基于潮流算法的发电厂设备无功功率补偿的研究.doc

毕业设计说明书（论文）

基于潮流算法的发电厂设备
无功功率补偿优化的研究

摘要
近年来，随着电网容量的不断扩大，电网对无功功率的需求也与日俱增。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及整个电网的安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功功率必须保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时会导致设备损坏、系统解列。采用无功补偿技术节能，对提高电能质量和挖掘电网的潜力是十分必要的。我国与世界发达国家相比，无论从电网功率因数还是从补偿深度来看，都有较大差距。现在的无功补偿技术广泛应用于输电线路末端和大型的厂矿企业，产生了很好的降损增益的效果，同时也提高了系统的安全稳定。
现代发电厂的厂用电量占总发电量的5%-10%，而且厂用电系统中绝大多数电气设备均属感性负荷，因此供电系统除供给有功功率外，还需供给大量无功功率。以前人们普遍认为发电机本身就是很大的无功电源，在厂用电系统内安装无功补偿装置是没有实际意义的。在本文中，我们通过对发电厂厂用电系统的分析，发现厂用电系统存在的一些问题，提出在厂用电系统中加入无功补偿的观点，并对加入无功补偿装置后的厂用电系统进行潮流计算和理论分析，从中得出无功补偿对发电厂的经济效益及安全稳定性方面的影响。

关键词：无功补偿，发电厂，厂用电系统，发热量
ABSTRACT
Recently，with the development of the capability of power network，the demand of reactive power will be larger．Reactivepower supply is animportant part in ensuringpower quality andvoltage quality of electric power system，dropping network loss and the safe operation of the whole networkasthe active powersupply，In the electric power system，the reactive power need keep balance，or else，will make the system voltage drop，lead to the equipment damage under serious conditions，even the system splitting．Using reactive power compensation to save energy，is essential for improving powerquality and digging power potential．There is alarge difference in network power factor and compensation deepness between our home and the deveiopment countries in the world．Now reactive power compensation which is abroad used the end of lines and large corporations have good effects in reducing loss and improving thesystem security．
The power amount of the plant self USing is 5%-10%of all，and almost electrical equipments is induction load in electric auxiliary system，So supply power system supply not only the active power，but also large reactire power．Before the people think the generator is a big reactive power，So it is not practical meaning using the reactive compensation equipment in it．In the paper，we find a few problems about the electric auxiliary system and advance the viewpoint using the reactive power compensation in the electric auxiliary system through the analysis for the electric auxiliary system of the plant，then we do the simple power flow calculation and theoretieal analysis for the electric auxiliary system after using reactive power compensation，at last we can educe that it produce affections in the economics and security of the plant．
Key Words： reactive power compensation，the plant
electric auxiliary system，heat value
目录
摘要 I
ABSTRACT II
1 绪论 - 1 -
1.1 无功功率补偿的重要性 - 1 -
1.2 无功补偿方式及其比较 - 1 -
1.3 国内外电压及无功优化领域的研究动态 - 2 -
2 无功补偿的简单原理及其效益分析 - 4 -
2.1 无功功率补偿原理 - 4 -
2.2 无功补偿的效益分析 - 5 -
3 发电厂厂用电系统的分析 - 8 -
3.1 火力发电厂厂用电系统的概况 - 8 -
3.2 发电机组的简介 - 9 -
3.3 发电厂厂用电系统存在的问题分析 - 10 -
3.4 发电厂厂用电系统采用无功补偿技术的经济性分析 - 10 -
4 电动机的无功就地补偿 - 12 -
4.1 电动机无功就地补偿的原理 - 12 -
4.2 电动机无功就地补偿的接线方式 - 14 -
4.3 电动机无功就地补偿的优缺点 - 14 -
4.4 电动机无功就地补偿装置投运后的注意事项 - 15 -
5 潮流计算 - 16 -
5.1 潮流计算 - 16 -
5.2 变压器的损耗分析 - 18 -
5.3 线路的损耗分析 - 18 -
5.4 定子和转子绕组及励磁系统的损耗分析 - 19 -
5.5 发电设备的发热量分析 - 21 -
5.6 经济效益分析 - 21 -
6 发电厂采用无功补偿技术的安全稳定分析 - 25 -
6.1 安全运行极限分析 - 25 -
6.2 静态稳定性的分析 - 27 -
7 结论 - 29 -
致谢 - 30 -
参考文献 - 31 -
附录一 外文资料翻译 - 32 -
A1.1 原文 - 32 -
A1.2 译文 - 42 -

V
1 绪论
1.1 无功功率补偿的重要性
在电力需求持续稳定增长的行业背景下，电力体制改革成为影响行业未来发展的最大变数，电力体制改革将导致电力行业出现大规模的资产重组和优胜劣汰。电力体制改革的目的是促进电力工业发展，提高电力运行效率，实现资源的优化配置，而并非单纯地打破垄断和降低电价。
目前电力体制改革的重点是“厂网分离，竟价上网”。“厂网分离”是指发电企业与电网企业分离，即发电和输配电分离，这是打破垂直垄断的第一步。“竞价上网”是指发电企业的上网电价由竞争产生，是从发电环节引入市场竞争的机制。
根据经济学原则，竞价上网意味着电力商品价格由垄断制定改为竞争决定；同时电力市场需求的变化，使得电力产品由过去的不愁销售转向电力产品价格和质量的竞争。现在，国家正着手建立以社会平均成本为基础，能够约束电力生产者、经营者成本上升的上网电价、批发电价和零售电价新机制，竞价上网即将在全国逐步、普遍展开。
进入市场后机组的负荷调度是根据发电公司自身的报价结合市场需求来决定的。因此，在面对电力市场的激烈竞争时，发电企业只有对自身所处的内、外部竞争环境和影响盈利能力的因素要作一个全方位的分析，只有通过降低发电成本，提高机组可靠性，提高机组竞争力才能够成功地竞价上网。
而无功补偿技术特别是无功就地补偿应用于线路末端和大型的厂矿企业，能够起到了很好的降损增益的作用，同时也提高了系统的安全稳定性。因此，无功补偿技术应该得到越来越广泛的应用。
1.2 无功补偿方式及其比较
无功补偿是利用电容器产生的超前无功电流和电感性负载产生的滞后无功电流相互补偿，如果选配合理，它能达到方向相反、幅值相等、互为补偿、对外不产生无功的效果。那时发、供、用电设备所传递的全部是有用功。无功补偿主要分高压集中补偿、低压分组补偿和无功就地补偿三种方式，各自作用如下：
(1)集中补偿方式纯为供电部门服务，它是在高压区域变电站内，集中安装一批高压电容器，补偿本区域内无功能量，这是供电部门为了提高电网的供电能力，挖掘供电设备潜力，要求各企业必须采取的措施。集中补偿在提高供电能力、减少变损、线损、稳定电压等方面效果明显，而且维修方便，投资较低。但这种补偿方式无法降低企业内部的无功损耗，企业自身没有明显的节电效益。
(2)分组补偿是企业根据各个负荷中心而进行的局部补偿，分组补偿能使企业内部的无功电力被限制在一个小范围内，降低高压线损和变损，提高企业内部的供电能力。但分组补偿不能对大量的低压输配电网进行有效的补偿。分组补偿容量较大，投资多，还经常会因自控和执行电器元件的响应时间慢，影响补偿效果，造成补偿装置投切失灵。在用电负荷低时，若不能及时切除电容器，还会造成过补偿，使电网电压升高，损坏用电设备。
(3)无功就地补偿是将电容器组装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行无功补偿。这种补偿方式克服了上述两种补偿方式的缺点，它将无功电流限制在需要的范围内，消除了无功电流在高、低压电网上的流动，是一种较彻底、完善的补偿方式。电动机无功就地补偿是一种先进而又能有效的节能措施。因为这种补偿方式，距电源最远，电阻最大，故无功经济当量最大。电动机采用就地补偿方式可大大提高用电设备的功率因数，相应的提高设备利用率，具有明显的节电效果。
由于发电厂厂用电系统中的电动机械大多是用异步电动机拖动的，所以在发电厂采用无功就地补偿。
1.3 国内外电压及无功优化领域的研究动态
在六十年代里提出最优潮流概念时，就有了电力系统电压、无功优化控制。但当时无功优化是和有功经济分配结合在一起的。由于有功、无功的特性，人们逐渐独立研究无功问题。多年来，专家学者们在无功优化方面作了许多艰苦的工作，取得了很多成果。
电力系统电压、无功优化问题有如下特点：
1、离散性
通常用离散变量来表示在何处安装无功补偿设备，表示变压器分接头的位置、电容器组和电抗器组数等。
2、非线性
在数学模型中，为了满足功率平衡，约束条件中包含潮流计算方程。潮流方程就是典型的非线性方程。
3、大规模
现代电力网包含众多的节点和出线。越是电压等级低的网络，其节点数往往越多，网络越复杂。
4、收敛性依赖于初值
无功优化的数学模型中要考虑潮流方程作为等式约束，而潮流方程是超越方程。因此，无功优化问题是非凸的，即可能存在多解的情况。电力系统无功优化问题的约束大部分为非线性的，引入离散变量后，难以保证其连续可微的要求，因此其收敛性更依赖于初值的选择。
针对无功优化的上述特点，近年来许多专家学者就此做了大量的研究，并将各种优化算法应用于这一领域，己取得了许多成果。人们对它研究的不同之处主要表现在以下几个方面：
1、优化模型不一致；
2、目标函数不同；
3、优化算法不一样；
模型处理是优化计算的基础，从大体上讲，电压无功优化的数学模型分为线性化模型和非线性化模型两种。在满足运行条件的约束下，根据优化的侧重点不同，优化的目标函数也不尽相同。
2 无功补偿的简单原理及其效益分析
2.1 无功功率补偿原理
电力系统中的变压器和电动机等都是根据电磁感应原理工作的。磁场所具有的磁场能量是由电源供给的。电动机和变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一周内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率称为感性无功功率。而电容器，在一周内上半周的充电功率与下半周的放电功率相等，这种冲放电功率叫容性无功功率。
将电容器和电感并联接在同一电路中，电感吸收能量时，正好电容器在释放能量。能量就在它们之间交换，即感性负荷 (电动机、变压器等)所吸收的无功功率，可由电容器输出的无功功率中得到补偿。
无功补偿的原理可由图2.1解释。

图2.1 无功功率补偿作用和原理图
设电感性负荷需要从电源吸取的无功功率为Q，装设无功补偿装置后，补偿无功功率为，使电源输送的无功功率减少为,功率因数由提高到，视在功率S减少到S'，如图2.1所示。
视在功率的减小可相应减小变压器的容量，降低供用电设备的投资。
并联电容器的无功补偿作用和原理，可以用图2.2加以说明。

图2.2 并联电容器补偿电流向量图
图中的用电负荷总电流可以分解为有功电流分量和无功电流分量(电感性的)。当并联电容器投入运行时，流入电容器的容性电流与方向相反故可抵消一部分，使电感性电流分量降低为，总电流由降低为功率因数由提高到。若补偿的电容电流等于负荷电流的感性无功分量，则。这时，负荷所需的无功功率全部由补偿电容供给。
2.2 无功补偿的效益分析
2.2.1 无功补偿优化的基本原则
无功补偿优化的基本原则是:全面规划，合理布局，分散补偿，就地平衡，自动控制。
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。
降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。
2.2.2 发电机和无功补偿装置的无功成本分析
电力市场中，发电侧无功输出作为一种辅助服务，是保证电能交易顺利实施的一个重要条件，同时也是提高电能质量，降低电网有功损耗、保证电网安全经济运行的有效手段。但发电机输出无功时的直接成本不像有功发电那样明确。对发电厂向系统提供的无功服务，我国目前实施的是按功率因数和母线电压合格率进行考核和奖励，尚未实行竞价机制，也没有合理的费用补贴方法，不利于发电厂参与系统无功电压调整的积极性。科学合理的无功价格可调动市场参与者提供无功服务的积极性，也可以成为决策无功电源投资和设备有效利用的科学依据。
(1)发电机无功成本
同用燃料成本来代表有功功率的生产成本不同的是，发电机的无功功率生产成本很小，如维修费用。而用于代表发出无功容量的资本成本构成了无功显性成本的一部分。这部分成本主要包括电厂无功设备的投资，如励磁机等。由于非常难以界定是不是专用的无功设备，且在电厂的有功电价中已经包含了全部设备投资成本，且无功设备投资在电厂投资的比例非常小，因此无功的显性成本可忽略不计。
假设发电机的容量只用来发出有功和无功。由于发电机运行时要受到发电容量的限制，当发电机在发出无功功率时，其有功出力的极限比没有无功出力情况下的极限值要小，从而造成了发电机隐性的经济损失，此时即使该有功功率无须发出，也会影响这部分有功功率作为旋转备用的相应利润。由于机会成本的定义可知，无功功率的机会成本就是发电机由于其无功出力而损失的有功发电能力所对应的最大利润。
(1)无功补偿装置的无功成本
同发电机一样，提供无功的设备运行成本很小，甚至可以忽略。无功设备的显性成本主要是指无功设备的资本成本。无功补偿设备如电容器组，多是一些可投切的设备。由于机械投切的损伤，设备的投切次数有一定的限制，因此无功补偿设备有一定的使用寿命。在设备的寿命期内，可以近似使用无功补偿装置的投资总额的折旧率来计算其单位容量的显性成本。
对于已经配置的无功补偿装置，他们要么投入运行，要么退出运行，没有其它可供选择的其它方式，因此它们的机会成本为零。
2.2.3 无功补偿的效益分析
补偿前后降低的功率损耗百分比为:
(2.1)
无功补偿效果示意图，如图2.3所示。横坐标为补偿容量(Kvar)，纵坐标为有功功率损耗变化百分比%。当时，线路是完全补偿的，此时，有功功率损耗降低的百分比达到最大值。由零补偿到完全补偿的过程中，曲线的斜率越来越小，说明降损效果越不显著。即设备功率因数愈低，则经过补偿后的降损效果愈明显，当功率因数趋近于1时，降损效果越来越不明显。如果过补偿，则增加损耗。一般情况下，补偿度控制在功率因数为0.9-0.95之间最为经济。

图2.3 无功补偿效果图
3 发电厂厂用电系统的分析
3.1 火力发电厂厂用电系统的概况
发电厂是将各种一次能源转变为电能的工厂。目前我国以火力发电厂为主，所使用的燃料主要是煤，且主力电厂是凝汽式发电厂，其发电量占全国总发电量的70%以上。
一个较现代化的工矿企业在进行生产时，必然要使用一些电动机械。一般来说工厂越现代化，电动机械就越多，向其供电的系统也就越复杂。在设计和生产中，我们称这些电气负荷为“厂用负荷”，而将供电系统称之为“厂用电系统”，而组成这套厂用电系统的设备则称之为“厂用电设备”。
火力发电厂也是一样，发电机需要汽轮机来拖动，而驱动汽轮机的蒸汽又来自锅炉，围绕这个主系统，有许多的子系统为其服务，这些子系统都是由成百上千的电动机械组成的。厂用机械需有机地结合起来一起工作，才能保证发电机组正常运行并输出电力。这些为保证电厂安全运行的全部电动负荷，都统归在发电厂的厂用电范围中。还有照明用电，也是保证电厂正常发电所必须的。发电厂为保证发电所消耗的动力和照明用电，称为发电厂的厂用电或自用电。在任何情况下，厂用电都是发电厂中最重要的负荷，应保证高度的供电可靠性和连续性。
各厂用负荷在电厂正常生产中的性质不相同，所以对它的供电方式也不尽相同。按其在生产过程中的作用以及供电中断对人身和设备造成的危害和影响，可将厂用负荷分为如下几类。
Ⅰ类负荷：这类厂用负荷对于电厂的生产及其重要，即便是在瞬间断电而由手动恢复供电前的短时停电中，也可能危及人身及设备的安全，主机停运导致停产或使发电量大幅度下降，要求供电绝对可靠。如送、引风机及供汽轮机冷却设备用的循环水泵、凝结水泵等。因此，这些设备一般设两套，互为备用，并有两个独立电源对其供电，且有备用自投功能。
Ⅱ类负荷：这类负荷允许短时(几秒至几分)停电，恢复供电后不会造成设备损坏或影响正常生产，但如停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产，如碎煤机、灰浆机等负荷。对这类负荷亦应有工作、备用两个电源，但允许采用手动切换。
Ⅲ类负荷：这类负荷一般与生产工艺过程无直接关系，即便较长时间停电，也不会直接影响正常生产，如油处理设施及中央修配厂设备等负荷。对这类负荷允许单电源供电。
3.2 发电机组的简介
发电机组的高压厂用电源有发电机的出口引接，经一台分裂变压器降压后，分别向两段高压厂用母线供电，两母线间无联络开关。
下面介绍一下某一机组的系统参数：
表3.1
型号
QFQS-300-2
视在功率(MVA)
353
有功（MW）
300
最大有功(MW)
320
功率因数
0.85
频率(HZ)
50
定子电压(V)
18000
定子电流(A)
11320
转子电压(V)
494
转子电流(A)
2299
空载转子电压(V)
122
空载转子电流(A)
750
极数
3
转速(r/min)
3000
冷却方式
水氢氢
制造厂
东方电机厂
主要负荷，根据计算的需要，要选择电力负荷比较稳定，容量较大，且经常使用的异步电动机拖动的电气设备作为主要介绍。(这里选择接在6kV母线上的容量超过500KVA的高压异步电动机拖动的电气设备)
表3.2
名称
型号
容量（KW)
电压
(KV)
电流(A)
转速
(r/min)
台数
送风机
F4KE-GN
1080
6000
125
740
2
引风机
F4KE-GW
1430
6000
175
740
2
一次风机
F4KT-
650
6000
78
985
2
循环水泵
YL1600-16
1600
6000
200.5
370
3
凝升泵
JSQ158-4
680
6000
79
1485
2
电动给水泵
F4KB--630M-4
2350
6000
260
1485
1
3.3 发电厂厂用电系统存在的问题分析
如何在不影响系统稳定性的前提下提高发电厂的经济效益是发电厂关注的首要问题。我们从发电厂的厂用电系统入手，对其进行综合分析，发现了一些问题。在厂用电系统中绝大多数电气设备(如变压器、电动机等)均属感性负荷，因此供电系统除供给有功功率外，还需供给大量无功功率，配电网络并经常受到无功功率冲击负荷的影响，以致发配电设备的能力不能充分利用，功率因数低时将造成下列不利影响。
降低了发电机的输出功率，使发电设备效率降低，而发电成本提高。
降低了变电输电线路设备的供电能力。
使网络电力损耗增加(线路中的电能损失与功率因数值的平方成反比)。
功率因数越低，线路中的电压损失也越大，用电设备的运行条件也越恶化。
发电机发出无功功率需要消耗一定的有功功率，增加发电成本。
厂用电系统内的无功电流增加了设备的损耗和发热。
此外，发电厂的厂用电量很大，现代发电厂的厂用电量一般占发电总量的5％一10％，相当于一个大型企业，以前普遍认为发电机本身就是很大的无功电源，发电厂的厂用电系统的无功完全可以由就近的发电机提供，在厂用电系统内安装无功补偿装置是没有实际意义的，但现在无功补偿技术在工矿企业得到广泛的应用，取得良好的经济效益，本文的观点就是把发电厂的厂用电系统看作一个大型企业的用电系统，对无功补偿在其内部的应用做理论性的探讨。
3.4 发电厂厂用电系统采用无功补偿技术的经济性分析
如何解决上述问题，从而提高发电厂的经济效益，按照国家电气设计规范《供配电系统设计规范(GB50025—95)》第5.0.3条中说明“容量较大、负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率宜单独就地补偿”，针对发电厂的厂用设备的运行情况，我们提出的方案是在发电厂的厂用电系统中采用无功补偿技术，主要是采用厂用电动机的无功就地补偿技术，即对发电厂厂用电系统中长时间运行的、负荷比较稳定的、容量超过500kVA的高压电动机进行无功就地补偿。厂用电系统，选择以下的设备：送风机，容量1080kW，两台；吸风机，容量1430kW，两台；一次风机，容量650kW，两台；凝升泵，容量680kW，两台；循环水泵，容量1600kW，三台；电动给水泵，容量2350kW，一台。
无功补偿装置采用传统的分组投切的静止无功补偿器。当然也可以采用现代无功补偿装置，效果会更好，但是造价会提高。
在发电厂厂用电系统中的大部分异步电动机的功率因数，平均负载率，平均效率即；我们假设异步电动机补偿后的功率因数达到0.95。因此，功率因数由0.70提高到0.95，那么：

下面以送风机为例:

可以取送风机的补偿容量为720kvar。
同理可以计算出其他的设备的补偿容量。
吸风机：

可以取吸风机的补偿容量为960kvar
一次风机：

可以取一次风机的补偿容量为430kvar
凝升泵：

可以取凝升泵的补偿容量为450kvar
循环水泵：

可以取循环水泵的补偿容量为1070kvar
电动给水泵：

可以取电动给水泵的补偿容量为1570kvar
所选设备的补偿容量能保证计算过程中母线的功率因数可以提高到0.9假设成立。同时对无功补偿装置采用分组投切的方式可以使母线的功率因数始终保持0.9左右。
4 电动机的无功就地补偿
由于发电厂厂用电系统中的电动机械大多是用异步电动机拖动的，下面主要介绍一下。
异步电动机的视在功率由有功功率和无功功率组成。无功功率虽然不直接做功，但也是异步电动机维持其正常运转必不可少的条件。异步电动机的无功功率负荷在电力系统无功负荷中占的比重很大，因设计及使用等方面的原因，电动机的自然功率因数往往较低，一般约为，因此对异步电动机进行无功功率就地补偿，对于提高功率因数，节约电能及减少运行费用等有明显的意义。
现代发电厂的厂用电系统中，电动机等感性负荷占据相当大比重。它们在消耗有功功率的同时，也需要吸收大量无功功率。无功功率的出现不仅导致发电机出力下降，降低了输配电设备效率，而且还增大了网络损耗，严重影响供电质量。研究其终端的电动机的无功就地补偿具有明确的经济意义。
4.1 电动机无功就地补偿的原理
电动机无功就地补偿的方法是将电容器直接并联在电动机侧，使电动机所需要的大部分无功功率由并联的电容器供给。电动机的有功部分仍由电源供给，这样可以减轻电源负担，减少电能损失（如图4.1）。这是一种最有效的补偿方法。

图4.1 异步电动机的无功就地补偿示意图
异步电动机为一感性负载，由交流电路原理可知，有功电流与电压同相位。感性无功电流滞后于电压电角度。其合成线路电流为功率因数为，无功功率为,，各向量的相位关系如图4.2所示。

图4.2 异步电动机并联电容器后各电流与电压向量图
、、，分别为补偿前的感性电流，实际电流以及功率因数角。
、、，分别为补偿后的无功电流，合成电流以及功率因数角。
异步电动机并联电容器后，容性无功电流超前于电角度，总的无功电流。因为电容器的补偿作用与相位相反，故变为了其值减小了,由与的合成线路电流也小于原来的值，而相应的功率因数可以由提高到,此时无功功率为。
由上述分析可知，异步电动机采用无功就地补偿后，电动机供电线路的电流减小了，从而降低了电能损耗，达到了节电的目的。
众所周知，电动机的功率因数是电动机的输入功率视在功率的比值，即:
(4.1)
式中：---电源线电压，V； ---电机端线电流，A；
---电动机输入功率，W；---电机端功率因数。
由式(4-1)可得：
(4.2)
从式(4-2)可知，当电机的输入功率一定时，电机端的线电流与电机端的功率因数成反比，即电机端的功率因数越低，其对应的配电线路中的电流增加，损耗加大，电压下降。反之，电机端的功率因数越高，配电线路中的电流越小，损耗越小、压降越小。
由此可见，补偿前电机端功率因数越低，则补偿后线损下降率就越大。
电机端的功率因数，还与电机的极数和负载率有关。即当输出功率一定时，电机极数增加功率因数降低；当电机极数一定时，随电机负载率的下降而减小。所以，对多极电机和负载率较低的电机，采用无功功率就地补偿节电效果更为显著。
4.2 电动机无功就地补偿的接线方式
高压电动机的无功补偿，一般将高压电容嚣连接成电容器组投入运行，电容器直接与电动机的引出线端子相接，电容器和电动机之间不需装设任何开关设备。当电动机从电源上断开后，其定子绕组即为电容器的放电电阻，因此，不需专设电容器放电装置。电容器组与线路连接时，单台电容器的额定电压应与所接线路的电压(线电压或相电压)相符。单台电容器的额定电压与线路的线电压相同时，高压电容器组应采用三角形接法。
如果按星形接线，则每相电压是线电压的1/3,因，电容器无功
功率的输出与三角形接法相比减少1/3。单台电容器的额定电压为线路的
相电压时则应采用Y型接线。
4.3 电动机无功就地补偿的优缺点
1．单机补偿的优点
(1)可以减小供电网、配电变压器以及低压配电线路的负荷电流；
(2)可以减小配电线路的导线截面和配电变压器容量；
(3)可以减少配电系统功率损耗和电能损耗；
(4)补偿点的无功经济当量最大，因而补偿降损效果最好；
(5)可以降低电动机启动时通过配电系统的启动电流，减少交流接触器的火花，延长控制设备的使有寿命；
(6)减少配电系统的电压损耗，尤其是使运行电压偏低处的电动机的运行电压大为改善。
2.单机补偿的缺点
(1)若电动机经常停用，则电容器的利用率和经济效益相应降低；
(2)较集中补偿所需电容器容量较大：
(3)电容器装在用电设备附近，可能会受到用电设备振动等影响：
(4)若补偿容量选择不当，可能由于自励磁过电压使电动机损坏。
4.4 电动机无功就地补偿装置投运后的注意事项
无功补偿设备投运后，应加强管理、维护，确保补偿的预期效果，充分发挥其节电效益：
注意环境温度
电力电容器温升有严格规定，环境温度过高时，电容器温升超过允许值，会缩短电容器的使用寿命，甚至发生爆炸。当温度过高时，要加强室内通风或使用专用风机降温。电容器上积灰多时，要进行清理，以利散热。
注意运行电压
电容器的容量与电压呈平方正比关系。因此当电压过高时，会使补偿容量大大超过设计容量，出现过补偿。而且容量的提高致使电容器电流升高，电容器的功率损耗和发热量就明显增加，威胁电容器的使用寿命和安全。所以发现电容器运行电压过高时，应停用部分电容器甚至全部停用。
确保自动投切装置的正常运行
在生产用电过程中，由于生产工艺、生产班次及厂体等原因，用电负荷不是一成不变的，因此无功补偿容量也要相应变化。如果用人工操作投切电容器，很难达到要求。因此，一般都将电容器分成若干组，根据变化着的无功补偿容量要求，通过一个自动投切装置将部分电容器组自动投入或撤出，实现全厂功率因数的相对平衡。这个自动装置的正常运行十分重要，要定期观察、检查、试验，一旦发现失灵，要及时修复或更换。
5 潮流计算
5.1 潮流计算
图5.1是发电厂的机组的一个简化图形，其中的数据是取的是1天的平均值，根据这些数据对发电厂的厂用电系统应用无功补偿后的状况进行了的潮流计算：

图5.1发电厂的厂用电系统的等值电路
发电厂的厂用电系统中采用了具有低压分裂绕组的双绕组变压器，额定容量为40MVA，变比为18kV／6.3kV／6.3kV，；△Po=28.1kW，U(%)=18，,I(％)=0.23，则我们能够得出(归算到高压侧)：
激磁支路的功率为：

变压器的总阻抗为：

我们将变压器用两条等值支路表示，则：

在未加入无功补偿前，图5—1中的两条6kV母线的负荷分别为

厂用电入口处电压=18kV,则可以进行相关的计算：
母线l的功率因数为：

变压器支路1上的功率损耗为：

同理,可以计算出：
母线2的功率因数为：

变压器支路2上的功率损耗为：

可以算出入口处的容量为：

可以推算出支路1和支路2的母线电压：

以上是对未加进行无功补偿前的厂用电系统的简单计算，下面我们假设在保持负荷的有功功率和厂用电入口处电压不变的情况下，对电动机进行就地无功补偿后使两条6kV母线上的功率因数都能达到0.9(上面对选取设备的无功补偿容量计算可以保证这一点)，那么进行下面的计算：
对于6kV母线l来说，保持不变，则

同理，对于6kV母线2进行相同的计算。

同样，我们能算出加入无功补偿后厂用电入口处的容量为：

支路1和支路2的母线电压为：

5.2 变压器的损耗分析
变压器降低的有功损耗：

5.3 线路的损耗分析
对线路的有功损耗采用无功经济当量进行计算，我们对进行粗略的估算，以送风机为例：

图5.2母线1 送风机的等值电路
在图5.2中，假设送风机在额定状态下运行,,
,,电缆为95mm的三心铜电缆行,l=1200m,取720kvar，采用无功补偿当量计算的话：

由于送风机的线路在所选取的补偿线路中是折中的，同时考虑母线到分裂变压器的二次侧出口部分的损耗的话(母线到分裂变压器二次侧的距离大约为700m)，选取，那么，加入无功补偿后线路降低的有功损耗为：

从上面的计算中，可以看出跟成正比，而的大小跟厂用电的负荷和功率因数有关。厂用电负荷越大，功率因数越小，则和也越大。
5.4 定子和转子绕组及励磁系统的损耗分析
分析一下加入无功补偿装置后厂用电系统入口端电流的变化情况：
未加入无功补偿时：

加入无功补偿时：

电流减小了：

发电机的输出有功功率P=279.558KW,无功功率Q=127.224Mvar,端口电压：
U=18KV
发电机出口处的电流为：

定子绕组的电阻为0.03，那么定子绕组减少的有功损耗为：

转子的电阻为0.06，我们分析一下转子绕组减少的有功损耗：
根据公式：

可以计算出补偿前后的的变化，补偿前=47.24kV,补偿后=46.91kV,根据发电机的空载特性曲线(图5.3),我们可以估算一下无功功率减少后的励磁电流的变化，大约可以减少20A左右。

图5.3发电机的空载特性曲线
补偿前转子电流： 补偿后转子电流：
因此，转子减少的有功损耗为：

励磁系统的整流电路用的是三相全控桥式整流，总是有两个晶闸管导通，因此整流电路减少的有功损耗为：

5.5 发电设备的发热量分析
计算一下电流的变化率：
(5.1)
对于发电机的定子绕组而言，不但损耗降低了，而且定子的发热量也得到相应的降低。定子绕组的发热是与定子电流在定子绕组中所产生的铜损成正比，而铜损又与定子电流的平方成正比，因此，定子电流的降低能使发电机定子绕组的发热成平方倍的下降，定子绕组的温度降低，这对于延长发电机定子的使用寿命和提高冷却系统的效率以及降低系统的水耗十分有利。
对于发电机的转子装置，无功降低，励磁电流减少，转子绕组的温度降低；整流电路的晶闸管的压降不变，整流装置的发热量降低，消耗的功率降低，那么将延长整流装置的使用寿命，提高整流装置的安全性。对于有换向碳刷的发电机来说，电流的降低，能降低摩擦产生的热量，减少更换碳刷的次数。
5.6 经济效益分析
从上面的两种不同情况下的计算结果可以看出，加入无功补偿后：
提高了入口处的功率因数。
未加入无功补偿时：

加入无功补偿后：

功率因数提高了0.162。
减少了有功损耗，降低了发电机的煤耗。
变压器降低的有功损耗：

线路降低的有功损耗为：

定子和转子绕组以及励磁系统降低的有功损耗为：

根据实践经验得知厂用电率每降低0.5%,可以节煤2-2.5克/,那么在加入无功补偿装置后，每发一度电最小可以节煤：

式中：0.140MW--------减少的总损耗。
279.5MW---------当天的平均功率。
减少了发电机的无功输出，可以提高了电网的输出能力，也可以降低发电厂的无功成本，提高经济效益。

这就意味着在S不变的情况下，无功功率Q降低，那么发电机向电网输出的有功功率P就可以提高。
另一方面，对发电机无功生产成本计算和无功补偿设备的成本分析的简单算例中，我们可以看出，即使不考虑发电机的无功生产的机会成本，只是显性成本(典型的350MW发电机)就是$6.77/Mvarh，而无功补偿设备的成本大约仅为$0.