论文总字数：20186字

摘 要

随着经济社会迅速发展，电力负荷急剧增加，用电需求飞速增长，电网的安全稳定也随之遇到了更大的挑战，主要包括：电压、电流波动大，线路损耗大，功率因数低等。为了解决这些问题，更好地满足用户的用电需求，有必要采用无功补偿技术对电网进行合理优化，最大程度地提高电能质量，降低用电成本，尤其对于工业用户的生产经营活动具有重要意义，能够取得巨大的经济效益。

本文以无功补偿的原理为出发点，对无功补偿做基本介绍，分析了无功补偿对电网的积极作用，并阐述了无功补偿的实施方式及采用的补偿装置。从多角度讲述补偿容量的确定方式，以及无功补偿后经济效益的计算方法。采用并联电容器对10kV线路进行配电线路补偿，以解决线路功率因数低、末端电压低等问题。

在案例分析中，根据该线路特点，以提升功率因数为目的计算补偿容量，确定装置容量。补偿后，除功率因数有效提高，线路电压低、线损高问题均得到改善，每年可节约大量发电成本，具有可观的经济效益。本次实际案例分析，在极低成本下对电网进行优化，改造困难小，可行性高，验证了无功补偿是促进电网安全、可靠、经济运行的有效手段。

关键词：无功补偿；补偿容量；经济效益

Benefit Analysis of Power Grid Reactive Power Compensation

Abstract

With the rapid economic and social development, the power load has increased sharply, and the demand for electricity has grown rapidly. The security and stability of the power grid have also encountered greater challenges, including: large voltage and current fluctuations, large line losses, and low power factor. In order to solve these problems and better meet the user's electricity demand, it is necessary to use reactive power compensation technology to optimize the power grid to maximize the quality of power and reduce the cost of electricity, especially for the production and operation activities of industrial users. Significance, can achieve huge economic benefits.

This article takes the principle of reactive power compensation as a starting point, gives a basic introduction to reactive power compensation, analyzes the positive effect of reactive power compensation on the power grid, and describes the implementation of reactive power compensation and the compensation device used. It tells the determination method of compensation capacity from various angles, and the calculation method of economic benefit after reactive power compensation. A parallel capacitor is used to compensate the 10kV line for distribution lines to solve the problems of low line power factor and low terminal voltage.

In the case analysis, according to the characteristics of the line, the compensation capacity is calculated to improve the power factor, and the device capacity is determined. After compensation, in addition to the effective increase in power factor, the problems of low line voltage and high line loss are all improved, and a large amount of power generation cost can be saved every year, with considerable economic benefits. In this practical case analysis, the power grid was optimized at a very low cost with little difficulty in reconstruction and high feasibility. It was verified that reactive power compensation is an effective means to promote safe, reliable and economic operation of the power grid.

Keywords:reactive power compensation,compensation capacity,economic benefits

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 背景及意义 1

1.2 国内外研究现状及发展趋势 1

1.2.1 无功补偿技术的国内外发展现状 1

1.2.2 无功补偿技术的发展趋势 2

1.3本文主要研究内容 2

第二章 无功补偿的理论研究 4

2.1 无功补偿的基本理论 4

2.1.1无功补偿的基本原理 4

2.1.2无功补偿的基本原则 4

2.1.3无功补偿的作用 5

2.2 无功补偿的主要方式及装置 6

2.3 无功补偿装置 7

2.3.1 同步调相机 7

2.3.2 并联电容器 7

2.3.3 静止无功补偿器 7

2.3.4 静止同步补偿器 8

2.4 本章小结 8

第三章 10kV线路的无功补偿案例分析 9

3.1 无功补偿的容量计算 9

3.1.1 为提高功率因数确定补偿容量 9

3.1.2 为提高线路电压确定补偿容量 10

3.1.3 为降低线损确定补偿容量 10

3.2 无功补偿的效益计算 11

3.2.1 功率因数调整电费 11

3.2.2 无功补偿当量与无功经济当量 13

3.2.3 无功临界当量和临界补偿容量 13

3.3 案例分析 15

3.3.1补偿容量计算 15

3.3.2效益计算 17

3.4本章小结 19

第四章 结论 21

致谢 22

参考文献 23

附录 24

第一章 绪论

1.1 背景及意义

随着我国经济、技术和工业水平的飞速发展，人们对电力的需求持续增大，电力行业也在迅速发展，电能早已成为人民生活不可分割的一部分，电力的发展水平也在很大程度上影响着国民经济各部门的发展，影响着人民的生活水平。然而，就目前而言，我国的电力发展水平尚不能满足社会的需求，电网波动，长时间停电，设备频繁损坏等现象依然大量存在。而无功平衡可以在电网的安全稳定运行中发挥重要作用，因此，通过无功补偿技术确保电力系统的无功平衡，以提高电能质量、改善用电环境、减少设备损坏，同时实现经济效益最大化对于电力行业的发展具有重要意义。

在电力系统中，大多数的负荷为阻感性负荷，不仅需要从电源处获取有功功率，还需要取得大量无功功率以维持磁场，为能量的传输、转换创造条件，同时也会对电力系统造成消极影响^[1-3]：

1. 系统电流增大。无功功率过大会降低功率因数，增大系统电流，降低电压并增加设备容量，导致用电环境差，影响电力系统正常运行。
2. 增大线路损耗。无功功率过大会导致设备、线路损耗增大。据统计，较大的无功功率传输，造成了我国电网平均每年15%的线路损耗。
3. 电能质量下降。无功功率不平衡，造成电力系统电压不稳，电能质量降低，甚至导致大面积停电现象发生。
4. 设备损坏频繁。在输送无功功率的同时，也会消耗一定的有功功率，无功功率过大，增大有功损耗，使设备发热严重，长期过热工作，使用寿命降低。

要求发电机同时满足所有负载的有功功率与无功功率需求是不切实际的，并且无功功率从电源远距离输送到线路末端会造成大量的线路损耗，负载电压大幅降低，对设备造成负面影响，降低有功功率的传输，不利于电力系统的正常运行。这就需要通过无功补偿技术保持系统的无功平衡，保证系统安全、稳定运行。

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