有关电力无功补偿的研究

梅青

【摘 要】 近些年来，伴随经济全球化的不断加大，加上党中央的正确领导，我国经济不断好转且呈飞速发展趋势。随着经济的快速发展，工业及居民的用电量也不断增多，电力工程也不断加大，从而满足社会总体对于用电量的需求。然而在整个发展过程当中不可避免地也出现了很多问题，如无功的不合理分布、无功补偿设备过少等，这些问题的存在不但会对供电质量产生影响，而且还会在一定程度使供电企业及用户蒙受经济损失。基于此，文章主要针对无功补偿进行分析。

【关键词】电力；无功补偿；方式

前言：

无功补偿可理解为电力系统的运行过程中，在变电所或电能用户负荷端装设无功功率电源，以改变系统中无功功率的流动和满足终端用电负荷对无功功率的需求。

一、无功补偿的概念

一般而言，若将供电系统的功率因数提高就可使供电变压器和电力输送线路存在的损耗降低，而这种通过将供电总体效率进行提升而达到降低线路损耗的技术就称作无功补偿技术。对于小范围的电力系统来说，无功补偿技术主要用于平衡三相电流；对于大范围的电力系统来说，无功补偿主要用于对电网电压进行调节以稳定电网。无功补偿技术的工作原理如下：供电系统的功率包括有功功率和无功功率两种，其中无功功率不适合用于长距离车头，所在针对部分企业用电及配电变压器中存在的无功功率需利用技术方式给予补偿，而这种补偿则主要是利用无功补偿装置来实现，无功补偿装置可抵消相关用电设备所产生的无功功率，从而实现将供电系统功率因数提高的目的，以此在整体上将无功功率降低，使电能的传输效率提高，其可在同一电路系统当中同时连接感性功率及容性功率装置，从而转换两者的能量，最终实现功率补偿的目标。

二、无功补偿技术的特点

无功补偿的特点：（1）成分的复杂性：无功补偿的运行及设备投资的费用均相对与有功补偿会高一些，所以分析起来也会比有功补偿复杂一些。在一些民营投资的电网当中，因为在整个电网当中，所有参与者都要去承担一定费用，也就是说无论发电厂还是用户都需要满足自己所需要电压以及相对应得无功功率的限制，而且由于无功调整具有多样性和地域性的特点，所以说无功调整在合理定价这个问题上相比有功电价就复杂很多。（2）手段的多样性：无功补偿除了发电机可以提供以外，随着现代技术的进步，能提供无功功率的设备也由静止无功补偿器和同步调相机两种扩展到静电电容器、静止无功发生器等等，甚至电抗器、母线等无功电源都可以。可是有功功率的提供却只有一种方式，那就是发电机。（3）控制的分散性：电力系统电压是靠无功补偿来进行调节控制的，这与频率是靠有功功率来调节控制相类似的。而频率的平衡要依赖全网的有功调节，也是全网都统一的。但电力系统电压的各节点的无功功率却是不相同的，所以一定要对这个节点上的无功补偿来控制的，也即是说各点补各点的，无法统一化补偿。（4）供应有地域性，如果想要远距离地输送无功功率，就需要受电和发电两端具有比较大的一个电压差（即电压平衡看无功的具体体现），在这个传递过程中有功功率还会有一些损耗，这就造成了有功功率的浪费，是很不合算的。因此无功功率只适于近距离的传输的特点，也就是采取就近补偿（无功功率）的原则。

三、无功补偿的方式

无功补偿分动态和静态两种方式。静态无功补偿是根据负载情况安装固定容量的补偿电容或补偿电感，动态补偿是根据负载的感性或容性变化随时的切换补偿电容容量或电感量进行补偿。静态无功补偿一般的补偿是有级的，也就是常用的补偿装置如静止无功补偿器、同步调相机、静电电容器、静止无功发生器等等，是按组来进行投切的，也就是电力系统里产生的无功功率不会和你补偿的一样多，但是由于这种补偿已经将功率因数达到了0.95，已经很好了。而实际在工作中。静态无功补偿较为普遍，因为设备安装后就不用再管了。但这种静态无功补偿往往是超额补偿，造成相当程度的能源浪费。但是有的负载，其工作时无功的变化量非常大，且速度非常快，可以达到毫秒级，如电焊机，一个工作周期才0.2秒左右，其间还有几十秒的半负荷及几十秒的停顿，而无功功率在工作时也是不规则的快速改变着。象这样的负载采用常用的无功补偿装置是无法实现的，只能用“动态”补偿。

四、电力工程无功功率补偿的实践

1.利用技术手段确定无功补偿容量

对电力工程当中所存在的无功功率进行补偿之前必须要做的就是确定无功补偿容量。通过来说，确定无功补偿容量的技术手段主要有以下几种：①通过了解电力工程配电网的电压来确认，此方法多用于用户变电所及起枢纽作用的变电所，其主要作用是合理调节电压；②通过对供电线路的损耗状况进行分析而确定无功补偿容量，此方式可有效体现供电线路损耗及补偿容量两者之间的内存联系；③通过分析电力工程配电网的配电因数，最佳的功率因素应在充分考虑实际情况的基础上符合用户的技术需求；④通过分析变压器容量以确定无功补偿容量，以实现无功补偿的合理性。

2.采取相应措施实现无功补偿

通常说来，在实际生活当中使用电力工程配电网时，会采取以下措施实现无功补偿：①使用配电变压器实现无补偿，即将适量的电容器安装于配电变压器的低压母线上，同时依照分析无功功率经济性的方式平衡无功功率；②使用配电网已有的配电线路进行无功补偿，在采取此措施时，补偿点应置于相应配电线路主干的 2/3处，同时要保证每个集中点上的电容器都有足够的受电压能力，但此措施也存在诸多不足之处，如采取此补偿措施地使得相关电气设备因曝露而受到自然环境的影响，若设备出现故障，那么将很难在短时间内进行修复；③将无功补偿集中实施于变电站当中，通常来说此措施多用于电压较大的变电站当中，用大部分在母线上实施，将等容量的电容器安装于母线上，从而达到降低无功功率损耗的目的，同时还可有效减少输电线路的无功损耗，但此措施也存在一些不足之处，如因无功补偿是在变电站的相关线路中进行的，所以变电站相关线路当中仍存在无功电流，因此此措施尚不能完美解决配电网的无功补偿问题；④将无功补偿集中于低压线路当中，即在配电网的低压线路的主干上安装无功补偿电容器；⑤利用随机的方式实现无功补偿，即在供电企业的电动机旁随机安装无功补偿电容器以对无功功率进行补偿。

3.选择正确的无功补偿设备

要想选择正确的无功补偿设备，就必须考虑客观的实际情况，如配电网的电压需求、补偿设备的技术特征等。通常来说，现我国所使用的无功补偿设备主要有以下几种：①用于低压电网的无功补偿设备，此设备的应用最为广泛，就使用方面来说，此设备应安装于配电网的低压端或低压电动机旁，此设备可随着电动机的开、关实现无功补偿的同步进行；②用于中压电网的无功补偿设备，如干式自愈性并联电容器，此设备需利用金属薄膜卷制后将导线引出，为绝缘空气需利用树脂进行封装；③用于高压电网的无功补偿设备，如高压并联式电容器，通常来说，此设备应安装于高压变电站的主变压器上，这样不但可减少主变压器的无功损耗，而且还可将电力工程配电网的传输功率因数进行有效提高，从而提高送电质量。

结语：

在我国电力工业发展的整体大环境下，电力系统的优化、运行安全可靠、节能降耗、电能质量提高将是电力行业科技進步应该关注研究的主题，也是未来适应电力工业发展的必然要求。电网中冲击性负荷和非线性负荷的大量增加，造成电网的电压波动，功率因数低下等情况使得电能质量恶化，由此将引发巨大的经济损失。这将成为我国电力工业发展所面临的新的挑战。

参考文献：

[1]陈立新.电力系统无功功率补偿的探讨[J].电力学报.2005.