電力系統無功補償相關問題探討

段經緯

【摘 要】近年來，隨著國民經濟的跨越式發展，電力行業也得到快速發展，特別是電網建設，負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升，即使電網無功功率不平衡，也導致大量無功功率存在。因此，對電力系統進行無功補償已成為一個輸電、變電、供電不可缺少的環節，也是提高功率因數、節約電能、提高運行質量的重要保證。

【關鍵詞】電力系統；無功補償；原理；方式；注意問題

無功功率補償，簡稱無功補償，在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。電力系統的無功補償與無功平衡，是保證電壓質量的基本條件，合理的無功補償，可以最大限度的減少網絡的損耗，不僅能保證電壓質量，而且還能提高電力系統運行的穩定性與安全性。

1 無功補償的基本原理

所謂的無功補償技術便是指無功補償電源，主要目的是為了提供必要無功功率，降低電網能耗、提升電力系統功率因數，最終實現對整個電網電壓質量的提升。而且，無功功率決不是無用功率，它的用處其實很大。如果沒有無功功率，則變壓器的一次線圈便無法產生磁場，進而導致二次線圈無法感應出電壓。所以，如果沒有無功功率，變壓器便無法進行變壓工作、電動機便無法轉動。正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率，如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率糙立正常的電磁場，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。但是從發電機和高壓輸電線供給的無功功率遠遠滿足不了負荷的需要，所以我們需要在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。

隨著國民經濟的快速發展，國內的工業用電和生活用電不斷增加，需求的增加對供電系統提出了更高的要求，無功補償的運用，可以有效的降低電力電網的有功損耗，提高電力電網運行的科學性、經濟性。無功補償設備可以有效提高功率因數，降低線路中的負荷電流，進而使有功功率的損耗有所降低，同時還可以減少電網中電壓的損失，提高電壓的質量，減少設備投資。

由于無功補償可以減少無功功率在電網中的流動，降低線路和變壓器因為輸送無功功率而造成電能損失，安裝無功補償設備可以有效的降低電力網的損耗。而且無功補償可以提高功率因數，相對其他節能措施而言，是一項收效快、投資少的降損節能措施，它可以使電力系統少送無功功率，多送有功功率，而且可以在電力系統無功功率不足時，迅速提供無功功率。

2 電力網絡系統中常用的無功補償方式分析

在電力網絡系統中，無功補償方式有很多種，下面就對電網中常用的無功補償方式進行簡單分析：

2.1 二次變電站集中補償

這將電容器安裝在變電站的二次母線上，這種補償不能減少每一條配電饋線中輸送的無功功率，對配電網絡的降損作用不大，但是在下級補償不夠完善的情況下，它能保證總受電端功率因數達到標準。這種補償方式補償容量大，管理容易，維護方便，但同時由于分組數比較少，且多為手動方式，人為因數影響大，常常導致投切效果比較差。

2.2 線路分布補償

這種補償方式是在配電線路上安裝電容器來實現無功補償，從而達到提高配電網功率因數、降低無功損耗、改善電壓質量的目的。但是這類補償所并聯的電容器安裝位置遠離變電站，這樣在配置保護裝置時比較困難，而且成本高，維護比較困難。

2.3 隨機補償

隨機補償就是將低壓電容器組經熔斷器與電動機并接，通過控制、保護裝置與電機同時投切，這類補償可以隨電動機啟動和停止投入和切除補償裝置，且根據電動機負載大小和滿載的功率因數確定而不需要頻繁的調整補償容量，安裝和維護都方便，投資和故障率都少，但是在檢修電機或者測試電機相間絕緣時容易損毀電機或者電容器，且它總的電容器安裝容量比其它補償方式要大，電容器利用率也低。

2.4 隨器補償

該補償方式是將電容器接在變壓器二次側，以補償變壓器空載時的無功消耗。在變壓器控制時會產生空載勵磁無功，這部分占供電量增加會增加用戶的電費，同時也降低供用戶使用的電能質量。通過無功補償可以使空載勵磁無功得到平衡，提高變壓器的利用率，提高用戶的電能質量，降低網絡損耗。這種補償方式是目前補償變壓器的最有效的方式之一，不過由于安裝比較分散，維護比較困難。

2.5 跟蹤補償

該補償方式是利用無功補償切換裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組固定一組安裝在變壓器的低壓側，其他組作為備用，根據實時跟蹤到的電網功率因數的變化采用自動或者手動投切這些電容器組。該方式運行比較靈活，補償效果也比較好，不過先期投入大，保護裝置比較復雜，且只能進行有級調節。

3 電力系統無功補償應該注意的幾個問題

3.1 電力系統的無功補償裝置順序控制要合乎科學

在電力系統的無功功率補償基本方案確立下來之后，無功補償裝置的的投切便要開始進行。在實際的操作過程中，不止有一個調壓裝置，在眾多的調壓裝置中，必然會有先后順序的不同，不可能同時同步完成。與此同時，不同的控制動作之間，也會互相影響。在配電網中，某個節點的電壓控制器發生變化，會致使相鄰節點的電壓水平產生相應的變化，相鄰節點的電壓水平變化，又會對與它鄰近的節點產生影響。在無功補償裝置投切操作過程中，不是一次性完成，而是需要反復進行投切，這樣，必然會導致電網系統的電壓波動，甚至是控制振蕩。繼而對配電網的供電質量和供電可靠性都產生影響。所以，調壓裝置的投切要科學合理，有先有后地進行，盡量照顧到每個節點的供電工作，把電網電壓的改變控制在最小的波動范圍中。

3.2 要防止產生諧振

諧振是指電網系統中強迫振蕩的頻率很接近自由振蕩頻率而產生的振蕩現象。對于供電線路中有諧波源的，要增設電抗器，盡量把諧波的影響降下來，防止諧振現象發生帶來的電容器損壞。

3.3 無功功率補償因數要控制在合理的范圍

不要強求高補償度，那樣會帶來無謂的損失。根據實踐，功率因數從0.8提高到0.9，在實際效果上，與把功率因數從0.9提高到1.0，補償容量是差不多的。具體實施起來，應該根據投資與實際功效綜合來考慮。

3.4 要防止產生過分補償的問題

若采用單臺電動機使用地補償的方式，一定要防止過分補償。因為電動機在切斷電源之后，因為慣性作用，還會繼續運行一段時間，其磁場會因為得到自勵產生電壓，而反向系統輸送無功，多余的無功功率會使系統電壓升高，使設備安全受到威脅。

3.5 防止電壓過大

電容器的補償容量不可過大，否則，易引起電網電壓的升高、電容器自身的損壞。實際電壓值不得超過額定電壓的1.1倍。

除以上問題以外，在無功補償中，經常會出現以下幾個方面的問題：①電容器頻繁損壞；②電容器外熔斷器在運行中發生熔斷；③電容器組使用率低、經常投入。對于這幾個問題，電網建設和運營企業應當進行專門的研究，通過對無功補償設備綜合整治，使無功功率補償設備實現正常、有效的使用。

4 結語

由于國民經濟飛速發展，各個行業快速成長，用電量也在猛增，電網系統的經濟運行就逐步成了現在受重視的問題，如何使得電網消耗最低，提高整體電力系統運行的經濟性就成了現代電力部門最主要的研究方向了。無功補償可以提高電網的功率因數，對電網的節能降損，安全可靠運行有著極為重要的意義。因此，根據具體情況合理進行無功補償，確保電力系統的穩定性，有效地降低電網損耗，推動電力系統實現安全經濟的運行具有十分重要的現實意義。

【參考文獻】

[1]陽麗，蔣正忠，韋佳祥.電力系統無功補償的研究[J].電氣開關，2012（3）.

[2]劉柱揆，覃日升.電網無功補償技術應用[J].云南電力技術，2012（3）.

[責任編輯：王迎迎]