浅谈电力系统中无功补偿的重要性和其主要方式

张生龙

摘 要：社会经济的快速发展，使得电力系统在我国城市化建设中具有越来越重要的地位。无功补偿作为电力供电系统中的一个重要装置，在很大程度上提高了电力资源的使用效率，为我国整个电力系统提供了良好的环境。该文主要在简要介绍无功补偿的概况后，进一步探讨电力系统中无功补偿的重要性及主要方式，最后提出我国无功补偿的技术发展前景及需注意的问题，从而使无功补偿技术更好地促进我国电力事业的持续发展。

关键词：电力系统  无功补偿  重要性  方式

中图分类号：TM63 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（b）-0076-02

改革开放以来，我国社会经济和城市化建设都得到了迅猛发展，随着人们生活水平的提高，使得人们对供电系统的要求也越来越高。如何提高电网质量，减少网络损耗成为当前我国电力事业发展的重要问题。无功补偿作为目前我国电力系统中的一个重要组成部分，它不仅可以极大地提高电力系统的供电效率，而且还能有效保障电力系统的安全稳定运行。因此，对我国电力系统的优化配置和电力资源的合理利用具有十分重要的意义。

1 无功补偿的概况

1.1 无功补偿的定义

电网输送的功率包括两部分：即有功功率和无功功率。直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能等，利用这些能做功的称为有功功率。不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，如电磁元件建立磁场所用的电能。无功功率作为电气设备能够做功的必备条件，对供电系统和负荷的运行是十分重要的。这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的，所以在电网的合理位置安装无功补偿装置是非常必要的。无功补偿装置作为电力供电系统中的一个至关重要的装置，主要是通过减少供电变压器和电力传输线路的损耗，从而在一定程度上可以提高整个电力系统的供电效率。有效使用无功补偿装置，可以极大地提高电网的整体质量;相反，如果使用不当，就会对整个供电系统、电压和谐波等造成不利的影响。

1.2 无功补偿的类型

电力系统中无功补偿有很多种类，目前按照不同的分类标准可以分为：按补偿的范围可以分为负荷补偿与线路补偿;按补偿的性质可以分为感性补偿与容性补偿;按补偿的方式可以分为串联补偿与并联补偿，按电压等级分高、低压侧无功补偿。从用户实际应用将其归为集中补偿、分散补偿、单独就地补偿等。

1.3 无功补偿技术原则

无功补偿对提高电力系统的供电质量具有十分重要的作用，但在具体操作中，如果没有正确应用，就会给电力系统带来不必要的麻烦。因此无功补偿技术在实践中，还应注意以下几个方面的原则：（1）高压补偿和低压补偿有效结合原则。由于电力供应系统随着人们用电量需求的变化，在不同的时段会呈现出不同的电量供应需求，因此无功补偿在电力系统应用中，应将高压补偿和低压补偿两者有效结合起来。一般情况下，低压补偿在一定程度上可以减少电力企业的经济成本，所以在保证电力系统安全的情况下，可采用以低压补偿为主，高压补偿为辅的方式进行操作。（2）整体平衡和局部平衡有效结合原则。为了达到既满足电力系统全网的整体无功平衡，又有利于实现局部电网的无功平衡的目标，电力网络系统在应用无功补偿技术时，应根据电力负荷自身的特点和线路的实际情况，在提高电力系统总体平衡的目标之后，进一步做好整体和局部之间的有效平衡。（3）集中补偿和分散补偿有效结合原则。在变电站和配电站进行大容量无功补偿之后，同时为了满足国家重点区域、行业和设备的电力需求，也同样需要进行分散补偿。分散补偿不仅能够满足用电设备的就地平衡，而且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分散补偿为主、集中补偿为辅的有效结合原则。（4）无功补偿和用户补偿有效结合原则。为了有效避免补偿过度或是补偿不够对整个无功补偿所产生的不利影响，在无功补偿技术应用中，还应将供电部门和各个电力用户进行相互协调，从而在一定程度上可以提高整个无功补偿的应用效果。（5）调压和降损有效结合原则。电力系统中，由于电力线路较长，且线路复杂，使得部分线路存在功率较低或是负荷分散等现象。因此，为了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，无功补偿技术在实践中应采取降损为主、调压为辅的有效结合原则。

2 电力系统中无功补偿的重要性

无功补偿作为整个电力系统的重要装置，在很大程度上提高了电力系统的供电质量，保障了人们日常生活和工业生产的用电需求。无功补偿在电力系统中的重要性具体表现在以下几个方面。

2.1 无功补偿有助于减少电力系统中的用电损耗

社会经济的快速发展，使得人们的用电量越来越多。为了缓解电力供应系统的压力，提高电力系统的用电质量，减少电力系统的用电损耗具有十分重要的意义。无功补偿的应用可以在很大程度上能够解决这一问题，电力系统的技术人员利用相关的计算公式，可以测算出当前无功补偿对于降低电力系统能耗的使用情况，并通过不断提高电力的功率因数，从而可以有效提高整个线路和变压器的损耗。可见，降低电力系统中的用电损耗，可以有效提高整个电力传输过程中的质量，为我国电力系统的传输提供良好的环境保障。

2.2 无功补偿有助于保障线路的安全稳定

电力输送的安全稳定性是整个电力事业发展的重心和关键，只有保障了电力传输的质量安全，才能为广大人民群众服务。因此建设和发展好电力企业的用电质量安全和稳定性，是摆在当前我国电力事业发展面前的一个现实问题。我国地域面积广、地势复杂，这使得我国电力线路较长、线路复杂多样。因此，为了保障一些偏远地区的用电需求，无功补偿根据用电需求，及时调整电压，从而对于保障线路的安全稳定具有至关重要的作用。

2.3 无功补偿有助于降低电力传输成本endprint

无功补偿可以根据电力需求的不同自动调整电压，不仅可以在很大程度上降低传输中线路的不必要损耗，而且还能提高电压的传输质量。目前，随着高科技的发展，一些先进的设备和装置不断应用到人们的生产生活中，而这些装置很大部分都需要电力系统的能源作为支柱。因此为了降低这些设备的电力损耗，无功补偿技术的应用可以极大地实现这一目标。可见，无功补偿不仅可以为降低整个电力能源的消耗做贡献，而且还能在一定程度上降低企业成本，提高企业的市场竞争力。

2.4 无功补偿装置可以有效控制电力系统的谐波

谐波作为一个数学和物理学的概念，其产生原因主要是由于正弦电压给电源开关、变频器、逆变器等非线性负载装置施加电流压力，而导致基波电流发生变形现象。谐波系统出现故障后，不仅会降低变压器、电缆等系统的容量，而且还会使电力设备老化、产生噪音污染，从而给电力的生产带来一定的危害。由此可见，有效控制电力系统的谐波对于保障整个电力系统的安全具有十分重要的意义。无功装置作为谐波治理的重要方法之一，对控制谐波、提高功率的因数具有十分重要的价值。在我国电力系统中，为了保障整个电力系统的供电质量，防治谐波带来的种种危害，在进行大容量无功功率补偿时通常都会采用相应地措施，从而达到有效控制谐波的目的。这主要是因此谐波在电力系统非线性装置中需要消耗大量的无功功率，因此在电力系统中应用无功装置，可以在无功功率的协助下，有效实现对电力系统谐波的控制，最后使整个电力设备处于正常的运行状态中。

3 电力系统中无功补偿的主要方式

正确处理好无功补偿的技术应用，可以促进整个电力系统的安全有效运行。电力系统无功补偿的三种主要方式各有利弊，虽然它们都能在很大程度上提高电力系统的质量，减少电力传输过程中的损耗，但他们也都存在着各种因素的制约。如低压集中补偿方式尽管能够最大限度地降低电网系统和用户线路之间的无功负荷，但其成本投入大，因此在电力系统的应用推广带来了一定的制约因素。因此，为了更好地保障电力系统的质量安全有效，提高无功补偿的效果，电力系统建设中应根据整个电力的实际情况，对各种电力系统的无功补偿方式进行全面综合考虑，最后才能突破传统无功补偿的限制，推动电力系统安全有效运行的进一步发展。下面对电力系统无功补偿的三种方式进行简单分析。

3.1 随机补偿方式

随机补偿方式主要是指在电动机和相关的电气设备上采用并联电容器的设备，从而可以使它们可以进行有效的无功补偿。电动机在我国工农业生产中十分普遍，因此做好电动机的无功功率补偿，不仅可以极大地降低配电系统的电压损耗，而且还可以极大地提高电力系统的稳定性。

3.2 随器补偿方式

随器补偿是一种在配电变压器低压侧安装电容器的方式。通常情况下，当配电无功补偿在整个电力系统的负载率较低时，如果补偿的容量大于空载无功率，那么就会导致系统在配变处于空载时，呈现出过度补偿的现象。因此为了提高整个电力系统的质量，在变压器的低压侧安装电容器可以有效补偿它的漏磁无功功率和空载无功功率。

3.3 低压集中补偿方式

低压集中补偿是一种利用在低压母线上所安装的自动投切并联电容器，从而可以使它进行自动检测母线数据，并且还能根据数据的实际情况对系统的输电线路进行有效的无功补偿。

4 无功补偿的未来发展前景

随着社会对电力系统的电能质量要求越来越高，不断改进电力系统的装置技术，在发展中有效运用新型科技成果，成为我国电力系统今后发展的长期目标。目前我国电力系统在社会蓬勃发展的社会背景下得到了大力发展，做好无功补偿工作对于建设节约型国家具有十分重要的意义。传统的无功补偿装置是采用同步补偿器和并联电容器，这两种装置可以有效地满足高压侧的集中补偿。在社会科技的不断推动下，电子技术得到了很大的发展，这使得电子技术和无功补偿技术的有效结合成为我国当前电力系统发展目标前景，具体表现在以下三个方面：（1）将无功补偿与电子变流技术有效结合，使变电流可以根据无功的传输情况进行系统自动调节，从而可以有效补偿电力负载无功的作用。如精致调相机就是根据无功补偿技术和电子变流技术的双向结合得以实现其应用功能。（2）电子技术在无功输出调节开关上的应用，可以使系统根据获取的信息，自动有效实现无功补偿的调节，这在静止型的无功补偿器中具有十分重要的意义。（3）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。

5 电力系统无功补偿发展中应注意的问题

无功补偿在电力系统发展中具有如此重要的作用，因此正确运用和发展好无功补偿技术对我国今后电力系统的发展具有相当重要的意义。为了进一步促使我国电力系统的安全有效健康发展，电力系统中的无功补偿在发展中还应注意以下几个方面的问题。

5.1 做好谐振的防护工作

电力系统中，谐振往往和谐波相联系，谐振会导致谐波，同样谐波也会促使电路发生谐振现象。谐波主要是由电网中的非线性负荷所导致的，谐振的出现往往表明电路系统中某一段线路存在质量安全的问题，并且一旦引发谐波就会对整个电流、电压系统产生极大地危害。此外，谐振还容易导致电力系统出现过电压或过电流的现象，这不仅影响系统设备的绝缘功能，而且长期的过电流还会破坏电力系统的装置设备。由此可见，做好谐振防护工作，可以在很大程度促进我国电力系统的安全健康发展。

5.2 有效控制无功补偿的功率因数

功率因数主要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，提高输电线路的功率使用率，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。

5.3 严格控制电力系统的电压

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。一般情况下，无功补偿容量应使电力系统的电压值小于额定电压值的1.1倍。只有控制好整个电力系统的电压，才能促进电力系统的安全发展，否则不仅会对整个系统的电压产生一定的影响，而且还会严重损害电容器等装置设备。此外，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。

6 结语

电力系统的大力发展在很大程度上提高了我国广大人民群众的生活质量及社会工业生产的效率。然而，我国当前的社会发展对电力系统的要求越来越高，使得无功补偿装置在电力系统中得到了广泛应用。无功装置不仅可以降低电力传输时的能源损耗以及实现不同地区之间电压平衡的目标，而且还可以极大地保障我国电力系统传输的质量安全。由此可见，在电力系统中，正确运用无功补偿技术，不仅能够提高电力系统的安全，而且还会促使我国电力企业不断向着可持续发展目标前进。

参考文献

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