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电力系统无功补偿问题的分析与探讨

作者：瞿祎

来源：《中国科技博览》2012年第32期

[摘要]：随着社会主义市场经济的发展与科学技术的进步，我国电力系统的无功平衡与无功补偿在保障电网电量的水平与质量方面发挥着至关重要的作用。无功补偿技术可以有效地降低电力系统的功率耗损，提高功率因数，但也会给电力系统的运行带来许多问题。本文将从无功补偿的角度出发，对电力系统无功补偿问题进行分析与研究，为改善电力系统的运行质量提供有效的解决措施。

[关键词]：电力系统 无功补偿 问题 解决措施

中图分类号：TM711 文献标识码：TM 文章编号：1009-914X（2012）32- 0393-01 近些年来，我国电力系统技术的发展速度越来越快，对我国工业与农业的发展及满足人们基本生活需求方面发挥着至关重要的作用。在电力系统中，衡量电能质量的重要指标是电压，而无功功率是否平衡是决定电压水平高低的重要标准。无功补偿是是使无功功率达到平衡的有效措施，但也会带来很多新的问题与矛盾。合理地选择无功补偿的方案及措施是当前摆在用户与电力部门面前的一项重大而又艰巨的任务。 一、关于无功补偿的概述 （一）无功补偿的含义

所谓无功补偿，就是指在电子供电系统中起到提升电网的功率因数的作用，它可以在一定程度上降低供电变压器及输送线路的损耗，提升供电效率及改善供电环境。在大的供电系统中，无功补偿可以用于调整电网电压及提升电网的稳定性，在小的电力系统中，无功补偿主要被用于调整三相不平衡电流。 （二）无功补偿的工作原理

无功补偿的工作原理：电力系统的供电功率可以分为有功功率和无功功率两种，其中无功功率不能进行远距离的传输，为此对于一些下属用电和配电变压器的无功功率可以进行就地补偿。无功补偿是通过在供电系统中安装无功补偿装置的方式进行的，无功补偿设备可以与电路中的用电设备以及配电变压器等相互抵消无功功率，提高功率因数，以达到从整体上减少无功功率的目的。它主要是把感性功率负荷与容性功率负荷装置两者连接在同一电路，使能量在两种不同的负荷中间进行相互交换，进而使得容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷需要的无功功率。

二、电力系统无功补偿存在的问题

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（一）电力系统中的无功补偿装置

电力系统中的无功补偿装置包括以下几种：一是静止补偿器；二是发电机；三是同步调相机；四是静止电容器。在电力系统中安装这些装置的主要目标是平衡电力系统中的无功功率，降低电力系统的无功损耗。

（二）无功补偿装置存在的一些弊端

无功补偿装置所存在的一些弊端包括以下几个部分：

一是同步调相机，它是用来产生无功功率的以空载形式运行的同步电机。在欠励磁运行的过程中，它可以从电力系统中吸收大量的感性无功功率，从而起到无功负荷的作用，在一定程度上降低电力系统的电压，在过励磁运行的过程中，它可以向电力系统供应感性无功功率，从而起到无功电源的作用，在一定程度上提升电力系统的电压。但是它也存在着一些弊端，比如说，它是一种旋转电机，在运行工作的过程中，所产生的噪音与耗损是比较大的，维护修复工作比较繁杂，反映速度相对较慢，不能在最大程度上满足动态快速无功补偿的目标。 二是饱和电容器，它虽然有着反映速度较快、静止的优点，但仍然具有以下弊端，比如说，饱和电容器中的铁芯需要经过磁化的过程才能达到饱和状态，所产生的噪音与损耗是非常大的，同时它在非线性的电路方面存在着一些小问题，不能达到以分相调节来补偿负荷不平横的目的。因此，在很长一段时间之内，饱和电容器都没有在无功补偿方面占据主流位置。 三是静止电容器，它是无功补偿的传统方法之一，可以和网络感性符合相并联，具有经济实用，结构简单的优点。但是它也存在着一些弊端，比如说，静止电容器的阻抗是固定不变的，它不能跟踪无功负荷需求的变化而变化，也不能真正实现对无功功率的补偿。同时，当电力系统发生故障的时候或者由于一些原因电力系统的电压下降，这时静止电容器的无功输出会减少，这也使得电力系统的电压不断地下降，不利于电力系统的无功补偿工作。 （三）无功补偿方式存在的一些问题

第一是补偿方式问题：当前很多电力部门或者用户对于无功补偿的出发点，只注重补偿功率的因素，没有从根本上立足于降低电力系统的损耗问题。

第二是谐波问题：饱和或者静止电容器都具有一定的抗谐波能力，但当谐波含量过大时，会对电容器的寿命产生不利影响，严重时甚至会造成电容器的过早损坏。同时由于电容器对谐波有很大程度上的放大作用，因而也使得电力系统的谐波干扰更为严重。

第三是无功倒送问题：无功倒送在电力系统中是不允许的，尤其是在电力系统负荷低谷的时侯，无功倒送会在很大程度上导致电力系统电压的偏高，产生大量的无功功率。

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第四是电力系统电压调节方式的补偿设备所潜在的问题：有一些无功补偿设备是跟据电力系统的电压来确定无功投切量的，这虽然在一定程度上有助于保证用户的电能质量，但对电力系统的安全运行而言却是非常不可取的。因为线路的电压水平是由电力系统的运行情况决定的，当线路电压的基准偏低或者偏高的时侯，电力系统实际的需求可能会和无功的投切量相差很大，从而出现无功过补或欠补的现象.

三、针对电力系统无功补偿存在问题的解决措施 （一）建立健全电容器淘汰制度

要建立健全电容器淘汰制度，就要做到以下几点：一是在电力系统运行的过程中，要加强日常检查，淘汰一些已经过期却仍在使用的电容器，从而降低这些电容器对电力系统的损害；二是在电力系统中建立健全无功补偿机制，创造一个安全运行的环境，消除一些潜在的安全隐患；三是要安排专门的无功补偿管理人员在无功补偿装置运行的过程中不断地进行检查，发现安全隐患问题及时地进行检修，替换一些运转异常的电容器，为电力系统无功补偿装置的正常运行创造一个稳定、安全的环境。 （二）采用并联电容器

在电力系统的无功补偿过程中可以采用并联电容器，它是一种非常感性的无功补偿设备，运行与维护工作比较简单，没有噪声。它可以吸收电力系统中多余的无功功率，从而避免电力系统中的电压过高而导致的电力损耗。同时，并联电容器也可以被用来限制由于线路接地故障所引起的过电压危害。

（三）无功补偿装置在设计与使用的过程中需要注意的问题

无功补偿装置在设计与使用的过程中需要注意的问题包括以下几个方面：一是要选择适合电力系统运行的电力电容器，并且要正确无误地使用额定电压的电力电容器；二是在设计电力补偿电容器的过程中，要减少电力系统的谐波对电力补偿电容器所产生的不利影响，从而提升无功补偿装置的安全运行能力；三是要选择合适的补偿控制器以提升无功补偿装置的运行质量与水平。 结语：

随着时代的发展与科学技术的进步，经济的发展与居民对电力的需求越来越高，这既给供电企业创造了一个快速发展的良好环境，又给供电企业提出了更高的要求，对电力系统的无功补偿也带来了很大的挑战。当前，我国很多供电企业中的电力系统在无功补偿方面存在着一些新问题与矛盾，给供电企业中的电力系统的健康发展带来了很大的麻烦。因此，加强对电力系统无功补偿问题的研究与分析，寻找相应的解决措施是人们热衷的一个新课题。 参考文献：