电力系统无功补偿相关问题探讨

段经纬

【摘 要】近年来，随着国民经济的跨越式发展，电力行业也得到快速发展，特别是电网建设，负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升，即使电网无功功率不平衡，也导致大量无功功率存在。因此，对电力系统进行无功补偿已成为一个输电、变电、供电不可缺少的环节，也是提高功率因数、节约电能、提高运行质量的重要保证。

【关键词】电力系统；无功补偿；原理；方式；注意问题

无功功率补偿，简称无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件，合理的无功补偿，可以最大限度的减少网络的损耗，不仅能保证电压质量，而且还能提高电力系统运行的稳定性与安全性。

1 无功补偿的基本原理

所谓的无功补偿技术便是指无功补偿电源，主要目的是为了提供必要无功功率，降低电网能耗、提升电力系统功率因数，最终实现对整个电网电压质量的提升。而且，无功功率决不是无用功率，它的用处其实很大。如果没有无功功率，则变压器的一次线圈便无法产生磁场，进而导致二次线圈无法感应出电压。所以，如果没有无功功率，变压器便无法进行变压工作、电动机便无法转动。正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率，如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率糙立正常的电磁场，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要，所以我们需要在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。

随着国民经济的快速发展，国内的工业用电和生活用电不断增加，需求的增加对供电系统提出了更高的要求，无功补偿的运用，可以有效的降低电力电网的有功损耗，提高电力电网运行的科学性、经济性。无功补偿设备可以有效提高功率因数，降低线路中的负荷电流，进而使有功功率的损耗有所降低，同时还可以减少电网中电压的损失，提高电压的质量，减少设备投资。

由于无功补偿可以减少无功功率在电网中的流动，降低线路和变压器因为输送无功功率而造成电能损失，安装无功补偿设备可以有效的降低电力网的损耗。而且无功补偿可以提高功率因数，相对其他节能措施而言，是一项收效快、投资少的降损节能措施，它可以使电力系统少送无功功率，多送有功功率，而且可以在电力系统无功功率不足时，迅速提供无功功率。

2 电力网络系统中常用的无功补偿方式分析

在电力网络系统中，无功补偿方式有很多种，下面就对电网中常用的无功补偿方式进行简单分析：

2.1 二次变电站集中补偿

这将电容器安装在变电站的二次母线上，这种补偿不能减少每一条配电馈线中输送的无功功率，对配电网络的降损作用不大，但是在下级补偿不够完善的情况下，它能保证总受电端功率因数达到标准。这种补偿方式补偿容量大，管理容易，维护方便，但同时由于分组数比较少，且多为手动方式，人为因数影响大，常常导致投切效果比较差。

2.2 线路分布补偿

这种补偿方式是在配电线路上安装电容器来实现无功补偿，从而达到提高配电网功率因数、降低无功损耗、改善电压质量的目的。但是这类补偿所并联的电容器安装位置远离变电站，这样在配置保护装置时比较困难，而且成本高，维护比较困难。

2.3 随机补偿

随机补偿就是将低压电容器组经熔断器与电动机并接，通过控制、保护装置与电机同时投切，这类补偿可以随电动机启动和停止投入和切除补偿装置，且根据电动机负载大小和满载的功率因数确定而不需要频繁的调整补偿容量，安装和维护都方便，投资和故障率都少，但是在检修电机或者测试电机相间绝缘时容易损毁电机或者电容器，且它总的电容器安装容量比其它补偿方式要大，电容器利用率也低。

2.4 随器补偿

该补偿方式是将电容器接在变压器二次侧，以补偿变压器空载时的无功消耗。在变压器控制时会产生空载励磁无功，这部分占供电量增加会增加用户的电费，同时也降低供用户使用的电能质量。通过无功补偿可以使空载励磁无功得到平衡，提高变压器的利用率，提高用户的电能质量，降低网络损耗。这种补偿方式是目前补偿变压器的最有效的方式之一，不过由于安装比较分散，维护比较困难。

2.5 跟踪补偿

该补偿方式是利用无功补偿切换装置作为控制保护装置，将低压电容器组固定一组安装在变压器的低压侧，其他组作为备用，根据实时跟踪到的电网功率因数的变化采用自动或者手动投切这些电容器组。该方式运行比较灵活，补偿效果也比较好，不过先期投入大，保护装置比较复杂，且只能进行有级调节。

3 电力系统无功补偿应该注意的几个问题

3.1 电力系统的无功补偿装置顺序控制要合乎科学

在电力系统的无功功率补偿基本方案确立下来之后，无功补偿装置的的投切便要开始进行。在实际的操作过程中，不止有一个调压装置，在众多的调压装置中，必然会有先后顺序的不同，不可能同时同步完成。与此同时，不同的控制动作之间，也会互相影响。在配电网中，某个节点的电压控制器发生变化，会致使相邻节点的电压水平产生相应的变化，相邻节点的电压水平变化，又会对与它邻近的节点产生影响。在无功补偿装置投切操作过程中，不是一次性完成，而是需要反复进行投切，这样，必然会导致电网系统的电压波动，甚至是控制振荡。继而对配电网的供电质量和供电可靠性都產生影响。所以，调压装置的投切要科学合理，有先有后地进行，尽量照顾到每个节点的供电工作，把电网电压的改变控制在最小的波动范围中。

3.2 要防止产生谐振

谐振是指电网系统中强迫振荡的频率很接近自由振荡频率而产生的振荡现象。对于供电线路中有谐波源的，要增设电抗器，尽量把谐波的影响降下来，防止谐振现象发生带来的电容器损坏。

3.3 无功功率补偿因数要控制在合理的范围

不要强求高补偿度，那样会带来无谓的损失。根据实践，功率因数从0.8提高到0.9，在实际效果上，与把功率因数从0.9提高到1.0，补偿容量是差不多的。具体实施起来，应该根据投资与实际功效综合来考虑。

3.4 要防止产生过分补偿的问题

若采用单台电动机使用地补偿的方式，一定要防止过分补偿。因为电动机在切断电源之后，因为惯性作用，还会继续运行一段时间，其磁场会因为得到自励产生电压，而反向系统输送无功，多余的无功功率会使系统电压升高，使设备安全受到威胁。

3.5 防止电压过大

电容器的补偿容量不可过大，否则，易引起电网电压的升高、电容器自身的损坏。实际电压值不得超过额定电压的1.1倍。

除以上问题以外，在无功补偿中，经常会出现以下几个方面的问题：①电容器频繁损坏；②电容器外熔断器在运行中发生熔断；③电容器组使用率低、经常投入。对于这几个问题，电网建设和运营企业应当进行专门的研究，通过对无功补偿设备综合整治，使无功功率补偿设备实现正常、有效的使用。

4 结语

由于国民经济飞速发展，各个行业快速成长，用电量也在猛增，电网系统的经济运行就逐步成了现在受重视的问题，如何使得电网消耗最低，提高整体电力系统运行的经济性就成了现代电力部门最主要的研究方向了。无功补偿可以提高电网的功率因数，对电网的节能降损，安全可靠运行有着极为重要的意义。因此，根据具体情况合理进行无功补偿，确保电力系统的稳定性，有效地降低电网损耗，推动电力系统实现安全经济的运行具有十分重要的现实意义。

【参考文献】

[1]阳丽，蒋正忠，韦佳祥.电力系统无功补偿的研究[J].电气开关，2012（3）.

[2]刘柱揆，覃日升.电网无功补偿技术应用[J].云南电力技术，2012（3）.

[责任编辑：王迎迎]