有關電力無功補償的研究

梅青

【摘 要】 近些年來，伴隨經濟全球化的不斷加大，加上黨中央的正確領導，我國經濟不斷好轉且呈飛速發展趨勢。隨著經濟的快速發展，工業及居民的用電量也不斷增多，電力工程也不斷加大，從而滿足社會總體對于用電量的需求。然而在整個發展過程當中不可避免地也出現了很多問題，如無功的不合理分布、無功補償設備過少等，這些問題的存在不但會對供電質量產生影響，而且還會在一定程度使供電企業及用戶蒙受經濟損失?；诖?，文章主要針對無功補償進行分析。

【關鍵詞】電力；無功補償；方式

前言：

無功補償可理解為電力系統的運行過程中，在變電所或電能用戶負荷端裝設無功功率電源，以改變系統中無功功率的流動和滿足終端用電負荷對無功功率的需求。

一、無功補償的概念

一般而言，若將供電系統的功率因數提高就可使供電變壓器和電力輸送線路存在的損耗降低，而這種通過將供電總體效率進行提升而達到降低線路損耗的技術就稱作無功補償技術。對于小范圍的電力系統來說，無功補償技術主要用于平衡三相電流；對于大范圍的電力系統來說，無功補償主要用于對電網電壓進行調節以穩定電網。無功補償技術的工作原理如下：供電系統的功率包括有功功率和無功功率兩種，其中無功功率不適合用于長距離車頭，所在針對部分企業用電及配電變壓器中存在的無功功率需利用技術方式給予補償，而這種補償則主要是利用無功補償裝置來實現，無功補償裝置可抵消相關用電設備所產生的無功功率，從而實現將供電系統功率因數提高的目的，以此在整體上將無功功率降低，使電能的傳輸效率提高，其可在同一電路系統當中同時連接感性功率及容性功率裝置，從而轉換兩者的能量，最終實現功率補償的目標。

二、無功補償技術的特點

無功補償的特點：（1）成分的復雜性：無功補償的運行及設備投資的費用均相對與有功補償會高一些，所以分析起來也會比有功補償復雜一些。在一些民營投資的電網當中，因為在整個電網當中，所有參與者都要去承擔一定費用，也就是說無論發電廠還是用戶都需要滿足自己所需要電壓以及相對應得無功功率的限制，而且由于無功調整具有多樣性和地域性的特點，所以說無功調整在合理定價這個問題上相比有功電價就復雜很多。（2）手段的多樣性：無功補償除了發電機可以提供以外，隨著現代技術的進步，能提供無功功率的設備也由靜止無功補償器和同步調相機兩種擴展到靜電電容器、靜止無功發生器等等，甚至電抗器、母線等無功電源都可以?？墒怯泄β实奶峁﹨s只有一種方式，那就是發電機。（3）控制的分散性：電力系統電壓是靠無功補償來進行調節控制的，這與頻率是靠有功功率來調節控制相類似的。而頻率的平衡要依賴全網的有功調節，也是全網都統一的。但電力系統電壓的各節點的無功功率卻是不相同的，所以一定要對這個節點上的無功補償來控制的，也即是說各點補各點的，無法統一化補償。（4）供應有地域性，如果想要遠距離地輸送無功功率，就需要受電和發電兩端具有比較大的一個電壓差（即電壓平衡看無功的具體體現），在這個傳遞過程中有功功率還會有一些損耗，這就造成了有功功率的浪費，是很不合算的。因此無功功率只適于近距離的傳輸的特點，也就是采取就近補償（無功功率）的原則。

三、無功補償的方式

無功補償分動態和靜態兩種方式。靜態無功補償是根據負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態補償是根據負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。靜態無功補償一般的補償是有級的，也就是常用的補償裝置如靜止無功補償器、同步調相機、靜電電容器、靜止無功發生器等等，是按組來進行投切的，也就是電力系統里產生的無功功率不會和你補償的一樣多，但是由于這種補償已經將功率因數達到了0.95，已經很好了。而實際在工作中。靜態無功補償較為普遍，因為設備安裝后就不用再管了。但這種靜態無功補償往往是超額補償，造成相當程度的能源浪費。但是有的負載，其工作時無功的變化量非常大，且速度非?？?，可以達到毫秒級，如電焊機，一個工作周期才0.2秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無功功率在工作時也是不規則的快速改變著。象這樣的負載采用常用的無功補償裝置是無法實現的，只能用“動態”補償。

四、電力工程無功功率補償的實踐

1.利用技術手段確定無功補償容量

對電力工程當中所存在的無功功率進行補償之前必須要做的就是確定無功補償容量。通過來說，確定無功補償容量的技術手段主要有以下幾種：①通過了解電力工程配電網的電壓來確認，此方法多用于用戶變電所及起樞紐作用的變電所，其主要作用是合理調節電壓；②通過對供電線路的損耗狀況進行分析而確定無功補償容量，此方式可有效體現供電線路損耗及補償容量兩者之間的內存聯系；③通過分析電力工程配電網的配電因數，最佳的功率因素應在充分考慮實際情況的基礎上符合用戶的技術需求；④通過分析變壓器容量以確定無功補償容量，以實現無功補償的合理性。

2.采取相應措施實現無功補償

通常說來，在實際生活當中使用電力工程配電網時，會采取以下措施實現無功補償：①使用配電變壓器實現無補償，即將適量的電容器安裝于配電變壓器的低壓母線上，同時依照分析無功功率經濟性的方式平衡無功功率；②使用配電網已有的配電線路進行無功補償，在采取此措施時，補償點應置于相應配電線路主干的 2/3處，同時要保證每個集中點上的電容器都有足夠的受電壓能力，但此措施也存在諸多不足之處，如采取此補償措施地使得相關電氣設備因曝露而受到自然環境的影響，若設備出現故障，那么將很難在短時間內進行修復；③將無功補償集中實施于變電站當中，通常來說此措施多用于電壓較大的變電站當中，用大部分在母線上實施，將等容量的電容器安裝于母線上，從而達到降低無功功率損耗的目的，同時還可有效減少輸電線路的無功損耗，但此措施也存在一些不足之處，如因無功補償是在變電站的相關線路中進行的，所以變電站相關線路當中仍存在無功電流，因此此措施尚不能完美解決配電網的無功補償問題；④將無功補償集中于低壓線路當中，即在配電網的低壓線路的主干上安裝無功補償電容器；⑤利用隨機的方式實現無功補償，即在供電企業的電動機旁隨機安裝無功補償電容器以對無功功率進行補償。

3.選擇正確的無功補償設備

要想選擇正確的無功補償設備，就必須考慮客觀的實際情況，如配電網的電壓需求、補償設備的技術特征等。通常來說，現我國所使用的無功補償設備主要有以下幾種：①用于低壓電網的無功補償設備，此設備的應用最為廣泛，就使用方面來說，此設備應安裝于配電網的低壓端或低壓電動機旁，此設備可隨著電動機的開、關實現無功補償的同步進行；②用于中壓電網的無功補償設備，如干式自愈性并聯電容器，此設備需利用金屬薄膜卷制后將導線引出，為絕緣空氣需利用樹脂進行封裝；③用于高壓電網的無功補償設備，如高壓并聯式電容器，通常來說，此設備應安裝于高壓變電站的主變壓器上，這樣不但可減少主變壓器的無功損耗，而且還可將電力工程配電網的傳輸功率因數進行有效提高，從而提高送電質量。

結語：

在我國電力工業發展的整體大環境下，電力系統的優化、運行安全可靠、節能降耗、電能質量提高將是電力行業科技進步應該關注研究的主題，也是未來適應電力工業發展的必然要求。電網中沖擊性負荷和非線性負荷的大量增加，造成電網的電壓波動，功率因數低下等情況使得電能質量惡化，由此將引發巨大的經濟損失。這將成為我國電力工業發展所面臨的新的挑戰。

參考文獻：

[1]陳立新.電力系統無功功率補償的探討[J].電力學報.2005.