护

电抗器的不正常状态和事故
一. 电抗器不正常状态: 过负荷
二.电抗器的故障: 相间短路,匝间短路,接地短路
根据上述情况进行电抗器保护的配置。
电抗器保护配置的主保护是电流速断保护，后备保护是过电流保护。

第一节 电抗器主保护

电抗器保护配置的主保护是电流速断保护
1. 主保护配置图

2. 电流速断保护原理：
电流速断保护采用的是两相电流差接线,A相电流互感器TA0,KA1为流过A相的电流继电器;C相电流互感器TAC,KA2为流过C相的电流继电器;B相的电流继电器KA3流过的电流为A相和C相的电流差;即,当A相发生短路A相电流增大,电流流过KA1使KA1的常开触点闭合,接通了中间继电器的线圈,使中间继电器励磁,接通跳闸回路和信号回路;C相与A相相同,B相流过的电流为,当三相不平衡时,电流使KA3的常开触点闭合,接通中间继电器的线圈,使中间继电器励磁接通跳闸回路和信号回路.

第二节 电抗器后备保护

电抗器的后备保护是过电流保护
1. 后备保护配置图

电抗器过电流保护

2. 电抗器过电流后备保护原理：
电抗器过电流保护采用的是两相不完全接线，A相电流互感器Taa，C相的电流互感器Tac，当A相发生短路时，A相的电流继电器的常开触点闭合，使时间继电器接通，时间继电器延时发信号和跳闸，C相与A相相同，，电流流过电流继电器KA3，当电流达成了KA3的动作电流以后，接通时间继电器，延时发信号和跳闸起到电流后备保护的目地。

第三节 电抗器接地保护

1. 电抗器接地保护配置图：
电抗器接地保护
2. 电抗器接地保护原理:
用开口三角形获得,当电抗器发生接地以后开口三角形感应出,使零序电压继电器动作发不正常运营信号.可以继续运营2个小时.

第四节 电抗器的微机保护

采用DPR200型微机并联电抗器保护测控装置

（生产厂家：数显表福友多功能仪表 联系电话：）

1. 合用范围及重要功能
DPR200型微机并联电抗器保护测控装置合用于35KV及以下电压等级的并联电抗器组，具有如下保护及功能

（1） 速断保护
（2） 过电流保护
（3） 零序过流（接地）保护
（4） 过负荷保护
（5） 中性线差保护
（6） 本体保护
（7） 操作回路
（8） 故障录波
（9） 通讯及三遥

2. 保护配置及工作原理
（1） 速断保护
当电抗器三相电流中任何一相电流大于速断保护的整定值并达成其整定延时保护即动作于跳闸和信号。

（1） 过电流保护
当三相电流中任何一相电流大于过流保护的整定值并达成其整定延时保护即动作于跳闸和信号。

（2） 零序电压保护
当零序电压大于整定值并达成整定延时保护动作于跳闸或信号。

（3） 当三相电流中任何一相电流大于负荷的整定值并达成其整定延时后即动作于告警信号。

（4） 当两组电抗器中性线电流大于中性线差流的整定值达成其整定延时后即动作于跳闸和信号。

（5） 本体保护
本体保护由外部接点输入后经装置重动出口，其中轻瓦斯，过温信号动作于信号，重瓦斯，过温跳闸动作于跳闸。

（6） 故障录波
纪录故障前2个周波，故障后32个周波的电压，电流数据，通过通讯网将录波数据上传到后台监控系统。
（7） 通讯及三遥
装置配置有RS485，CAN网两种通讯接口，以组网实现三遥。
装置可就地实时测量多种电气量，如：电压，电流，功率，脉冲电度等。同时还可通过通讯上传至后台监控系统或主网计算机系统，即实现遥测。
装置可就地实时监测多个状态量，如：断路器位置，小车位置，接地刀位置等。同时通过通讯网把各开关量的状态和变化及装置动作信息上传至后监控系统或主网计算机系统，即实现遥信。

（9）装置配置有新型的通用操作回路，不用考虑断路器跳合闸回路的电流，合用性强。

3. 重要技术指标

1． 通讯波特率： 6009600bps
2． CAN通讯波特率： 5~100kbps
3． 速断延时整定范围： 0~10S 级差 0.01S
4． 速断电流整定范围： 1~99A 级差 0.1A
5． 过流电流整定范围： 1~99A 级差0.1A
6． 过流延时整定范围： 0~99S 级差0.01S
7． 零序电流整定范围： 0~2.0A 级差 0.01A
8． 零序电流整定范围： 0.2~99S 级差 0.01S
9． 过负荷电流整定范围： 1~9 9A 级差0.1A
10．过负荷延时整定范围： 0.5~99S 级差 0.01S

第五章 补偿电抗器对系统的影响

第一节 电网谐振分析

补偿电抗器有也许使系统发生谐振，产生过电压，危及电力系统的稳定运营
谐振过电压：在具有电感与电容元件的交流电路中，多数情况下电路两端的电压和电流在相位上不同的，当改变电路的参数或电源频率时，电路上的电压与电流同相，这种现象称电路发生谐振。根据发生谐振电路的不同，谐振现象可份为串联谐振和并联谐振。

1.串、并联谐振介绍
(1). 串联谐振
RLC串联电路谐振条件是。谐振频率
串联谐振的影响：1.阻抗最小,电流最大.2.电感和电容的电压也许会大大超过电源电压

(2) 并联谐振

RL串联与C并联谐振
并联谐振电路的谐振条件是
谐振角频率
并联谐振的影响:电感和电容的电流,比总电流大许多倍。

2. 对电网影响较大的是工频谐振和三次谐振，以下将对其讨论。

并联电抗器对系统的影响分三种情况分析：
(
1) 并联电抗器两个都投入对系统的影响，其等效电路如下：

通过计算两个电抗器都投入系统不产生谐振

(2) 电抗器投中灶变6KV侧对系统的影响，分析系统是否产生谐振：
其等效电路如下：

电抗器投中灶变6KV侧对系统没有影响，不会产生谐振。

(3) 电抗器投甘森变6KV侧分析其对系统的影响；其等效电路图如下：
同理并联电抗器使系统不会产生谐振

(4) 经计算也不会发生三次谐振(略)

结论：投入或切除并联电抗器使系统不会产生谐振

第三节 并联电抗器对继电保护的影响

输电线路的后备保护（过电流保护），其选择性由阶梯时来满足。按躲过最大的负荷电流计算起保护的动作电流，根据可靠性的规定，第Ⅲ段保护的动作电流必须满足两个条件：一是在被保护线路通过最大负荷电流的情况下，保护装置不动作。二是故障切除后，被保护线路通过最大负荷电流的情况下应能可靠的返回。
并联电抗器以后，负荷电流会变化，而输电线路的过电流保护的整定值是根据最大负荷电流拟定的，对其保护影响很大。要对其保护的动作电流值重新整定。
其他的保护也要调整，在此不作过多的阐述

第四节 对有功损耗的分析

有功损耗计算公式:
由并联电抗器前后的潮流计算可知线路和变压器的总有功损耗:
并联前
并联后
,并联电抗器后有功损耗会增长.

小 结

附录1 参考文献

1.《电力系统设计手册》-高压电抗器选型P251 中国电力出版设
2.《电力系统电压和无功功率技术导则SD325-1989》 国家电力公司
3.《电力系统稳定和控制》P419
4.《湖北省超高压输变电公司标准》
电抗器技术规范P2-15 湖北省电力公司
5.《湖北省超高压输变电公司标准》
电抗器继电保护技术规范P4-54 湖北省电力公司
6.《电抗器继电保护原理与应用》
并联电抗器保护P463-473 中国电力出版社
7.《 电力系统设计技术规程SDJ161-1985 》 国家电力公司
8.《电力系统继电保护和自动装置设计规程GB50062-1992》
9．《电力系统》
10.《继电保护和自动装置》

附录2 无功补偿、功率因数规程、规范

（一）国家电网公司电力系统电压质量和无功电压管理规定

第五条　用户受电端供电电压允许偏差值
　　(一)35kV及以上用户供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10％。
　　(二)1OKV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。
　　(三)220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%。　　
第六条　电力网电压质量控制标准
　　(一)发电厂和变电站的母线电压允许偏差值
　　1. 500(330)kV及以上母线正常运营方式时，最高运营电压不得超过系统额定电压的+10%；最低运营电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。
　　2. 发电厂220kV母线和500(330)kV及以上变电站的中压侧母线正常运营方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0%——+10%；事故运营方式时为系统额定电压的-5%——+10%。
　　3. 发电厂和220kV变电站的110kV—35kV母线正常运营方式时，电压允许偏差为系统额定电压的-3%—+7%；事故运营方式时为系统额定电压的±10%。
　　4. 带地区供电负荷的变电站和发电厂(直属)的10(6)kV母线正常运营方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%—+7%。
　　(二)特殊运营方式下的电压允许偏差值由调度部门拟定。
第十四条　电力用户的电压无功管理
　　电力用户装设的各种无功补偿装置(涉及调相机，电容器、静补和同步电动机)应按照负荷和电压变动及时调整无功出力，防止无功电力倒送
第二十条　变电站应合理配置适当容量的无功补偿装置，并根据设计计算拟定无功补偿装置的容量。35～220kV变电站在主变最大负荷时，其一次侧功率因数应不低于0.95；在低谷负荷时功率因数应不高于0.95。
第二十四条　电力用户的无功补偿
　　电力用户应根据其负荷的无功需求，设计和安装无功补偿装置，并应具有防止向电网反送无功电力的措施。
(一)35kV及以上供电的电力用户，可参照第二十条规定执行。
　　(二)10OKVA及以上1OKV供电的电力用户，其功率因数宜达成0.95以上。
(三)其他电力用户，其功率因数宜达成0.90以上

（二）功率因数管理规定
根据水力部电力部文献国家物价局功率因数调整办法（83）水电财字第215号文献1983年12月2日鉴于电力生产的特点用户用电功率因数的高低对发供电设备的充足运用节约电能和改善电压质量有着重要影响，为了提高用户的功率因数并保持其均衡以提高供电用双方个社会的经济效益特点制定本办法。
（1） 功率因数标准0.90，合用于160KVA以上的高压供电工业用户（涉及社队工业用户）装有带负荷调整电压装置的高压供电电力用户和3200KVA以上的高压供电电力排灌站。
（2） 功率因数标准0.85，合用于100KVA（KW）及以上的其他工业用户（涉及社队工业用户）100KVA（KW）及以上的排工业用户和100KVA（KW）及以上的电力排灌站；
（3） 功率因数标准0.80合用于100KVA（KW）及以上的农业用户和用户，但大工业用户未划由电业直接管理的用户，功率因数标准为0.85
（4） 功率因数计算
（5） 凡应行功率因数调整电费的用户，应装设带有防倒装置的无功电度表，按用户每月实用的有功电量，计算月平均功率因数；

（三）正常运营时负载及温度限值
根据GB 1094.2-1996《电力变压器 第2部分 温升》、GB/T 15164-1994《油浸式电力变压器负载导则》和DL/T 572-1995《电力变压器运营规程》中的相关规定，大型油浸式变压器不同情况下负载和温度的限值有规定。
变压器超额定负载运营时，储油柜中的油因膨胀也许会溢出，套管内部压力升高也许会漏油；并且，在热点温度忽然升高超过临界温度时，绝缘纸中出现气泡，使其绝缘强度减少，引起故障。对于具有正常含水量的变压器，此临界温度约在140～160 ℃之间，当水分含量增长时，此临界温度还要减少。随着变压器容量增大，漏磁磁密、短路应力以及受高场强作用的绝缘体积都会增长，大型变压器超额定负载时，比小型变压器更易受损，故障的后果也更加严重。为使变压器在预期负载条件下运营，把运营危险控制在适当限度中，在现场运营中，综合考虑变压器容量、冷却方式、环境条件、负荷大小、负荷性质等因素，可在负载大小、运营时间和顶层油温限值等方面留有一定的裕度。
针对变压器在短期急救负载下运营情况，DL/T 572-1995中规定：应投入涉及备用在内的所有冷却器(制造厂另有规定的除外)，并尽量压缩负载、减少时间，一般不超过0.5 h。并且给出了 0.5 h短期急救负载的负载系数K。

附录3 论文
（一）《电力系统电压与无功补偿》
关键词: 无功补偿 电压 电力系统
现代生产和现代生活离不开电力。电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要，并且也要满足对电能质量上的规定。所谓电能质量，重要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最佳、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运营也起着至关重要的作用。
1.电压与无功补偿
电压顾名思义就是电(力)的压力。在电压的作用下电能从电源端传输到用户端，驱动用电设备工作。
交流电力系统需要电源供应两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能将转换为机械能、光能、热能或化学能，我们称为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于互换能量使用的，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量我们称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。在电力系统中，除了负荷无功功率外，变压器和线路的电抗上也需要大量无功功率。
国际电工委员会给出的无功功率的定义是：电压与无功电流的乘积为无功功率。其物理意义是：电路中电感元件与电容元件活动所需要的功率互换称为无功功率。
电容和电感并联接在同一电路时，当电感吸取能量时，正好电容释放能量；电感放出能量时，电容正好吸取能量。能量就在它们中间互相互换。即电感性负荷所需的无功功率，可以由电容器的无功输出得到补偿，因此我们把具有电容性的装置称为“无功补偿装置”。
电力系统常用的无功补偿装置重要是电力电容器和同步调相机。
若电力负荷的视在功率为S，有功功率为P，无功功率为Q，有功功率、无功功率和视在功率之间的关系可以用一个直角三角形来表达，以有功功率和无功功率各为直角边，以视在功率为斜边构成直角三角形(见图3)，有功功率与视在功率的夹角称为功率因数角。有功功率与视在功率的比值，我们称为功率因数，用cosf表达，cosf=P/S。它表白了电力负荷的性质。
P=UIcosf
Q=UIsinf
S=(P2 Q2)1/2=UI
有功功率的常用单位为千瓦(kW)，无功功率为千乏(kvar)，视在功率的单位为千伏安(kVA)。
无功功率按电路的性质有正有负，Q为正值时表达吸取无功功率，Q为负值时表达发出无功功率，在感性电路中，电流滞后于电压，f＞0，Q为正值。而在容性电路中，电流超前于电压，f<0，Q为负值。
这就是人们通常称电动机等设备“吸取”无功而电容器发出“无功”的道理。
2.电压水平与无功功率补偿
当输电线路或变压器传输功率时，电流将在线路或变压器阻抗上产生电压损耗，下面以一条输电线路为例来分析这个问题。如图4所示，该图表达一段输电线路的单相等值电路，其中R、X分别为一相的电阻和等值电抗，U1、U2为首未端相电压，I为线路中流过的相电流。

为了说明问题，我们作出向量图，以线路末端电压U2为参考轴，设线路电流I为正常的阻感性负荷电流，它滞后于U2一个角度f，电流流过线路电阻产生一个电压降IR，它与电流向量同方向，同时，线路电流也在线路上产生一个电压降IX，它超前于电流向量90度
从向量图可知，线路的电压损耗DU为电压DU1和DU2之和，从图中可知，U1=IRcosf，DU2=IXsinf，所以线路的电压损耗为DU=DU1 DU2=I(Rcosf Xsinf)，假如电流I用线路末端的单相功率S和电压U2来表达，即P=U2Icosf,Q=U2Isinf
则可得：DU=(PR QX)/U2
由此可见，电压损耗由两部分组成，即有功功率在电阻上的压降和无功功率在电抗上的压降。
一般说来，在超高压电网的线路、变压器的等值电路中，电抗的数值比电阻大得多。所以无功功率对电压损耗的影响很大，而有功功率对电压损耗的影响则要小得多。因此，可以得出结论，在电力系统中，无功功率是导致电压损耗的重要因素。
从前面的分析我们知道，当线路、变压器传输功率时，会产生电压损耗，因而影响了电网各处电压的高低。假如能改变线路、变压器等电网元件上的电压损耗，也就改变了电网各节点的电压状况。
由电压损耗表达式DU=(PR QX)/U可知，要改变电压损耗有两种办法。
（1）改变元件的电阻；（2）改变元件的电抗，都能起到改变电压损耗的作用。
可采用的一种办法是增大导线截面减小电阻以减小电压损耗，这种办法在负荷功率因数较高、原有导线截面偏小的配电线路中比较有效。适宜负荷不断增长的农村地区采用。
而电网中用的最多的办法是减少线路中的电抗，在超高压输电线路中广泛采用的分裂导线就可以明显减少线路的电抗。在我国，220kV线路一般采用二分裂、500kV线路采用四分裂导线。采用分裂导线，减少线路电抗，不仅仅减少了电压损耗，并且有助于电力系统的稳定性，能提高线路的输电能力。现在已逐步采用的紧凑型结构输电线路，还可以进一步减少输电线路的电抗，不仅提高了电网的稳定性，同时，也减少了线路的电压损耗。

（二）功补偿技术对低压电网功率因数的影响
关键词: 节电技术 无功补偿 功率因数
摘要:依据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准规定的功率因数达标，实现节电目的。本文分析了无功补偿的作用和补偿容量的选择方法，着重论述了低压电网和异步电动机无功补偿容量的配置。结合应用实例说明采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。
1、前言
无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，减少能耗，改善电网电压质量。
无功补偿的合理配置原则
从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
(1)总体平衡与局部平衡相结合，以局部为主。
(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。
在配电网络中，用户消耗的无功功率约占50%～60%，其余的无功功率消耗在配电网中。因此，为了减少无功功率在网络中的输送，要尽也许地实现就地补偿，就地平衡，所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。
(3)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。
集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。分散补偿，指在配电网络中分散的负荷区，如配电线路，配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿，重要是补偿主变压器自身的无功损耗，以及减少变电所以上输电线路的无功电力，从而减少供电网络的无功损耗。但不能减少配电网络的无功损耗。由于用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所认为了有效地减少线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。
(4)降损与调压相结合，以降损为主。
2、影响功率因数的重要因素
功率因数的产生重要是由于交流用电设备在其工作过程中，除消耗有功功率外，还需要无功功率。当有功功率P一定期，如减少无功功率Q，则功率因数便可以提高。在极端情况下，当Q=0时，则其力率=1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
2.1、异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的重要设备
异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的重要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增长值两部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运营并尽也许提高负载率。变压器消耗无功的重要成份是它的空载无功功率，它和负载率的大小无关。因而，为了改善电力系统和公司的功率因数，变压器不应空载运营或长其处在低负载运营状态。
2.2、 供电电压超过规定范围也会对功率因数导致很大的影响
当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得不久，据有关资料记录，当供电电压为额定值的110%时，一般工厂的无功将增长35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压减少会影响电气设备的正常工作。所以，应当采用措施使电力系统的供电电压尽也许保持稳定。
2.3、电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率导致一定的影响
2.4、以上论述了影响电力系统功率因数的一些重要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、可以使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网可以实现无功的就地平衡，达成降损节能的效果。
3、 低压配电网无功补偿的方法
提高功率因数的重要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法重要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。
3.1、随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿合用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。
随机补偿的优点是：用电设备运营时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，并且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简朴、事故率低等。
3.2、随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷重要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的重要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增长。
随器补偿的优点：接线简朴、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变运用率，减少无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
3.3、 跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。合用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果