无功补偿在电力系统的应用
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王佺?白鑫博
摘 要：电网中设备运行总会出现如电压跌落、同步电机不稳定以及电压扰动和小稳定，利用电容器组补偿装置可以有效的解决问题。文章重点就无功补偿在电力系统的应用做了研究和分析。
关键词：供电系统;无功补偿;补偿容量
在电网或企业变电所中安装并联电容器、同步调相机等容性设备以后，可以供给感性负载消耗的部分无功功率，即电容器向感性负荷提供无功功率。这样减少了无功功率在系统电网中的流动，因此可以降低输配电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的运行条件，这种方法称为无功补偿。合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。对企业而言可以提高电能质量需求，降低用电成本。无功补偿对电力部门、用电企业都具有重要意义，合理的无功补偿，可以达到以下效果。
1.无功补偿存在的问题
无功补偿装置是电力系统运作过程中最为重要的节能设备，同时也能够有效维持电网电压稳定的关键设备，无功补偿装置自身所需要的造价成本也较低。但是在该装置在实际运作的过程中，会因为无功补偿装置自身运行没有响应的规定和标准，并且对于无功补偿设备进行自动控制的设备技术也并不理想，这些情况导致了无功补偿装置在使用过程中会出现一定程度的问题。具体来说有以下几个方面：补偿效果和容量。配电变压器低压补偿可以提高功率因数，降低变压器损耗，但是对于输电线路的降损很小。因此，配电变压器安装补偿电容的数量很少或者补偿容量不足都会影响到线路降损和电压。无功倒送。采用固定电容器补偿方式的用户，可能在负荷低谷时造成无功倒送。无功倒送会增加配电网的损耗，加重配电线路的负担，是电力系统所不允许的，这应引起充分的考虑。谐波影响。谐波电流可导致变压器中的铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损。谐波会增加变压器的噪声，会使电容控制失灵和加速损坏，进行无功补偿时必须考虑谐波治理。
2.无功功率不足的危害
当系统无功功率不足时，无功电源和无功负荷将处于低电压的平衡状态，将给电力系统带来诸如设备出力不足、电力系统损耗增加、设备损坏等一系列危害。电力传输系统中，如果说出现了无功功率不足的现象，那么就会导致电力系统中的电压以及功率因数不断的降低，最终导致用电设备受到破坏，严重情况下甚至会导致电网系统中的电压崩溃，使得整个电网控制系统瓦解，从而造成片区大面积的停电。电力电压以及功率因素的降低，会导致电力系统中的电气传输设备无法得到有效的利用，从而造成了电力系统中传输的电能损耗不断增加，降低了电能传输的效率，给用电用户的日常生活带来的极大的困扰。
3.电力系统中的无功功率设备
3.1消耗无功功率设备
用电设备在运作过程中消耗有功功率时，需要将大量的无功功率源源不断的通过电源来输送到负荷中去，功率因数通常反映的都是用电设备在使用过程中消耗一定有功功率的同时所需要消耗的无功功率。但是绝大部分感性设备自身的功率因素平均都低于1，所以在众多的用电设备中都需要消耗无功功率，而交流电焊机以及异步电动机等用电设备都是主要消耗无功功率的设备。通过统计的资料来看，在电网系统的内部，电动机为了能够建立并且维持三相旋转磁场，其需要消耗的无功功率大约占到了电源线路所输送的所有无功功率的60%。当异步电动机空载时，所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。对于农村用电负荷来说，主要是一些小加工业及照明负荷，其中大部分用电设备为感性负载，其功率因数都很低，影响了线路及配电变压器的经济运行。变压器为建立并维持交变磁场所需消耗的无功功率约占全部无功功率的20%，一般约为其额定容量的10%～15%，他的空载无功功率约为满载时的1/3。变压器的无功功率损耗由两部分组成，励磁支路的无功功率损耗和绕组漏抗中的无功功率损耗。励磁支路的无功功率损耗与变压器所施加的电压有关，绕组漏抗中的无功功率损耗与变压器的通过功率成比例。
3.2无功补偿设备
目前电网的无功电源，包括发电机、补偿电容器在改善电网构架、提高系统稳定、改善电网的运行条件等方面都是个好的选择。同步发电机是电力系统中惟一的有功电源，同时也是无功的基本源。如果发电机发出的无功功率不能满足电网对无功功率的要求，就会引起整个电网的电压下降，这对负载是不利的。调节发电机的励磁电流就可以调节发电机输出的无功功率。在过励状态下，励磁电流愈大，发电机输出的感性无功功率愈大。发电机是电网中不需要投资的无功电源，在满足技术经济要求的情况下，可以积极利用电厂的无功电源。补偿电容器是一种专门用来改善功率因数的电力电容器，作为一种极为重要的无功电源，对于改善电力系统结构，提高电能质量起着决定性作用。其原理是：把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置吸收能量。能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。
4.结束语
随着现代社会电力市场商业化运营模式不断普及，社会各界对于的电能供应的质量要求越来越高，同时对于节能降耗需求也在日益增大。电能供应的质量对于电力系统能否长久保持安全运行有着直接的影响，因此，电压无功的综合性控制问题受到了社会各界的重视，展开电网无功优化的规划工作，是保证无功设备进行科学合理调控和无功功率自身的分区、分层、就地平衡电压是降低电网电能损耗、保持电网电压传输质量的一个重要因素。无功补偿不仅仅降低了无功功率在电网系统中的流动，还可以减少线路以及变压器在进行无功功率输送过程中所造成的电能损耗，有效的提升了功率因数。所以，这是一项投资成本较少，效益成果见效快的节能降耗措施。
参考文献：
[1]晏利阶.浅析无功补偿及谐波治理[J].广东科技，2012
[2]吴德茂.浅析无功补偿在电力电网中应用[J].企业文化， 2014