淺談電力系統中無功補償的重要性和其主要方式

張生龍

摘 要：社會經濟的快速發展，使得電力系統在我國城市化建設中具有越來越重要的地位。無功補償作為電力供電系統中的一個重要裝置，在很大程度上提高了電力資源的使用效率，為我國整個電力系統提供了良好的環境。該文主要在簡要介紹無功補償的概況后，進一步探討電力系統中無功補償的重要性及主要方式，最后提出我國無功補償的技術發展前景及需注意的問題，從而使無功補償技術更好地促進我國電力事業的持續發展。

關鍵詞：電力系統 ?無功補償 ?重要性 ?方式

中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（b）-0076-02

改革開放以來，我國社會經濟和城市化建設都得到了迅猛發展，隨著人們生活水平的提高，使得人們對供電系統的要求也越來越高。如何提高電網質量，減少網絡損耗成為當前我國電力事業發展的重要問題。無功補償作為目前我國電力系統中的一個重要組成部分，它不僅可以極大地提高電力系統的供電效率，而且還能有效保障電力系統的安全穩定運行。因此，對我國電力系統的優化配置和電力資源的合理利用具有十分重要的意義。

1 無功補償的概況

1.1 無功補償的定義

電網輸送的功率包括兩部分：即有功功率和無功功率。直接消耗電能，把電能轉變為機械能、熱能、化學能或聲能等，利用這些能做功的稱為有功功率。不消耗電能，只是把電能轉換為另一種形式的能，并且，這種能是在電網中與電能進行周期性轉換，這部分功率稱為無功功率，如電磁元件建立磁場所用的電能。無功功率作為電氣設備能夠做功的必備條件，對供電系統和負荷的運行是十分重要的。這些無功功率如果都要由發電機提供并經過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的，所以在電網的合理位置安裝無功補償裝置是非常必要的。無功補償裝置作為電力供電系統中的一個至關重要的裝置，主要是通過減少供電變壓器和電力傳輸線路的損耗，從而在一定程度上可以提高整個電力系統的供電效率。有效使用無功補償裝置，可以極大地提高電網的整體質量;相反，如果使用不當，就會對整個供電系統、電壓和諧波等造成不利的影響。

1.2 無功補償的類型

電力系統中無功補償有很多種類，目前按照不同的分類標準可以分為：按補償的范圍可以分為負荷補償與線路補償;按補償的性質可以分為感性補償與容性補償;按補償的方式可以分為串聯補償與并聯補償，按電壓等級分高、低壓側無功補償。從用戶實際應用將其歸為集中補償、分散補償、單獨就地補償等。

1.3 無功補償技術原則

無功補償對提高電力系統的供電質量具有十分重要的作用，但在具體操作中，如果沒有正確應用，就會給電力系統帶來不必要的麻煩。因此無功補償技術在實踐中，還應注意以下幾個方面的原則：（1）高壓補償和低壓補償有效結合原則。由于電力供應系統隨著人們用電量需求的變化，在不同的時段會呈現出不同的電量供應需求，因此無功補償在電力系統應用中，應將高壓補償和低壓補償兩者有效結合起來。一般情況下，低壓補償在一定程度上可以減少電力企業的經濟成本，所以在保證電力系統安全的情況下，可采用以低壓補償為主，高壓補償為輔的方式進行操作。（2）整體平衡和局部平衡有效結合原則。為了達到既滿足電力系統全網的整體無功平衡，又有利于實現局部電網的無功平衡的目標，電力網絡系統在應用無功補償技術時，應根據電力負荷自身的特點和線路的實際情況，在提高電力系統總體平衡的目標之后，進一步做好整體和局部之間的有效平衡。（3）集中補償和分散補償有效結合原則。在變電站和配電站進行大容量無功補償之后，同時為了滿足國家重點區域、行業和設備的電力需求，也同樣需要進行分散補償。分散補償不僅能夠滿足用電設備的就地平衡，而且還能極大地縮小電力傳輸的距離。因此在無功補償中應采用分散補償為主、集中補償為輔的有效結合原則。（4）無功補償和用戶補償有效結合原則。為了有效避免補償過度或是補償不夠對整個無功補償所產生的不利影響，在無功補償技術應用中，還應將供電部門和各個電力用戶進行相互協調，從而在一定程度上可以提高整個無功補償的應用效果。（5）調壓和降損有效結合原則。電力系統中，由于電力線路較長，且線路復雜，使得部分線路存在功率較低或是負荷分散等現象。因此，為了提高整個線路的供電能力，減少整個線路損失、提高線路的負荷水平，無功補償技術在實踐中應采取降損為主、調壓為輔的有效結合原則。

2 電力系統中無功補償的重要性

無功補償作為整個電力系統的重要裝置，在很大程度上提高了電力系統的供電質量，保障了人們日常生活和工業生產的用電需求。無功補償在電力系統中的重要性具體表現在以下幾個方面。

2.1 無功補償有助于減少電力系統中的用電損耗

社會經濟的快速發展，使得人們的用電量越來越多。為了緩解電力供應系統的壓力，提高電力系統的用電質量，減少電力系統的用電損耗具有十分重要的意義。無功補償的應用可以在很大程度上能夠解決這一問題，電力系統的技術人員利用相關的計算公式，可以測算出當前無功補償對于降低電力系統能耗的使用情況，并通過不斷提高電力的功率因數，從而可以有效提高整個線路和變壓器的損耗。可見，降低電力系統中的用電損耗，可以有效提高整個電力傳輸過程中的質量，為我國電力系統的傳輸提供良好的環境保障。

2.2 無功補償有助于保障線路的安全穩定

電力輸送的安全穩定性是整個電力事業發展的重心和關鍵，只有保障了電力傳輸的質量安全，才能為廣大人民群眾服務。因此建設和發展好電力企業的用電質量安全和穩定性，是擺在當前我國電力事業發展面前的一個現實問題。我國地域面積廣、地勢復雜，這使得我國電力線路較長、線路復雜多樣。因此，為了保障一些偏遠地區的用電需求，無功補償根據用電需求，及時調整電壓，從而對于保障線路的安全穩定具有至關重要的作用。

2.3 無功補償有助于降低電力傳輸成本endprint

無功補償可以根據電力需求的不同自動調整電壓，不僅可以在很大程度上降低傳輸中線路的不必要損耗，而且還能提高電壓的傳輸質量。目前，隨著高科技的發展，一些先進的設備和裝置不斷應用到人們的生產生活中，而這些裝置很大部分都需要電力系統的能源作為支柱。因此為了降低這些設備的電力損耗，無功補償技術的應用可以極大地實現這一目標。可見，無功補償不僅可以為降低整個電力能源的消耗做貢獻，而且還能在一定程度上降低企業成本，提高企業的市場競爭力。

2.4 無功補償裝置可以有效控制電力系統的諧波

諧波作為一個數學和物理學的概念，其產生原因主要是由于正弦電壓給電源開關、變頻器、逆變器等非線性負載裝置施加電流壓力，而導致基波電流發生變形現象。諧波系統出現故障后，不僅會降低變壓器、電纜等系統的容量，而且還會使電力設備老化、產生噪音污染，從而給電力的生產帶來一定的危害。由此可見，有效控制電力系統的諧波對于保障整個電力系統的安全具有十分重要的意義。無功裝置作為諧波治理的重要方法之一，對控制諧波、提高功率的因數具有十分重要的價值。在我國電力系統中，為了保障整個電力系統的供電質量，防治諧波帶來的種種危害，在進行大容量無功功率補償時通常都會采用相應地措施，從而達到有效控制諧波的目的。這主要是因此諧波在電力系統非線性裝置中需要消耗大量的無功功率，因此在電力系統中應用無功裝置，可以在無功功率的協助下，有效實現對電力系統諧波的控制，最后使整個電力設備處于正常的運行狀態中。

3 電力系統中無功補償的主要方式

正確處理好無功補償的技術應用，可以促進整個電力系統的安全有效運行。電力系統無功補償的三種主要方式各有利弊，雖然它們都能在很大程度上提高電力系統的質量，減少電力傳輸過程中的損耗，但他們也都存在著各種因素的制約。如低壓集中補償方式盡管能夠最大限度地降低電網系統和用戶線路之間的無功負荷，但其成本投入大，因此在電力系統的應用推廣帶來了一定的制約因素。因此，為了更好地保障電力系統的質量安全有效，提高無功補償的效果，電力系統建設中應根據整個電力的實際情況，對各種電力系統的無功補償方式進行全面綜合考慮，最后才能突破傳統無功補償的限制，推動電力系統安全有效運行的進一步發展。下面對電力系統無功補償的三種方式進行簡單分析。

3.1 隨機補償方式

隨機補償方式主要是指在電動機和相關的電氣設備上采用并聯電容器的設備，從而可以使它們可以進行有效的無功補償。電動機在我國工農業生產中十分普遍，因此做好電動機的無功功率補償，不僅可以極大地降低配電系統的電壓損耗，而且還可以極大地提高電力系統的穩定性。

3.2 隨器補償方式

隨器補償是一種在配電變壓器低壓側安裝電容器的方式。通常情況下，當配電無功補償在整個電力系統的負載率較低時，如果補償的容量大于空載無功率，那么就會導致系統在配變處于空載時，呈現出過度補償的現象。因此為了提高整個電力系統的質量，在變壓器的低壓側安裝電容器可以有效補償它的漏磁無功功率和空載無功功率。

3.3 低壓集中補償方式

低壓集中補償是一種利用在低壓母線上所安裝的自動投切并聯電容器，從而可以使它進行自動檢測母線數據，并且還能根據數據的實際情況對系統的輸電線路進行有效的無功補償。

4 無功補償的未來發展前景

隨著社會對電力系統的電能質量要求越來越高，不斷改進電力系統的裝置技術，在發展中有效運用新型科技成果，成為我國電力系統今后發展的長期目標。目前我國電力系統在社會蓬勃發展的社會背景下得到了大力發展，做好無功補償工作對于建設節約型國家具有十分重要的意義。傳統的無功補償裝置是采用同步補償器和并聯電容器，這兩種裝置可以有效地滿足高壓側的集中補償。在社會科技的不斷推動下，電子技術得到了很大的發展，這使得電子技術和無功補償技術的有效結合成為我國當前電力系統發展目標前景，具體表現在以下三個方面：（1）將無功補償與電子變流技術有效結合，使變電流可以根據無功的傳輸情況進行系統自動調節，從而可以有效補償電力負載無功的作用。如精致調相機就是根據無功補償技術和電子變流技術的雙向結合得以實現其應用功能。（2）電子技術在無功輸出調節開關上的應用，可以使系統根據獲取的信息，自動有效實現無功補償的調節，這在靜止型的無功補償器中具有十分重要的意義。（3）電子技術在投切電容器開關上的應用，可以使電容器的系統具有安全穩定性能，這在很大程度上可以有效防治涌流現象的發生。

5 電力系統無功補償發展中應注意的問題

無功補償在電力系統發展中具有如此重要的作用，因此正確運用和發展好無功補償技術對我國今后電力系統的發展具有相當重要的意義。為了進一步促使我國電力系統的安全有效健康發展，電力系統中的無功補償在發展中還應注意以下幾個方面的問題。

5.1 做好諧振的防護工作

電力系統中，諧振往往和諧波相聯系，諧振會導致諧波，同樣諧波也會促使電路發生諧振現象。諧波主要是由電網中的非線性負荷所導致的，諧振的出現往往表明電路系統中某一段線路存在質量安全的問題，并且一旦引發諧波就會對整個電流、電壓系統產生極大地危害。此外，諧振還容易導致電力系統出現過電壓或過電流的現象，這不僅影響系統設備的絕緣功能，而且長期的過電流還會破壞電力系統的裝置設備。由此可見，做好諧振防護工作，可以在很大程度促進我國電力系統的安全健康發展。

5.2 有效控制無功補償的功率因數

功率因數主要是指電路系統中任意兩個電路中的電壓和電流及其相位差的余弦，它作為交流電路的重要技術指標，對整個電氣設備的利用率和電能消耗都具有至關重要的作用。適當提高無功補償的功率因數可以有效降低輸電電流，提高輸電線路的功率使用率，但無功補償的功率因數過高也會在一定程度上對電力系統設備的絕緣性產生影響，而且還會導致系統設備內部的溫度過高，不利于延長設備的平均使用壽命。根據以往的實踐分析得出，將0.6的功率因數提高到0.7所使用的補償容量，與將0.7的功率因數提高到0.8補償的容量是不相上下的。因此，有效控制無功補償的功率因數，不僅可以保障電力系統的傳輸安全，而且還能提高整個電力設備的使用效率。

5.3 嚴格控制電力系統的電壓

電力系統中的電壓隨電容器的補償容量而變化。當補償容量過多時，就會導致電網電壓值不斷上升;相反，當補償容量不夠時，就會使電壓過低。因此這就要求無功補償應根據整個電力系統的實際情況，合理安排無功補償的容量。一般情況下，無功補償容量應使電力系統的電壓值小于額定電壓值的1.1倍。只有控制好整個電力系統的電壓，才能促進電力系統的安全發展，否則不僅會對整個系統的電壓產生一定的影響，而且還會嚴重損害電容器等裝置設備。此外，在單臺電動機的使用地進行補償時，由于切斷電動機的電源后，系統還會持續輸送一段時間的無功功率，這會導致整個電壓超出了額定值，導致電壓升高，使得電力設備處于危險之中。因此，單臺電動機進行現場補償時，應嚴格把握好補償的因數。

6 結語

電力系統的大力發展在很大程度上提高了我國廣大人民群眾的生活質量及社會工業生產的效率。然而，我國當前的社會發展對電力系統的要求越來越高，使得無功補償裝置在電力系統中得到了廣泛應用。無功裝置不僅可以降低電力傳輸時的能源損耗以及實現不同地區之間電壓平衡的目標，而且還可以極大地保障我國電力系統傳輸的質量安全。由此可見，在電力系統中，正確運用無功補償技術，不僅能夠提高電力系統的安全，而且還會促使我國電力企業不斷向著可持續發展目標前進。

參考文獻

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