电力系统中无功补偿的应用

摘 要：无功补偿作为电力系统中的一个重要技术，对提高电力资源的使用效率，为我国整个电力系统提供了重要的技术支持。如何提高无功补偿技术在电力系统中的效用，进而提高电网质量，减少网络损耗，是当前我国电力事业发展的重要问题。

关键词：电力系统；无功补偿；应用

一、前言

无功负荷在电力系统中广泛存在，无功负荷的产生原因很多，常见的主要在电力线路、电力变压器及用电设备在使用过程中产生。在电力系统的运行中，电荷运动产生的大量无功功率，大大的降低了系统的功率因数，进而成乘数的增大线路中电压损失和能量损失，严重的影响着资源的使用效率与电力企业的经济效益。

无功补偿即无功功率补偿，主要目的是为了提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路损耗。无功分布是否合理还直接影响着电力系统的安全稳定，不合理的无功分布造成的无功不足将导致系统电压不稳，用电设备运转低效，严重的可以导致电压崩馈等事故。无功过剩更会造成供电环境的恶化，进而危害电力系统设备的正常、安全使用。同时，无功设备的大量存在又会提高成本，综上，有效的无功配置能有效的提高电气使用，保证电力系统安全运行，从而提高电力系统运行的稳定性。

二、无功补偿技术概述

1.无功补偿应用原则

对于电感负载，无论是工业负荷还是民用负荷都需要在过程中消耗大量的无功功率。形成无功功率的原因一般情况下有两条：一是输电系统直接提供；二是补偿电容器提供。在输电系统提供的情况下，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。而由补偿电容器就地提供无功功率，避免了由输电系统传输无功功率，从而降低损耗，提高系统的传输功率。

无功补偿技术在实际操作中，还要考虑以下几点：一是高压补偿需要与低压补偿有效结合。由于电力供应系统随着人们用电量需求的变化，需要不同的电量供应需求。无功补偿在电力系统应用的过程中，将高压补偿和低压补偿有效的结合起来。低压补偿在电力系统应用的过程中更能降低输电损耗。二是注意整体和局部平衡的有效结合原则。整体无功平衡是整个电力系统在运行中达到的最佳状态，为实现电网的无功平衡需要电力网络在应用无功补偿技术时，应根据电力负荷与线路的实际情况，注重整体和局部的总体平衡。三是集中补偿和分散补偿的结合。分散补偿首先能够满足用电设备的平衡，同时还能极大地缩小电力传输的距离。因此在无功补偿中应采用集中补偿辅助分散补偿的有效结合方式。四是无功补偿和有功补偿有效结合。无功补偿过度或是无功补偿不足都会对整个无功补偿乃至配电系统产生不利影响，在无功补偿技术应用中，还应将有功补偿结合起来，从而提高整个无功补偿的效果。五是调压和降损有效结合原则。无功补偿在实践中应采取降损为主、调压为辅的方式可以提高整个线路的供电能力，减少整个线路损失、提高线路的负荷水平。

2.无功补偿的分类

无功补偿随着应用的逐渐广泛，无功补偿技术也在逐渐的完善与创新，人们根据电力系统中发电、输电、配电的不同过程，搭配不同的无功补偿设备和方式，形成了多种无功补偿方法。本文研究无功补偿的应用，根据补偿应用的方式可分为变电站集中补偿、随线补偿、随机补偿、低压集中补偿、低压分散补偿等方式。变电站集中补偿是通过并联电容器、同步调相机、静止补偿器等设备连接在十千伏变电站母线上，通过空载无功损耗来改善输电网的功率因数，进而提高终端变电站电压。随线补偿是在高压配电线路上分散安装并联电容器，对配电线路的无功功率进行补偿，进而提高配电网功率因数。随机补偿通过配电变压器、电动机直接并联电容器，通过控制、保护装置与变压器、电动机同时投切，实现补偿配变的空载和漏磁无功功率以及电动机的无功功率。低压集中补偿也称跟踪补偿，是指以无功补偿自动投切装置作为控制保护装置，将电容器组并联在低压母线上，用以补偿变压器和低压侧配电线路的无功损耗以及所带用电设备就地补偿不足部分的无功功率。

三、无功补偿措施

1.装设无功补偿电容器。由于无功功率沿电力网传送却要引起有功功率损耗以及电压损耗，因此装设无功补偿电容器，可以合理地配置无功功率补偿容量，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，可以改变电力网的无功潮流分布，从而提高电网功率因数。

2.装设同步调相机。同步调相机是传统的无功功率电机。专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的容性或感性无功功率。同步调相机的缺点是损耗和噪声较大、运行维护复杂，装置急需技术改良。

3.调整变压器分接头。调整变压器分接头档位可改善局部负载，有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接头，而且调节范围也比较大。这样可以根据不同的负荷来选择合适的分接头，可以改变电压变化的趋势。

4.装设静止无功补偿装置。随着电力电子技术、电力系统的有效结合，静止无功补偿装置在电力系统无功功率控制的领域应用的十分广泛的舞台。静止无功补偿装置是指使用晶间管的静止无功补偿装置，包括晶闹管控制电抗器（TCR）和晶闹管投切电容器（TSC）以及这两者的混合装置。

四、电力系统无功补偿发展中应注意的问题

1.注意谐振的防护。谐振、谐波是电路系统非线性负荷所造成的，谐振谐波的出现表明电路系统存在质量安全的问题，一旦产生谐波会对整个电流、电压系统产生极大地危害。谐振还容易导致电力系统造成过电压、过电流现象，长期的过电流还会破坏电力系统的装置设备，还对绝缘设备造成很大压力。

2.有效控制无功补偿的功率因数。功率因数是无功补偿的主要指标，是指电路系统中任意两个电路中的电压和电流及其相位差的余弦，它作为交流电路的重要技术指标，对整个电气设备的利用率和电能消耗都具有至关重要的作用。适当提高无功补偿的功率因数可以有效降低输电电流，提高输电线路的使用率，但无功补偿的功率因数过高也会在一定程度上对电力系统设备的绝缘性产生影响，而且还会导致系统设备内部的温度过高，不利于延长设备的平均使用寿命。根据以往的实践分析得出，将0.6的功率因数提高到0.7所使用的补偿容量，与将0.7的功率因数提高到0.8补偿的容量是不相上下的。因此，有效控制无功补偿的功率因数，不仅可以保障电力系统的传输安全，而且还能提高整个电力设备的使用效率。

3.防止电力系统的电压超标。电力系统中的电压随电容器的补偿容量而变化。当补偿容量过多时，就会导致电网电压值不断上升；相反，当补偿容量不够时，就会使电压过低。因此这就要求无功补偿应根据整个电力系统的实际情况，合理安排无功补偿的容量。在单台电动机的使用地进行补偿时，由于切断电动机的电源后，系统还会持续输送一段时间的无功功率，这会导致整个电压超出了额定值，导致电压升高，使得电力设备处于危险之中。因此，单台电动机进行现场补偿时，应严格把握好补偿的因数。

五、无功补偿的未来发展前景

随着电力系统对电能质量要求越来越高，以及电力系统的装置技术含量越来越高，我国无功补偿系统得到了很大的发展。无功补偿的未来发展趋势表现在以下几个方面：一是无功补偿与电子变流技术有效结合，使变电流的自动调节更加具有时效性，对补偿电力负载无功的作用更加有效。二是电子技术在无功输出调节开关上的应用，现在的研究方向是使无功补偿设备根据获取的信息，自动有效实现补偿的调节。电子技术在投切电容器开关上的应用，可以使电容器的系统具有安全稳定性能，这在很大程度上可以有效防治涌流现象的发生。（作者单位：太原王孝雄建筑设计院（有限公司）新疆分院）

参考文献：

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