电力系统无功补偿的研究与分析

麦海波

(湛江港(集团)股份有限公司，广东 湛江 524068)

无功功率是从何而来？它是不会凭空产生，也是不会凭空消失的。通过发电机提供的无功功率稳定电压水平往往是“杯水车薪”。因此，通过无功补偿产生更多的无功功率满足日常需要，这是实现电力系统经济、稳定运行的基本手段，是电力系统稳定运行不可或缺的部分。

一、无功补偿现状

不稳定的电网电压还容易对机器设备造成损坏，阻碍经济的发展。电力运输方面损耗大，浪费了电力资源。虽然我国电力系统的输电网络装置了很多静止无功补偿设备，但这些大致均是来自于国外，直到20世纪70年代，我国对在晶闸管控制的SVC里投入了大量的研发资金，在SVC装置的技术研发方面还有许多不足之处。因此，发展无功补偿装置稳定电网是我们这代人刻不容缓的责任和义务。

二、无功补偿原理

在电力系统中，要保证电网稳定，则必须有功功率与无功功率相保持平衡。当在电力系统中的电压波形为正弦波，且电压与电流同相位的条件下，电感性电气设备在运行工作时需要建立磁场，以此来满足电力设备的正常运行。当电网中有一部分用在了补充无功功率上时，则势必会引起电网的不平衡，加重了电网的负荷。所以要通过外来设备进行无功补偿，以此来补偿电感性设备的无功功率。因此，在电磁电路之中安装电容元件，使得二者电流方向和电流大小相互抵消，从而稳定电网电压。把感性元器件与容性元器件并联接在同一电路中，电流和电压的大小和矢量之间相互抵消，能量在两种不同的元器件之间彼此相互转化，这便就是无功补偿的原理。

三、无功补偿装置

(一)同步发电机。同步发电机在无功补偿里是最早的无功补偿装置。在系统中，它可以通过电机运转输送实实在在的有功功率，也可以输送网络中所需要的无功功率。在浩繁的无功补偿中以同步发电机模式是最先利用的补偿装备之一，但此补偿体例具备效率低下的错误，近年来已逐步被裁减。

(二)同步调相机。同步调相机其结构与同步发电机类似，它不承担机械负载，但能够吸收和提供无功功率，发挥着改善电网功率因数，维持电压水平的作用。但它也存在着运行时励磁电流大、损耗较为严重，产生热量较多的缺点，随着静止无功补偿装置的发展，同步调相机也逐渐被取代。

(三)并联电容器组。并联电容器又称移相电容器。它的首要感化是用来抵偿电力系统中感性负载的无功功率，以此来进步功率因数，改良电压质量和下降路线消耗。由于其使用简单、成本低廉，是使用最为普遍的无功补偿装置。但是其也有调节性能差，易于引起电网中的谐波震荡的缺点，易发生安全事故。

(四)静止无功补偿设备。它是由电气元器件可控硅等电子元件组成，具有响应速度快等优点。随着电力电子技术的发展，采用晶闸管技术，静态无功补偿装置已进入了历史的舞台，这使电力系统的无功功率补偿的新的可能性。晶闸管开关电容型静止无功补偿器可以实现快速，精确投切，能够确保电力系统电压稳定。这种静止无功补偿设备已越来越成为我国电力系统无功补偿的主流。

(五)静止无功发生器。静止无功发生器同静止无功补偿设备类似是一种电力电子设备，主要是由电抗器、启动装置和控制系统组成。静止无功发生器具有抑制谐波，防止电流突变的优点，一般运用于大型异步电机、变压器或车床上，也可适用于供电不足，电压波动大，功率因数低的地区。但是其结构具有复杂性和不稳定性，且价格高不适合大范围的使用，因此这些因素限制了静止无功发生器在电力系统中的使用和发展。

四、无功补偿的容量确定

电力系统中的无功抵偿装配目标是为了在电网无功功率补偿，但是，电网的无功补偿容量也不是随便设置。这需要根据各种相关因素来确定，进行无功补偿之前先要确定设备所需的补偿容量和注意事项。

(一)防止无功补偿的过补和欠补。欠补顾名思义是指用电力系统中的感性无功功率大于容性无功功率；过补是指用电系统中的容性无功功率大于感性无功功率。过度补偿和欠补偿会使电气设备及线路的功率损耗增加和母线及线路的电压增加过度，而防止过度补偿和欠补偿的方法将电容器与电动机采用同一个断路器，电容器和电动机同时通断，从而达到同时增减的目的。

(二)反向无功功率的危害。反向无功功率和下补偿反应性将引起电压和电流之间的电位差。如果大量的无功功率被发送回给电网系统很长一段时间，就会造成电网系统的电压上升，并导致对电网的破坏，严重时甚至会造成电网系统崩溃。

(三)就地补偿。即指安装在设备附近进行无功补偿，此方法具有价格低廉、安装方便等优点。

(四)在电网停电时应切除，电网送电后投入，以避免给电网造成过大的电压降或破坏电网路线、装备等等。电力电容器带电运行切除、检验以前，都要进行放电处理，以此来增添安全性，保护人身安全。

五、结语

对于无功补偿技术的研究，促使我国产生了许多电气专业人才。使得我国电力行业大力发展，在无功补偿以及谐波震荡等方面有了明显的进步。这对于稳定电网安全和维护我国经济安全具有重大意义。