时间：2023-05-30 10:06:50
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇无功功率，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：无功补偿；配电系统；电容器
由于现代企业采用大量的感应电动机和变压器等感性负荷，特别是近年来大功率可控硅的应用，供电系统除供给有功功率外，还需供给大量无功功率，使发电和输配电设备的能力不能充分利用，无功功率对供电系统及工厂内部配电系统都有极不良影响，从节约电能和提高电能质量出发，都必须考虑改善功率因数措施。为此，必须提高用户的功功率因数，减少对电源系统的无功需求量
1无功补偿的总原则
无功补偿的总原则：全面规划，合理布局，分散补偿，就地平衡，降低损耗提高质量，满足需求，可靠保证。无功补偿方式制定时，应全面分析本系统的无功电力需求量，以确定最优的补偿量与最优的补偿方式。
我国在《电力系统电压和无功电力技术导则)中规定质功补偿与电压调节应按以下原则进行：
1.1总体平衡与局部平衡相结合，即要满足全网的总无功平衡，又要满足分支线的无功平衡。
1.2电力补偿与用户补偿相结合，供电部门在电源点进行补偿与用户自身用电设备进行补偿，两者实现理想配合。
1.3分散补偿与集中补偿相配合，以分散补偿为主。
1.4降损与调压相结合，以降损为主。
2无功补偿装置
无功补偿装置主要有同步调相机，并联电容器，静止补偿器等。
2.1同步调相机
同步调相机也叫同步补偿机，它实际上是接在电网上不带机械负载的同步电动机，专门用来调节电网功率因数或用在长距离输电线路中提高电压的稳定性，假若忽略同步补偿机的损耗，按电动机惯例写出其电势方程如下，
可见，I超前U90°，纯粹是直轴电流，即I=Id，并且电枢反应磁势起去磁作用。此时，补偿机从电网吸取超前的无功功率(也可以说成是向电网输出滞后的无功功率)，相当于是接在电网上的电容。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，同步补偿机容量可以很大，并且无功功率易于平滑调节。在需要提高电网功率因数时，调节同步补偿机使其在过励状态下运行，由电网吸取电容性无功功率 (或说成是向电网发出电感性无功功率)。当电网轻载时，调节同步补偿机使其在欠励状态下运行，由电网吸取电感性无功功率，这就相当于是在线路中接入了感性负载，从而可以保持受电端电压不变。由于实际运行的需要和对稳定性的要求，欠励磁最大容量只有过励磁容量的50％-65％，装有自动励磁调节装置的同步补偿机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出(或吸取)无功功率，进行电压调节。有强励磁装置时，系统故障下能调整系统电压，从而提高系统的稳定性。但由于同步补偿机是旋转机械，运行维护比较复杂，满负荷时有功功率损耗为额定容量的1.5％―5％，容量越小，百分值越大，所以小容量的每KVA容量投资费用大，故同步补偿机宜大容量使用，在我国一般用在枢纽变电所。
2.2静止电容器和静止补偿器
静止电容器一般都采用并联电容器的方法进行人工补偿，电力电容器具有投资省，有功功率损耗小，运行维护方便，故障范围小，装设容量灵活，即可集中使用，又可分散装设来就地供应无功功率，以降低网络电能损耗等优点。为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除，可控硅投切型电容器补偿装置就可以实现补偿功率的调节。
电容器的缺点是当通风不良或因电网高次谐波造成电容器过负荷使运行温度过高时，易出现外壳鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火灾。因此，规定电容器组应独立设室。为便于管理维护，多采用集中固定补偿，若补偿前功率因数为COS，补偿后提高到，则补偿所用电力电容器容量应为kyar
上式是按平均负荷计算的所需补偿容量，也有按最大负荷PmaxΣ进行计算的。如果按 PmaxΣ计算所需补偿的无功功率Qc，则当P＜ maxΣ,时，将出现过补偿现象。为了取得较好的补偿效果，按平均负荷计算是合适的，以免所选电容过多。补偿电力电容器多接成三角形，因每个电容器的无功容量为Qcl＝ωC1U2，当容量一定时，电压高电容可以小。只有当电容器额定电压低于网络电压时，才考虑接成星形。电容器组还应单独装设控制、保护和放电设备。电容器组的放电设备必须保证在电容器与电网的联接断开时，放电一分钟后电容器组两端的残压在65V以下，以保证人身安全，一般1000V以上的电容器组用电压互感器作为放电设备。
静止补偿器是近年来的一种动态无功功率补偿装置，它是将电力电容器与电抗器并联起来使用，电容器发出无功功率，电抗器吸收无功功率，两者结合，再配以适当的调节装置，能够平滑地改变输出(或吸收)无功功率的静止补偿器，能满足动态无功补偿的需要，与同步补偿机比较，运行维护简单，功率损耗小，能做到分相补偿，以适应不平衡的负荷变化，对于冲击负荷有较强的适应性，在我国电力系统中得到了广泛应用。
3无功补偿方式
无功补偿就补偿方式来说分为高压补偿和低压补偿，高压补偿通常是在变电所高压侧进行，对补偿点前端的无功功率进行补偿，对后端的负载及线路起不到补偿作用，低压补偿可直接补偿配电线路和负载的无功功率，补偿效果较为理想。
3.1高压补偿，高压补偿主要是针对变电所主变压器和一些高压负荷，可集中补偿也可分散补偿，补偿装置独立设室，保证通风良好，充分发挥补偿装置的效率。因此应根据负荷的变化，安排、设计好变电所的无功补偿容量，运行中在保证电压合格和无功补偿效果最佳的情况下，尽可能使电容器投切开关的操作次数减少。
3.2低压补偿，低压补偿有集中补偿，分散补偿和就地补偿。
集中补偿是将电容器装设在用户专用的变电所内，对无功进行统一补偿，对负荷比较集中，距离变电所近，无功补偿容量较大的场合采用较为合适。优点是可以补变电所母线、受电线路的无功损耗，负荷变化能对母线电压起一定的调节作用，便于管理、维护、操作及集中控制。缺点是它只减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所造成的损耗，而不能减少用户内部通过低压线路向用电设备输送无功功率所造成的损失。
分散补偿是将电容器组按低压配电网的无功负荷分布分组装设在相应的母线上，或者直接与低压干线相连接，形成低压、电网、内部的多组分散补偿方式，适合负荷比较分散的补偿场合。分散补偿的优点是对分散的用户，有利于无功负荷的就地平衡，减少配电网络和配电变压器中无功电流的损耗和电压的损失，使线损显著降低，负荷不变的条件下增加网络的输出容量。缺点是装设的电容器无法分组，则补偿容量无法调整，运行中可能出现过补偿或欠补偿，补偿设备的利用率较集中补偿方式低，安装分散，给维护管理带来不便。
就地补偿是就地补偿用电设备(主要是电动机)所消耗的无功功率，将电容器组直接装在用电设备旁边，与用电设备的供电回路并联，以提高供电系统的功率因数，从而获得明显的降损效益。优点是无功电流与附近的用电设备相互交换，不流向网络其它点，在网络中无功电流的无功损耗和电压损耗小，被补偿网络最经济，在配电设备不变的情况下可增加网络的供电容量，导线截面可相应减少，适应性好。缺点是对于电网内公用负荷与集中补偿和分散补偿相比，补偿相同容量的无功负荷所需的补偿电容器总容量和补偿装置总数量增加，投资增大，补偿装置利用率较低。
4无功补偿容量的配置
变电所安装电容器，其主要作用是补偿变压器的无功损耗及配电线路前段的无功负荷及无功损耗，同时可以进行调压。变电所电容器的补偿容量按主变压器额定容量的10％-15％来配置，根据变电所的负荷性质和调压要求，确定合理的无功补偿容量。
配电线路是电力网的重要组成部分，配电线路上电容器容量的确定，应按
最大限度地降低无功损耗的原则来考虑，要根据无功负荷情况采取分散补偿的方式进行补偿。
参考文献
[1]《工厂供电设计》李宗纲，刘玉林，施慕云，韩春生等著，吉林科学技术出版社.
关键词：谐波抑制；无功功率补偿
1、前言
电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压电流波形畸变。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
2.研究谐波的意义
谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护盒自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。谐波研究的意义，还在于其对电力电子技术自身发展的影响。电力电子技术是未来科学技术发展的重要支柱。有人预言，电力电子联通运动控制将和计算机技术一起成为21世纪最重要的两大技术。然而，电力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍，它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更为有效的研究。谐波研究的意义，更可以上升到从治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识。对电力系统这个环境来说，无谐波就是“绿色”的主要标志之一。
3，研究谐波问题的分类
3.1与谐波有关的功率定义和功率理论的研究；
3.2谐波分析以及谐波影响和危害的分析；
3.3谐波的补偿与抑制；
3.4与谐波有关的测量问题和限制谐波标准的研究。
4，谐波抑制
解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题的基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛应用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不理想。尽管如此，LC滤波器当前仍是补偿谐波的主要手段。
4.1谐波抑制的一个重要方法是采用有源电力滤波器(APF)。有源电力滤波器也是一种电力电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，因而受到广泛重视。
4.2有源电力滤波器的交流电路可分为电压型和电流型，目前实际应用的装置中，90％以上是电压型。从与补偿对象的连接方式来看，又分为并联型和串联型，目前运行的装置几乎都是并联型。4.3对于作为主要的谐波源的电力电子装置来说，除了采用补偿装置对其谐波进行补偿外，还有一条抑制谐波的途径，就是开发新型变流器，使其不产生谐波，且功率因数为1.这种变流器被称为单位因数变流器(uPFC)。高功率因数变流器可近似堪称为单位功率因数变流器。
4.4对PwM逆变器的研究已经很充分，但对PWM整流器的研究则较少。对于电流型PwM整流器，可以直接对开关器件进行正弦PwM控制，使得输入电流接近正弦波且和电源电压同相位。这样，输入电流中就只含与开关频率有关的高次谐波，这些谐波的频率很高，因而很容易滤除。同时，也得到接近于1的功率因数。对于电压型的PwM整流器，需要通过电抗器与电源相连。其控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种。直接电流控制就是设法得到与电源电压同相位、由负载电流大小决定其幅值的电流指令信号，并据此信号对P WM整流器进行电流跟踪控制。间接电流控制就是控制整流器的入断电压，使其为接近正弦波的PwM波形，并和电源电压保持合适的香味，从而使流过电抗器的输入电流波形为与电源电压同相位的正弦波。
4.5小容量的整流器，为了实现低谐波和高功率因数，通常采用二极管加PWM斩波方式。这种电路通常称为功率因数校正电路(PFC)，已在开关电源中获得了广泛的应用。因为办公和家用电器中使用的开关电源数量极其庞大，因此这种方式必将对谐波污染的治理做出巨大贡献。
5，无功功率补偿
对无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率补偿应包含对基波无功功率补偿和对谐波无功功率的补偿。后者实际上就是上一部分提到的谐波补偿。
5.1无功功率对供电系统和负载运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略的说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。
5.2无功功率补偿的作用。
5.2.1提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。
5.2.2稳定受电端及电网电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。
5.2.3在电气化贴到等三相负载不平衡的场合，通过适当的武功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。
5.3并联电容的成本较低。把并联电容器和同步调相机相比较，在调节效果相近的条件下，前者的费用要节省很多。因此，电容器的迅速发展几乎取代了输电系统中的同步调相机。但是，和同步调相机相比，电容器只能补偿固定的无功功率，在系统中有谐波时，还有可能发生并联谐振，使谐波放大，电容器因此而烧毁的事故也是有发生。
5.4静止无功补偿装置近年来获得了很大发展，已被广泛用于输电系统波阻抗补偿及长距离输电的分段补偿，也大量用于负载无功补偿。其典型的代表是晶闸管控制电抗器+固定电容器。晶闸管投切电容器也获得了广泛的应用。静止无功补偿装置的重要特性是它能连续调节补偿装置的无功功率。这种连续调节是依靠调节T C R中晶闸管的触发延迟角得以实现的。TS C只能分组投切，不能连续调节无功功率，他只有和T CR配合使用，才能实现补偿装置整体无功功率的连续调节。由于具有连续调节性能且响应迅速，因此SV C可以对无功功率进行动态补偿，使补偿点的电压接近维持不变。因TCR装置采用相控原理，在动态调节基波无功功率的同时，也产生大量的谐波，所以固定电容器通常和电抗器串联构成谐波滤波器，以滤除TCR中的谐波。SVG通过不同的控制，既可使其发生无功功率，呈电容性，也可使其吸收无功功率，呈电感性。采用PWM控制，即可使其输入电流接近正弦波。
关键词：电网无功功率补偿无功电源
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；因此在供用电系统中除了需要有功电源外，还需要无功电源，两者缺一不可。
在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数cosφ，其计算公式为：
cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。
1影响功率因数的主要因素
(1)大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60％～70％；而在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％。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
(2)变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
(3)供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响。
当供电电压高于额定值的10％时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110％时，一般无功将增加35％左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
2无功补偿的一般方法
无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。
(1)低压个别补偿:
低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。
(2)低压集中补偿：
低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。
(3)高压集中补偿：
高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。
3采取适当措施，设法提高系统自然功率因数
提高自然功率因数是不需要任何补偿设备投资，仅采取各种管理上或技术上的手段来减少各种用电设备所消耗的无功功率，这是一种最经济的提高功率因数的方法。
(1)合理使用电动机；
(2)提高异步电动机的检修质量；
(3)采用同步电动机：同步电动机消耗的有功功率取决于电动机上所带机械负荷的大小，而无功功率取决于转子中的励磁电流大小，在欠励状态时，定子绕组向电网"吸取"无功，在过励状态时，定子绕组向电网"送出"无功。因此，对于恒速长期运行的大型机构设备可以采用同步电动机作为动力。
异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是"异步电动机同步化"。
(4)合理选择配变容量，改善配变的运行方式：对负载率比较低的配变，一般采取"撤、换、并、停"等方法，使其负载率提高到最佳值，从而改善电网的自然功率因数。
4无功电源
电力系统的无功电源除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这4种装置又称为无功补偿装置。除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。
(1)同步电机：
同步电机中有发电机、电动机及调相机3种。
①同步发电机：
同步发电机是唯一的有功电源，同时又是最基本的无功电源，当其在额定状态下运行时，可以发出无功功率：
Q=S×sinφ=P×tgφ
其中:Q、S、P、φ是相对应的无功功率、视在功率、有功功率和功率因数角。
发电机正常运行时,以滞后功率因数运行为主,向系统提供无功，但必要时,也可以减小励磁电流,使功率因数超前,即所谓的"进相运行"，以吸收系统多余的无功。
②同步调相机:
同步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率，这是其优点。但它的有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行。
③并联电容器：
并联电容器补偿是目前使用最广泛的一种无功电源，由于通过电容器的交变电流在相位上正好超前于电容器极板上的电压，相反于电感中的滞后，由此可视为向电网"发?quot;无功功率：
Q=U2/Xc
其中：Q、U、Xc分别为无功功率、电压、电容器容抗。
并联电容器本身功耗很小，装设灵活，节省投资；由它向系统提供无功可以改善功率因数，减少由发电机提供的无功功率。
④静止无功补偿器：
静止无功补偿器是由晶闸管所控制投切电抗器和电容器组成，由于晶闸管对于控制信号反应极为迅速，而且通断次数也可以不受限制。当电压变化时静止补偿器能快速、平滑地调节，以满足动态无功补偿的需要，同时还能做到分相补偿；对于三相不平衡负荷及冲击负荷有较强的适应性；但由于晶闸管控制对电抗器的投切过程中会产生高次谐波，为此需加装专门的滤波器。
⑤静止无功发生器：
它的主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态。
与静止无功补偿器相比，静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功。
【关键词】电力系统；无功优化；一般模型；目标函数；动态补偿
引言
电压和无功功率的分布有着非常紧密的联系，一般情况下，无功功率是造成电网线路出现有功损耗的主要原因，同时也严重影响着电力系统电压的正确分布。由此可见，根据电网的实际情况，利用现有的无功调节手段，合理的调动无功，在满足安全运行约束的前提下，加强对无功优化的研究，对于提高电压质量、降低系统网损具有重要的意义。无功优化是实现电力系统安全和经济运行的重要手段。
1 无功优化的重要性
随着电力市场改革的不断深化，降低电网损耗，直接决定着电力电网公司的经济效益和供电效率，变得非常重要。降低网损，其主要途径就是要降低电网的无功潮流流动，通过无功优化，可以降低电网有功损耗和电压损耗，优化电网的无功潮流分布，改善电压质量，使用电设备安全可靠地运行。在保证现代电力系统的安全性和经济性方面，无功优化的重要性已经得到全球的关注。因此，电力系统中无功优化的重要性越来越为突出。
2 无功优化的基本思路
无功优化可分为无功运行优化和规划设计优化。其中无功运行优化是利用现有无功补偿装置，通过降低网损的方式，合理调节变压器分接头和发电机端电压，正确分析离线运行方式，实现无功实时或短期控制。而规划设计优化涉及的问题很多，也很复杂，不仅包括多时段，还要充分考虑多运行方式，确定补偿装置的地点、容量和投切时间，扣除补偿投资后的净收益，使得损耗电能减少的收益最大，而年运行费用与投资等年值之和最小。总之，电力系统的无功优化的基本思路，就是在满足电力系统无功负荷的需求下，根据电力系统的有功负荷、有功电源，科学分析有功潮流分布，明确控制变量，如发电机端电压幅值、无功补偿电源容量，合理设置可调变压器的分接头位置，应用优化技术和人工智能技术，状态变量要以发电机无功出力、负荷节点电压幅值和支路输送功率为主，获得无功补偿点和最佳补偿容量，使电力系统安全、经济地向用户供电。
电力系统无功功率优化的作用主要有以下几点：
[1] 提高系统的功率因数，提高设备利用率，降低设备所需要容量，减少线路及设备损耗，节约电能。
（2）提高并稳定受电端及电网的电压，提高电能质量。在长距离线路中安装合适的装置，可以改变输电线路的稳定性，提高输电能力。
（3）三相负载不平衡的场所，通过适当的无功功率补偿，可以对三相负载起到平衡作用。
（4）增加变压器、发电机、供电线路等的备用量。
（5）减少配电变压器的安装容量、减少基本电费、节约电费。
3 优化配变电无功补偿的策略
3.1 无功优化的一般模型
无功优化作为一个最优潮流的子问题，可以表示为一个同时具有连续变量和离散变量以及等式和不等式约束的非线性规划问题，其一般模型由如下部分组成：
3.2 无功优化目标函数
从数学角度而言，无功优化要寻找控制变量的一组设定值，使电力系统在依存变量不越限的前提下达到目标函数最优的运行状态。常见的无功优化模型的目标函数主要有：
（1）系统网损最小
电力系统网损最小是电力系统无功优化最常见的目标函数之一，如下式：
式中，n为支路数，Gk （i，j）是以节点i和节点j为首末端节点的第k条支路的电导。
（2）储备最大化
基于安全性方面的考虑，无功优化的目标函数也可以是最大化发电机的无功储备，即最小化发电机的无功出力，从而为电力系统在紧急情况下提供足够的无功出力，保证系统的安全稳定运行。如下式所示：
（3）小化各约束的总越限量
即越限约束的总数最小化，如下式所示，一般此类模型用于无功电压的修正控制。式中， Q为第 k 台发电机的无功出力nv为额定无功容量， hK为越限约束，WK为hk的权重，用于考虑不同约束的重要性差异。
（4）最优化无功电压运行质量
用以对应于电网电压质量目标要求较高的无功优化环境。文献中将最小化各重要节点的电压或线路的无功潮流与相应设定值的偏差作为目标函数，如下式所示。式中 为重要节点（或线路）的数目 、 和 分别为节点 k 的电压（或线路 k 的无功潮流）的实际值、设定值和最大允许偏差。
（5）最优化控制设备动作量
对于实际电力系统环境，有时对设备操作数以及操作成本有一定的要求，此时对应于最优化设备动作的数学模型应运而生。主要包括最小化控制设备动作量的某种求和，如将最小化控制设备动作量的加权平方和作为目标函数，如下式所示。式中 为控制设备的数目； 为第 k 个控制设备的动作量；权系数 可以用来区分设备的动作优先级， 越大，优先级越低。
（6）多目标无功优化
多目标的引入使无功优化模型更加复杂，不同种类的目标函数往往相互冲突，为优化算法带来很大的困难。近年来无功优化领域研究的重点，是利用整体亲和力顺序，基于进化算法的方法，寻找帕累托最优解，从而达到无功优化的目的。
4 无功功率的动态补偿
以改善电压调整的基本功能为例，简要介绍无功功率的动态补偿。下图为系统、负载和补偿器的单相等效电路图。
其中，U为系统电压，R和X为系统电阻和电抗。假定负载变化很小，故有 ，则假定R《X，反映系统电压与无功规律变化的特性曲线如下图中的实线所示：
系统的特性曲线可近似用下式表示
式中： —无功功率为零时的系统电压； —系统短路容量。由上式可见，无功功率的变化将引起系统电压成比例的变化。投入补偿器后，系统供给的无功功率为负载和补偿器无功功率之和，即
因此，当负载无功功率 变化时，如果补偿器的无功功率总 能弥补的 变化，从而使Q维持不变，即 ，则 也将为0，供电电压保持恒定。这就是对无功功率进行动态补偿的原理。
5 结语
综上所述，随着科技的快速发展，为了适应新形势下的要求，电力企业要改进传统的低压补偿技术，全面的治理与监控用户电网，确保配电网的运行电压和无功功率具有正常水平，使其更好地满足用户的用电需求，满足正常电压水平下的无功需求，实现无功功率的就地平衡，从而改善电压质量，减少电网损耗，确保了电网运行的稳定性与安全。
参考文献：
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[3]朱太秀.电力系统优化潮流与无功优化.电网技术，1990（4）.
关键词：无功优化 ；无功补偿 ；非线性 ；网损电压质量 ； 无功功率
Abstract: in recent years, with the further improvement of power grid, industrial and agricultural production of electricity continues to expand the scale, with the growing consumption and changes in the structure of power, the power supply and demand more and more prominent. The power supply is forcing people in loss reduction and energy saving more articles. According to the people of the operation characteristics of power network, consume no power transmission process point of view, the wattless power compensation. Power system reactive power optimization and compensation is to improve the system operating voltage, reduce the loss of network, an effective means to improve the level of system stability. Based on the current domestic reactive power optimization and compensation are summarized, makes some discussion and Research on the present there is no power compensation and optimization problems, for reference.
Keywords: no reactive power optimization; wattless power compensation; nonlinear; voltage quality of network loss; wattless power
中图分类号： TM7文献标识码：A文章编号：
前言
众所周知，电力网在运行时，电源供给的无功功率是电能转换为其他形式能的前提，它为电能的输送、转换创造了条件。没有它，变压器就不能变压与输送电能，没有它，电动机的旋转磁场就建立不起来，电动机就无法转动。为此，我们根据用电设备消耗无功的多少，在负荷较集中、无功消耗较多的地点增设了无功电源点，使无功的需求量就地得到解决，这样不但减少了无功传输过程中造成的能量损耗和电压降落，而且提高了供用电双方和社会的经济效益，可谓一举两得。本文主要从以下内容简述1：无功补偿技术作用；2：无功功率补偿装置；3：无功优化和补偿的原则和类型；4：以及无功补偿带来的经济效益。
1.无功功率补偿的作用1.1、改善功率因数：根据国家水电部,物价局颁布的“功率因数调整电费办法”规定三种功率因数标准值，为此我们改善无功，提高功率因数。
(1)高压供电的用电单位,功率因数为0.9以上。(2)低压供电的用电单位,功率因数为0.85以上。(3)低压供电的农业用户,功率因数为0.8以上。
1.2、降低系统的能耗：
设R为线路电阻,ΔP为原线路损耗,ΔP为功率因数提高后线路损耗,则线损减少
比原来损失减少的百分数为式中,
补偿后,为分析方便,可认为U≈U,则由（2）式知，
当功率因数从0.8提高至0.9时,通过上式计算,可求得有功损耗降低17%左右。在输送功率P= 3UIcosφ不变情况下,cosφ提高,I相对降低,设为补偿前变压器的电流,为补偿后变压器的电流,铜耗分别为,;铜耗与电流的平方成反比,即
由于P=P,认为U≈U时,即 可知,功率因数从0.8提高至0.9时,铜耗相当于原来的80%。1.3、减少了线路的压降由U = （PR + QX）/U知，当补偿无功Q后，使Q减少，线路电压降明显减少。从另一个方面考虑，由于功率因素的提高，线路传送电流小了,系统的线路电压损失相应减小,有利于系统电压的稳定(轻载时要防止超前电流使电压上升过高),有利于大电机起动。
2.无功功率补偿装置及无功补偿中存在问题
近年来,随着国民经济的跨越式发展,电力行业也得到快速发展,特别是电网建设,负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升,也使电网中无功功率不平衡,导致无功功率大量的存在。
2.1在实际的无功补偿工作中也存在一些问题:2.1.1补偿方式问题:目前很多电力部门对无功补偿的出发点就地补偿,不向系统倒送无功,即只注意补偿功率因素,不是立足于降低系统网的损耗。2.1.2.谐波问题:电容器具有一定的抗谐波能力,但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响,甚至造成电容器的过早损坏;并且由于电容器对谐波有放大作用,因而使系统的谐波干扰更严重。2.1.3.无功倒送问题:无功倒送在电力系统中是不允许的,特别是在负荷低谷时,无功倒送造成电压偏高。2.1.4.电压调节方式的补偿设备带来的问题:有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的,线路电压的波动主要由无功量变化引起的,但线路的电压水平是由系统情况决定的,这就可能出现无功过补或欠补。2.2目前,我国电力系统无功功率补偿主要采用以下几种方式:2.2.1.同步调相机:同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表,它虽能进行动态补偿,但响应慢,运行维护复杂,多为高压侧集中补偿,目前很少使用。2.2.2.并补装置:并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置,但电容补偿只能补偿固定的无功,尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化,但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节,不能实现无功的平滑无级的调节。2.2.3.串联电抗器:目前所用电抗器的容量是固定的,除吸收系统容性负荷外,用以抑制过电压。但主要是抑制谐波，当谐波5次以上时，电抗率需取4%-6%，当需抑制谐波3次以上，电抗率需取13%。以达到抑制谐波要求。
2.2.4.基于智能控制策略的晶闸管投切电容器(TSC)补偿装置将微处理器用于TSC,可以完成复杂的检测和控制任务,从而使动态补偿无功功率成为可能。TSC补偿装置操作无涌流,跟踪响应快,并具有各种保护功能,值得大力推广。2.2.5.静止无功发生器(SVG)静止无功发生器(SVG)又称静止同步补偿器(STATCOM),是采用GTO构成的自换相变流器,通过电压电源逆变技术提供超前和滞后的无功,进行无功补偿,若控制方法得当,SVG在补偿无功功率的同时还可以对谐波电流进行补偿。
3 无功优化和补偿的原则和类型
3.1无功优化和补偿的原则
全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡，具体内容如下。
总体平衡与局部平衡相结合，既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。
其一，集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。
其次，要确定合适的补偿点。无功负荷补偿点一般按以下原则进行确定：
1)根据网络结构的特点，选择几个中枢点以实现对其他节点电压的控制；
2)根据无功就地平衡原则，选择无功负荷较大的节点。
3)无功分层平衡，即避免不同电压等级的无功相互流动，以提高系统运行的经济性。
4)网络中无功补偿度不应低于部颁标准0.7的规定。
3.2 根据补偿原则，确定无功补偿容量
按照上述的基本原则，根据无功在电力系统中的去向，确定几种主要的补偿方式及其容量。
变电站高压集中补偿：这种补偿是在变电站10（6）kV母线上集中装设高压并联电容器组，用以补偿主变的空载无功损耗和线路漏补的无功功率。目前，在农网上，除了大宗用户外，县局基本上采用这种补偿。比如：某县各变电站在未进行人工补偿以前cosφ= 0.85，根据功率因数（0.85）调整电费标准，每月罚款为月总电费的2.5%，经过各站装设了电容器补偿后，平均cosφ=0.9，每月电费减少0.5%，一年下来，功率因数节约电费约为60万元，为企业增加了效益。
随线补偿：将电容器分散安装在高压配电线路上，主要补偿线路上的无功消耗，还可以提高线路末端电压，改善电压质量。其补偿容量一般遵循"三分之二"原则，即补偿容量为无功负荷的三分之二，而电压降为U = （PR + QX）/Ue。
例1：一条10kV线路，长为5km，导线型号LGJ-70，其中g = 0.46W/km，X0 = 0.411Ω/km，所带负荷200 + j150，在线路末端补偿QC= 100kvar，求线路损耗和电压降。
①求线路上的损耗
补偿前：P1 = 3×I2R = 3×（2002 + 1502）/102×5×0.46 = 4313W。
补偿后：P2 = 3×I2R = 3×[2002 +（150 - 100）2]/102×5×0.46 = 2933W。
则一年少损失电量：A = (P1 - P2)T×10-3 = （4313 - 2933）×365×24×10-3 = 12089kWh。
②求电压降
补偿前：U = （PR + QX）/U = （200×0.46×5 + 150×0.411×5）/10 = 77V。
补偿后：U = （PR + QX）/U = [200×0.46×5 + （150 - 100）×0.411×5] /10 = 56V。
所以补偿后电压由9.92kV提高到9.94kV，改善了电压质量。
以上两个算例，充分说明了，补偿带来的经济效益，以及对国家电网稳定起的作用，对节能减排做的贡献。
3.3 随器补偿
将电容器安装在配电变压器低压侧，主要补偿配电变压器的空载无功功率和漏磁无功功率。一般情况下，农网配变负载率较低，轻载或空载时，无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，因此配变无功补偿容量不易超过其空载无功，否则，在配变接近空载时可能造成过补偿，所以应按式Qb ≤ I0%Se/100(其中：I0%是空载电流百分数，从手册中可查出，Se是变压器的额定容量)，但对于工业用户的变压器补偿，因其负荷率高，补偿时应从提高变压器出力的角度考虑。
例2：某县良种场有一台变压器Se = 80kVA，cosφ= 0.8，带一抽水用电动机Pe = 75kW，P = Se×cosφ = 80×0.8 = 64kW < 75kW，可见变压器处于超载运行，若提高cosφ的方法提高变压器出力，设拟增cosφ = 0.95，则P = 0.95×80 = 76kW > 75kW，由公式Qb = P×tgφ可知，应补偿无功Qb = 25kvar。
这个算例告诉我们，补偿无功，提高功率因素，对有功的贡献，可以提高变压器的承担负荷的能力，节约能源。3.4 随电动机补偿
将电容器直接并联在电动机上，用以补偿电动机的无功消耗。据运行统计，县级农网中约有60%的无功功率消耗在电动机上，因此，搞好电动机的无功补偿，使其无功就地平衡，既能减少配电线路的损耗，同时还可以提高电动机的出力。一般对7.5kW以上电动机进行补偿时，确定容量应按QC ≤ 3UeI0。另外，对于排灌所带机械负荷较大的电动机，补偿容量可适当加大，大于电动机的空载无功，但要小于额定无功负荷，即Q0 ≤ QC ≤ Qe。
例3：涉县自来水公司，一条线路长1km，导线型号LGJ-70，其中g = 0.46W/km，X0=0.411Ω/km，带一抽水用电动机Pe = 95kW，实用负荷为100 + j60，由于长期超载，在电动机上补偿无功QC = 30kvar，求补偿前后线路的损耗和电动机的出力。
视在功率S=（1002+602）1/2= 116.26kVA
①求线路上的损耗
补偿前：P1 = 3×I2R = （1002 + 602）/0.382×1×0.46 = 43.32kW。
补偿后：P1 = 3×I2R = [1002 + （60 - 30）2]/0.382×1×0.46 = 34.72kW。
P1 - P2 = 43.32 - 34.72 = 8.6 kW，则一年少损失电量8.6×24×365 = 75.33MWh。
②求电动机出力
补偿前：PN = 95kW < 100kW，电动机处于超载运行。
补偿后：PN = 112kW > 95kW，电动机运行正常，提高了电动机的出力。
3.5 低压集中补偿
在低压母线上装设自动投切的并联电容器成套装置主要补偿变压器本身及以上输电线路的无功功率损耗，而在配电线路上产生的损耗并未减少，因此，补偿不宜过大，否则变压器轻载或空载运行时，将造成过补偿，补偿容量应以变压器额定容量的30%至40%确定，即：Qb = （0.3 - 0.4）SN，或从提高功率因数的角度考虑Qb = P（tgφ1 - tgφ2），其中tgφ1 、tgφ2是补偿前后功率因数角的正切值。
4 补偿后带来的经济效益
从电压质量上来说，如例1，末端电压由9.92kV提高到9.94kV，保证了产品质量，给用户带来了直接经济效益。
从降损节能上来说，降低了电能损耗，减少了电费的支出，同样给用户带来经济效益。如例3，年节能7.533万kWh，按电价0.5857元/kWh，年节约电费7.533×0.5857=4.4万元。
从提高变压器的处理上来说，由于减少了无功电流，所以提高了变压器的出力。如例2，良种场若不是进行无功补偿，变压器长期处于超载运行，会因长期过热而烧坏变压器，而新安装一台变压器（100kVA），需投资1.3万元，但经过补偿，只需要投资近1000元就解决了变压器超载运行的问题，给良种场增创了1.2万元的经济效益。
结语
总之，无功补偿不仅能改善农网功率因数和电压质量，而且可以使无功负荷就地平衡，提高农网的经济运行水平，同时降低电费支出，减轻工农业生产的负担，所以进行无功补偿是利国利民的好事，我们应下决心去抓，真正让用户得到实惠。
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关键词：电压 无功功率 无功功率补偿装置 电容器
中图分类号：TM451
力系统的电压随着负荷、发电能力的变化而不断变化。如电压的变动大，不仅将影响到用户的各种电气设备的正常使用或寿命等，还将影响到装设于电力系统的各种电气设备的绝缘设计，使系统的稳定运行、高效率运行造成障碍。所以为了发挥联接于电力系统中的所有电气设备、电力设备的正常功能，求得系统的稳定、高效率运行，必须进行电压、无功功率控制。
一、传统的无功补偿装置
1、为了保证系统母线电压恒定，要改变无功补偿的容量，只要通过投入一组或几组电容器组，即改变接入系统的电容值。国内目前的变电站无功补偿设备通常采用手动方式投切电容器，一般是一段母线投一组电容器，而且，电容器的容量都较大，当电容器的补偿容量大于变电站的无功缺额时，投入电容器就会出现过补，而不投又会欠补。
传统补偿设备存在主要问题：
（l）单组补偿容量大，无功补偿不细。
（2）经常出现过补与欠补，经常处于设备闲置状态，设备利用率低，无功补偿效果不理想，浪费投资。
（3）在投切电容器组时，存在较大的涌流及操作过电压，容易造成开关和电容器的损坏。
2、分组自动投切无功补偿装置
后来人们为了满足多级补偿的要求，分组自动投切无功补偿装置，通常的做法是把一个较大容量电容器组拆分为多个小容量的电容器组，投切开关选用真空接触器，一般接触器的电气寿命可达10万次，可满足频繁操作的需要。
存在缺点：
（l）拆分的组数越多，需要的真空接触器、电抗器、放电线圈越多，造价高、占地面积大，所以，一般在设计时，最多拆分成四组，而且电抗器多为干式铁心电抗器，只能户内布置。
（2）这种补偿方式，只是在一定程度上细化了补偿容量，还是通过开关的动作来改变接入系统的电容值，不能较好解决无功精细补偿问题。
上述两种无功补偿装置，不管是靠断路器投切大电容器组，还是靠接触器分组投切小电容器组，都是通过开关的分合来改变接入系统的电容值，必然存在投切涌流大和操作过电压等问题，装置可靠性低，特别是开关和电容器等部件故障率高。还存在无功过补与无功欠补问题。
二、调压式无功变电站无功自动补偿装置
根据电工学原理，电容器组的输出无功功率与电容器组的电容值成正比，与电容器组的端电压的平方成正比，即Q=wCU2。调压式无功变电站无功自动补偿装置就是根据电容器组的输出无功与电容器组的端电压的平方成正比研制而成。
1、该装置具有如下特点：
（1）无功补偿级数多，补偿精细，电容器组利用率高。假设变电站每段母线各安装一套该装置，在变电站分列运行时，可分多级进行补偿。这对于传统的无功补偿装置几乎是不可能实现的。
（2）采用自耦式有载调压器，无功功率补偿调节过程电容器组不断电，调压器每档之间只有几百伏，调节过程无过电压和涌流问题。
（3）电容器长期工作在额定电压之下，流过电容器的电流也小于额定电流，且无涌流和过电压冲击，使电容器寿命长，成套装置可靠性高。
（4）如果变电站供电负荷的谐波电流很小，还可以去掉电抗器，调压器自身的漏抗可以抑制成套装置在断路器投入时的合闸涌流。
（5）元件数少，电抗器可采用干式空芯电抗器（户外放置），也可采用干式铁芯电抗器（户内放置）。
（6）适合老站改造。用于老站改造时，该装置只是在传统无功补偿装置的断路器和电容器组之间串联了一套调压器，所以原有断路器、电抗器、电容器、放电线圈等都可以继续使用。
（7）非常适合高电压等级（6kV、10kV、35kV）下的分级无功补偿。35kV可频繁操作的开关价格高、体积大，用该装置可避免这些问题。
三、安装调压式无功自动补偿装置后产生的效益
安装调压式无功自动补偿装置后产生的效益主要体现在以下几个方面：
第一：稳定系统电压，减少主变分接头动作频率。
调压式无功自动补偿装置设计原则是先考虑电压的合格，后考虑无功的合格，在调节之前，将主变分接头保持在合适位置，即将电压基准设定在适当的合格范围内，当负荷增加导致电压低于合格标准时，自动逐级增大无功量输出，抬高母线电压到合格范围；当负荷减小母线电压高于合格标准时，减小无功输出量将母线电压降低到合格范围；当电压处于合格范围内时，根据无功缺额满足功率因数要求。
第二：延长系统及用户设备使用寿命，保持电容器较高的使用率。
调压式无功自动补偿装置的控制原理是把一组大容量无功补偿电容器并接在一台可有载调压的自藕变压器的输出侧，自藕变压器的一次侧接在电容开关柜的下方，通过对变压器多个档位的调节，改变电容器上的电压，从而改变无功量。由于电容切换是通过有载调压方式，电容器在多个档之间不会出现断电的过程，电压调节过程中通过过渡电阻实现过渡，电压切换时电容器不脱开网络，不存在由于电源相位形成的电压叠加问题，调节过程中不会对补偿系统和电网及其他电器产生冲击。并且电容大部分时间工作在较低电压，可以保证电容器安全，大大延长其使用寿命。
调压分接开关，机械寿命长，切换动作速度快，满足频繁快速投切要求。调压装置在高压无功补偿自动控制装置的控制下根据系统感性无功的变化，动态调节电容器两端的电压，通过特种调压变压器实现动态无功的馈送。由计算机构成的高压无功补偿自动控制装置，通过实时采集电网的电压、电流、功率因数，分析负荷的变化趋势、系统无功功率、系统谐波含量、电压波动情况等，利用模糊控制技术调节有载分接开关，实现动态优化补偿，并达到无功补偿容量随系统负荷无功容量的变化自动跟踪的目的。
第三：实现变电站的无人值守，节约人力资源。
调压式无功自动补偿装置采用全自动控制，设备投切、容量变换完全由控制器自动控制，不需要再通过人为的投切电容器控制，节约人力资源。
第四：补偿较为精细，降低系统损耗。
1、线路的损耗减少：
线损和电流的平方成正比，输电线上的电流越大，线损就越大，如果我们在不改变电网输送能力的前提下，提高电网的功率因数，就能够有效的减小输电线上的电流大小，也就能有效减小线损。
2、变压器损耗减少：
无功电流流过变压器时，由于变压器自身的阻抗特性会产生有功损耗。同样投入使用SVQR设备后，可实现无功的就地补偿，流过变压器的电流减少，变压器的损耗也相应减少。
【关键词】井下供电系统；SVC无功补偿；TCR
1.矿山井下供电系统进行无功功率补偿的原因
在矿山井下供电系统中大量使用非线性电力负荷，如大功率变压器、电动机、整流设备、变频调速设备以及以电力电子器件为核心的电气设备，这些感性负荷在其运行过程中不仅会消耗大量无功功率，降低功率因数，同时还会产生高次谐波电流，造成供电质量下降，并影响供电系统供电可靠性。
另一方面无功电流的增大还会促使供电线路、用电设备绝缘的加速老化，最终造成供电设备的漏电和短路故障的发生。
2.功率因数与无功功率补偿概念
2.1 功率因数
矿山井下供电系统中电动机、变压器等感性负载，在运行过程中电压和电流相量间存在着一个相位差，此相位角的余弦cosφ即是通常所说的功率因数，也是供电系统运行有功功率与视在功率间的比值，即cosφ=P/S。功率因数是衡量电力用户用电设备合理使用状况、供电电能质量、电能利用效益以及用电管理水平的重要技术和经济指标。
2.2 无功功率补偿
把具有容性负荷的电气装置与具有感性负荷的电气装置联接于同一个供电网络中，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，容性装置也吸收能量，即通过容性和感性装置的合理搭配，实现能量在装置间的相互转换，实现感性负荷在运行过程中所吸收的无功容量由容性装置输出的无功功率进行补偿，以确保供电系统平衡关系。
3.传统的无功功率补偿方式
传统的无功功率补偿是在供电系统中固定安装或自动投切方式接入并联电容器等容性设备。这种无功功率补偿方式属于静态无功补偿方式，其结构简单，这种补偿方式在负荷较为平稳的供电系统中广泛的应用。但是对于矿山井下供电系统中其改善无功功率的作用非常有限，首先在矿山供电系统中用电负荷随着采掘面地质条件的不同，负荷变化很快，而并联补偿电容器组，需待放电完全后才能再次投入，至少需要数十秒以上，所以这种无功补偿响应时间较长。其次在井下供电系统中无功功率的产生是不断变化的，而固定投切的并联补偿电容器组其补偿能力是固定不变的，无法平滑线性调节无功输出。第三由于井下地质条件的不同，三相供电系统会出现负载的不平衡现象，即负载电流的偏移，而并联补偿电容器组是三相完全平衡的，这种无功补偿无法解决和改善井下供电系统的不平衡度。
4.新型TCR型SVC无功补偿
4.1 TCR型SVC无功补偿工作原理
TCR型SVC无功补偿装置主要由无源滤波器FC和晶闸管控制电抗器TCR共同组成。谐波滤波回路的主要工作原理为：当LC调谐于高次特征谐波频率，进而形成高次谐波电流的短路通道，达到谐波滤波抑制效果；对于基波而言，LC回路则会对供电系统提供一定容量的容性无功进行补偿，进而起到无功功率动态补偿作用。当LC回路在空负荷运行工况下，会出现严重过补偿问题，因此，采用一个可调电抗（电感）来产生与LC回路产生容性功率相匹配的感性无功功率，从而抵消容性无功功率对供电系统的冲击作用，确保供电系统运行稳定。TCR型SVC无功补偿装置由3组反向并联的晶闸管阀、3组并联电抗器、以及调节控制器3部分共同组成，其工作原理是：利用调节控制器自动跟踪供电系统中负荷波动情况，然后自动形成调控策略发出与冲击负荷相匹配的PTCR触发脉冲，通过触发脉冲改变晶闸管触发角，实现改变电抗器的电流量，进而对供电系统实现动态平滑无功功率补偿功能。
4.2 TCR型SVC无功补偿的特性
4.2.1响应速度
由于TCR型SVC设备采用动态补偿方式，由触发脉冲信号控制晶闸管电抗器，同时SVC设备自身的专用算法及DSP控制芯片等专有技术， SVC设备从脉冲信号产生到晶闸管的补偿动作响应时间小于10ms。 4.2.2谐波的治理 TCR型SVC设备中LC调谐于高次特征谐波频率，进而形成高次谐波电流的短路通道，达到谐波滤波抑制效果，因此SVC设备可以对有效的治理负载产生的谐波。 4.2.3三相不平衡的治理 TCR型SVC设备采用STEINMETZ理论，当电网中三相负荷不平衡时，将不对称的电流进行分解，通过改变电抗器的电流量，产生正序和负序电流，这当中的负序电流可以起到保护由电力系统中起动元件和自动装置的负电流产生的误动作。同时SVC设备还具有良好的分相调节能力，抑制负序电流达70%以上。
4.2.4 设备损耗
由于SVC设备直接安装在高压侧，工作靠脉冲信号触发。其工作电流小，其自身的平均损耗为设备补偿容量的0.2%～0.3%，这相对于传统固定电容组的补偿模式要节能的多。 4.2.5 调节特性 TCR型SVC通过调节晶闸管的触发角来改变TCR的无功输出，其控制精度可以小于0.1电角度，所以可以得到线性平滑的无功输出。
5.低压无功功率的补偿
上面我们对供电系统的高压无功功率补偿做了阐述，但是矿山井下电动作业设备也许要进行无功功率补偿，对于低压无功功率补偿一般采用就地补偿，将单台或多台低压电容器组与用电设备并连，通过控制、保护装置与电机同时投切。随机吸收电感性设备的无功能量，转换成有功能量反送回电感设备。这样从源头上转化了无功能量，能够减少大量的线路损耗能量，提高配变利用率，降低了视在功率。
6.结束语
矿山企业作为传统的电力消耗大户，面对我国节能减排重大国策时，矿山企业通过正确选择矿山井下供电系统的无功补偿装置和技术，不仅可以提高矿井供电系统可靠性和电能利用率，也可以促进矿山企业技术进步，提高和改善自身运营社会经济效益。我们通过对传统静态无功补偿与TCR型SVC设备无功补偿装置等比较，并就TCR型SVC设备无功补偿的各项性能进行分析，争取为为矿山供电系统无功功率补偿和谐波治理探索出一条成功之路。
关键词：无功功率；补偿装置；技术降损
中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1009-0118（2013）01-0277-01
一、国内外研究动态
随着现代工业和电力企业的不断发展，电能传输的距离和容量日益增大，世界各国工业用户对电能质量的要求变得越来越高。可是，各大企业广泛采用异步电动机和变压器，使得系统功率因数变低，电压波动加大，因此无论从提高输电网的传输能力，降低损耗，提高系统稳定性，还是从提高供电质量的角度，都需要大量的无功补偿装置。
长期以来，在我国，由于电力用户功率因数低，又存在大批冲击性、波动性负载，导致大量无功功率在低压配电网内传输，使线损率增大。农电电网（我国将10kV及其以下电网划规农电网管理）的负荷多是小容量的异步电动机，配套又不尽合理，功率因数较低，因而影响了发电机的有功输出，使发电机效率低、成本高，降低了输电、变电设备的供电能力，增大了线路上的电压损失，使电压质量低劣，电能损失增加，据统计农电网损失约有60%是属于10kV及以下的配电网的，所以提高农电网的功率因数有很大的经济意义。
我国在总体线损率水平的下降得益于输电主网架结构的优化以及自动化水平的提高。特别是特高压电网的建设，解决了长距离输电，损失较高的问题，有力的支持了降损工作。但是，我国目前的配电网线损水平滞后于主网。主要原因是存在配网网架结构薄弱、设施老化、供电半径过长等问题。在配网线损管理中，由于电网结构不尽合理、经济运行水平不高、高损老旧设备较多，经济性矛盾日益突出。为此，我国仍需在技术上充分利用配电设备，通过优选变压器及电力线路经济运行方式和负载经济调配及变压器与供电线路运行位置的优化组合等技术措施，从而最大限度地降低变压器及供电线路的有功损耗和无功损耗；在管理上推进配电网线损的承包考核，落实线损责任；通过技术和管理两个方面继续推进配电网的降损工作。
目前电力低压系统电网谐波严重、造成电气设备、自控设备、仪器仪表设备工作不稳定，而需要补偿系统的无功功率，改善电网质量，因此，增加动态无功补偿装置容量，减少无功传输，是配电网的一项重要节电措施。
二、本文研究内容
（一）从各个角度阐述了无功功率补偿装置对于线损管理的重要性，认真分析了无功功率补偿装置和线损管理的现状。无功功率补偿装置和线损管理的现状是：无功补偿作为电网安全、经济运行的一个重要手段，一直受到高度的重视。它对提高系统电压水平，降低线路损耗，改善电厂功率因数，增强系统稳定起着十分重要的作用。无功补偿由于可以有效地提高电压，减少了线路上的无功流动，降损效果明显，尤其是在低压配电网络中，无功补偿装置的降损效果非常明显。线损率是指线损电量占供电量的百分数，它是供电局的一个重要考核指标，是国家对供用电部门考核的一项重要内容。在统计线损电量中，有一部分是电能在输、变、配过程中不可避免的，其数值由相应时段内运行参数和设备参数决定。如输电线路、变压器绕组、电容器的绝缘介质损耗等，这部份损耗电量习惯称“技术线损电量”。无功补偿主要降低电力系统中的技术线损部分。
（二）查阅了大量的相关资料，分析了我国电网的运行状况，从什么是电力系统一种重要的优选无功电源、并联电容器的优缺点和存在的隐患等方面分析了无功补偿的技术现状、并具体阐述了采用新型无功补偿技术设备的意义。
（三）研究分析了采用无功补偿设备的重要性和如何发挥供电系统中无功补偿设备的最佳补偿效益。根据系统无功损耗产生的原因、系统无功特性、分配及补偿原则的要求，对无功补偿中现存的问题提出一些看法，并探讨相应的改进措施。
（四）结合实践研究分析了自动无功率补偿装置的运行原理，并分析了采用三相分别采样和补偿，控制电路采用微机对电路实施模糊控制（Fuzzy Control）方案优化的优缺点，同时阐述了动态响应时间、补偿后功率因数、调节方式、保护功能等主要技术指标和控制方式，并联系实际分析了采用自动投切无功补偿箱的用途。
三、研究方案及难点
（一）研究方案
1、查找相关资料和文献，分析采用无功功率补偿装置对技术降损的影响。
2、研究分析采用无功补偿设备的重要性和如何发挥供电系统中无功补偿设备的最佳补偿效益。
3、根据系统无功损耗产生的原因、系统无功特性、分配及补偿原则的要求，对无功补偿中现存的问题提出看法，并探讨相应的改进措施。
4、结合实践研究分析了自动无功率补偿装置的运行原理，分析采用三相分别采样和补偿，控制电路采用微机对电路实施模糊控制（Fuzzy Control）方案优化的优缺点。
（二）特点
1、理论联系实际，通过无功功率补偿装置的现场运行情况，具体阐述安装无功功率补偿装置的合理性以及对线损率产生的作用和影响。
2、通过无功功率补偿装置的理论研究，结合唐山供电公司的配网运行情况，具体分析了采用无功功率补偿装置产生的经济效益。
（三）难点
1、无功功率补偿装置的约束较多，冲击负荷闪变、控制方式、补偿对象信号的检测方式、反应方式等问题会影响到无功功率补偿装置的正常运行，需要在选择是否采用无功功率补偿装置时全面考虑。
2、技术线损的方式多种多样，选择具体方式有一定的困难，需要详细的现场勘察和市场需求分析工作。
3、通过分析采用三相分别采样和补偿，控制电路采用微机对电路实施模糊控制（Fuzzy Control）方案优化的优缺点来具体选择补偿方式，如何有效地共享和利用现有的资源，避免重复的项目开发工作，一直是困扰在企业的技术降损的一个因素。
四、预期成果
该课题的研究目标是，运用无功功率补偿装置，建立最经济的、最有效的降损方式，充分利用供电企业配电网现有资源、现有设备，并结合复杂的现场情况，进行唐山供电公司全面技术降损，并以无功功率补偿为技术支撑，推行全新的降低线损模式，实现降损增效的目标。
参考文献：
[摘 要] 本文依据在线监测的技术数据，从理论上分析同步发电机无功功率摆动的原因，阐述了引起机组无功功率摆动的主要因素及处理措施。
[关键词] 同步发电机 无功功率摆动 励磁系统
1.概述
山西铝厂热电分厂共有六台汽轮发电机，额定电压为6.3kV，额定容量分别为一期12MW三台; 二期25MW三台。从1996年—2002年3#、4#、5#、6#机组多次出现发电机无功功率自然摆动，其最大摆幅8Mvar，给生产的组织和调整带来了很大的影响，为此通过多次的试验和分析，查找到了其无功摆动的原因，并提出了对发电机励磁系统改进的措施。
为分析机组无功功率自然摆动的原因，于2002年2月7日0点到24点，对5#、6#机组实施无功功率的24小时在线监测，其监测数据如表1、表2。
表1 5#机组监测数据
时间
【关键词】电压无功功率；自动控制；策略分析
电压是电能的主要质量指标之一，对电流系统的安全经济运行，保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全和寿命具有重要影响。如同频率与有功功率的发、供、用电平衡密切相关一样，电网中的电压水平与电网中的无功功率发供用平衡密切相关，而且与有功功率可以在全网内平衡不同，无功功率只有在分层、分区、分散合理平衡的基础上，才能实现电网的电压合理分布。城市是电力负荷集中地区，随着电网结构的日趋复杂，城市用电，经济增长及电流设备安全运行对电压质量的要求日益提高，而且无功功率是影响电压质量的一个重要因素。因此，电网电压质量与无功功率控制是现代电网运行，管理的重要组成部分，也是城网改造的主要内容。
1.九区调节原理
软件实现电压无功综合控制的基本方法是采用9区图控制策略。它是根据变电站当前的运行方式，利用实时监测的电压和无功（或功率因数）两个判别量构成变电站综合自动控制策略，综合逻辑判据是基于给出的电压和无功的上下限特性，把电压和无功平面分割成9个控制区.各个区域对应不同的控制策略，根据监测的实时电压、无功，判定当前变电站运行在哪个控制区，再根据相应的控制策略对分接头和电容器组进行控制，以实现实时无功补偿，优化无功潮流分布，提高全网各节点电压合格率，减少网损，从而取得较好的经济效益。
2.十七区图调节原理
2.1十七区划分
十七区图控制算法是在九区图控制算法基础上的一种改进算法，采用基于十七区间的原理能有效防止振荡动作。每个区域都有优先策略与备用策略，如果优先策略不能实现就执行备用策略。
2.2分析
传统的九区图法控制策略是按照固定的电压和无功（或变电站进线端功率因素）上下限将电压——无功平面划分为九个区域。传统的九区图法存在的一些问题是：控制策略是基于固定的电压无功上下限而未考虑无功调节对电压的影响及其相互协调关系；用于运算分析的信息有分散性、随机性的特点、这就造成了控制决策的盲目性和不确定性，实际表现为设备频繁调节。
十七区图控制方法是进一步细分九区，将容易产生振荡的临界区域划分出来，采取单独的控制策略控制、例如，2—1区，宽度为变压器分接头调一挡降压产生的无功变化量，如果实时工作点处于以区域，电压越上限，根据传统的九区图应该调变压器分接头降压，但又会引起无功越下限，而根据十七区图则应该切电容器，降低电压，无功增加，所以不会引起无功越下限，又如4—3区。宽度为投切—组电容器引起的电压变化量，如果实时工作点处于该区域，无功越下限，根据传统的九区图应该切电容器来增加无功，但又会引起电压越下限，而十七区图则应该调分接头升压，无功同时增加，所以不会引起电压越下限。其他细分小区道理相相同，这样就避免了设备频繁调节。
每个区的控制方案可自动整定，也可手动整定；自动整定时可控5种方式进行：只考虑电压、只考虑无功、电压优先、无功优先和综合考虑。该控制策略的优点是在电压无功边界区域不需要二次调整，直接到达正常区域，或者保持在电压合格无功稍微越限的区域。防止振荡发生：但是，该策略电压无功的关联特性不够精确，控制的准确性差。
3.模糊无功边界九区图控制原理
为了改进固定边界九区图抑制策略的不足，考虑系统电压和变电站有功、无功负荷之间的随机关系，确保无功调节与电压的协调关系，一些学者提出了基于模糊理论的电压无功控制策略，将电压状态引入无功调节特性，对存在不确定性调节的边界引入模糊隶属度，以改善控制性能。
3.1无功判据模糊边界的引入
无功功率的变化会对电压产生影响。设变电站的短路容量为Sm，则无功功率的变化对低压侧电压的影响近似计算为：
ΔU2=—ΔQ（U2/Sm） （1）
由无功功率变化引起的电压变化量ΔU与无功变化量ΔQ线性关系。根据电压无功控制的基本原则，电压调节边界应是相对固定的（不同负荷时段可有差异），而无功调节边界应是一个受电压状态影响并服务于电压调节的模糊边界。
3.2控制策略
根据上述无功投切判据，可将电压无功平面划分成无功边界与电压线性相关的九区图，与传统的九区图相比，它的无功上限边界是受电压影响的模糊边界，边界的斜率可根据不同的时段、不同的负荷段进行在线调控。
1区：切电容器，若无电容可切，则降压；
2区：首先降压，若不能降压，则强切电容器；
3区：首先降压，若不能降压，则强切电容器；
4区：切电容路，若无电容器可切，则维持；
5区：此区为稳定工作区；
6区：投电容器、若无电容器可投，则维持；
7区：首先升压，若不能升压，则强投电容器；
8区：首先升压，若不能升压，则强投电容器；
9区：投电容器、苦无电容可投.则升压；
6—l区：降压，若不能降压、也不能投电容器；
4—1区：升压，若不能升压，也不能切电容器。
3.3分析
模糊无功边界的九区图与传统的九区图的抑制区域面积一样大；在三角形abc内，按传统的九区图控制策略应投电容器，但电压升高可能超越上限，引起一次不必要的电压调节和电压波动；在电压较高时无功上限较大，无功不是太缺，因此无须投电容器，从而避免由于投入电容器引起的电压升高和可能导致的电压调节和电压波动。同理在三角形cde内，按新Q下限投电容器、无功减小，电压升高，使电压值离下限靠近标准值，避免了可能电于负荷或系统波动引起电压下降而造成一次电压调节和电压波动，无功动作面积abc等于无功不动作面积cde、因此在电压合格后，无功的动作面积与传统的九区图是相等的，无功补偿效果和无功调节次数与传统的九区图也不相同的。对Δfgh和Δhmn进行分析可以得出同样的结论，即采用模糊边界无功判据来调节无功，可在保持无功调节效果不变和不增加无功调节次数的情况下，减少变压器分接头调节次数和电压波动，使电压更接近了标准电压，在接近电压上下限处投切电容器会由于无功的变化而使得电压越限引起有数分接头动作。为避免此类情况的发生，根据九区细分图的划分原则对4、6区做了细分。把6区中靠近电压上限、4区中靠近电压下限的运行点划分出来，作为2个单独的防震小区域。
4.结论
通过变电站电压无功功率自动控制策略的实施，实现无功——电压优化控制，把现代最新的科技应用于城网无功规划、控制和管理各个领域，力争实现无功——电压实时控制，达到线损最小，实现变电站最大综合效益。 [科]
【参考文献】
【关键词】电力工程；配电网；无功补偿；研究
0.引言
随着城市经济的发展与社会的进步，无形中增加了电力市场的供应需求。虽然在一定程度上促进了社会经济的发展，但在配电网的运行过程中也存在着一些问题。比如说，无功分布不科学、电力的投运率降低以及无功功率的补偿效率低等。本文将从电力工程配电网运行与无功功率补偿的角度出发，对基于电力工程配电网的无功功率补偿应用进行有效性研究。
1.关于无功补偿的概述
1.1 无功补偿技术的含义
所谓无功补偿技术，就是指在电力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。而在小的电力系统中，无功补偿主要被用于调整三相不平衡电流；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。当电源向外部开始提供电流的时候，感性负荷的能量就可以在这两种负荷之间进行交换。而感性负荷所需的无功功率可从容性负荷所输出的无功功率中得到同量的补偿。
1.2 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。
2.无功功率对电力工程配电网影响的研究
无功功率对电力工程配电网的影响的主要表现是：一是无功功率在一定程度上降低了输变电系统的供电能力；二是无功功率在很大程度上降低了发电设备中有功功率的输出能力；三是无功功率在一定程度上增加了电力工程配电网电压的损失；四是无功功率在一定程度上造成了低功率因数的运转，造成用户电气设备不能发挥正常的作用。因此，在电力工程配电网运行的过程中，对供电电网与用电用户的电气设备进行无功功率的补偿，既有助于提升供电系统的供电质量，又有助于提升设备运行的功率因数。
3.电力工程配电网的无功功率补偿应用的研究
下面就以某 10 kV 配电网工程作为案例，对无功功率补偿的应用作进一步说明。
3.1 无功补偿容量确定
3.1.1 依据功率因数来确定
将最大负荷月平均有功功率设为 P（kW），补偿前功率因数为，补偿后功率因数为，其补偿容量则可使用下列公式进行计算：
（1）
当所需要的功率因数提升至理想的功率因数（大于且小于）时，其补偿容量应该要满足：
（2）
3.1.2 依据运行电压来确定
此方法适宜用在调压为主要目的的枢纽变电所与电网的终端用户变电所，它补偿的容量按照提升电压的需求，利用近似计算得出：
（3）
式中，ΔU 为所需提升的电压值；为所需达到的电压值；X 为线路的阻抗
3.1.3 依据降低线损来确定
其能够对补偿的容量和线损降低率间的关系进行说明，补偿前功率因数为，补偿后功率因数为，计算公式为：
（4）
3.1.4 依据变压器容量来确定
对配电变压器补偿时，它的补偿容量计算为：
（5）
式中，%为空载电流的百分值；β 为负载率；UK%为短路电压的百分值；为变压器的额定容量。
3.2 无功补偿方式
3.2.1 配电线路补偿
在配电线路的负荷集中点，即主干的 2/3 位置，每一点集中安装10 kV 的电容器，对于 10 kV 配电网可以起到良好的补偿效果。缺点是补偿的设备在线路之上，长期处于露天环境下，损坏率较高；发生故障后难以被及时发现，会造成其长期处于停运的状态，从而失去补偿的作用。所以，要建立定期巡视、维护机制，并严格执行，提升运行率。
3.2.2 配电变压器补偿
在变压器的低压母线上设置相应数量的电容器，按无功补偿的经济分析来就地平衡无功。
3.2.3 随机补偿
将电容器设置在电动机侧，以补偿电动机消耗掉的无功功率。
3.2.4 低压补偿
在低压主干线之上集中安装电容器，使用自动投切设备对低压配电线路与电气设备无功损耗进行补偿。
3.3 无功补偿应用效益
该运行中的10 kV 配电网总共接入 92 台配电变压器，总装接的容量为17 500 kVA，根据抄见的电量可知其功率因数是 0.80。利用低压电容器方法，对于所配变空载的无功损耗实行补偿，其补偿的容量是配电变压器容量比例的 6%，照此来运算其一年的经济效益。设电容器综合安装成本为160元/kvar，其年运行小时计8 000 h，电价 0.575 元/kW・h，负载率 0.3，综合线损率 7.22%。对补偿进行计算后，其线路平均功率因数为：
线损率降低值计算为：
减少损失电量计算为：
节省电费计算为：ΔC=ΔA×C=60.34×0.575=34.7（万元）
电容器安全成本：ΔQ%××K=0.06×17500×160=16.8（万元）
将整年节省的电费和投入的安装成本相比，可以测算出在半年内即可将全部安装成本收回。
提升设备的输出能力计算为：
经过测算可见，对配电网进行无功功率补偿是非常有必要而且效果显著的，同时它还大幅度降低了损耗。
4.结语
在电力工程配电网运行的过程中，无功电流大量的流动，不仅会增加电网中线路的耗损，而且会在很大程度上降低电网中电能的供应质量，对电力供应企业、配电网的正常运行以及用电客户都造成了很大的损失。因此，在新时期加快对基于电力工程配电网的无功功率补偿应用的研究，是当前摆在人们面前的一项重大而又艰巨的任务。
参考文献：
[1] 琚志强.论配电网无功功率的补偿[J].宁夏电力，2006（4）
关键词：电力工程；配电网；无功功率；电能损耗
中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）25-0071-02
随着社会的不断发展，对电力供应的需求越来越大，使电力工程建设的规模越来越大。在电网运行过程中，往往会存在大量的感性负荷，使电力系统中的无功功率逐渐增加，从而导致电能损耗不断增加，直接影响电网的供电质量，最终影响电力企业的经济效益。这就要求在配电网中进行无功补偿时，必须要先做好无功优化，以提高电能质量与功率因数，从而提高电力企业的经济效益。本文主要对配电网运行过程中存在的常见问题进行分析，并以电力工程配电网运行及无功功率补偿作为出发点，对以电力工程配电网为基础的无功功率补偿应用进行进一步探讨。
1 无功补偿的概述
无功补偿技术在电力系统中能有效提高电网的功率因数，其能有效减少供电变压器及其线路的电能损耗，从而改善供电环境及提高供电效率。在小型的电力系统中，该技术能起到调整三相不平衡电流的作用；而在大型供电系统中，该技术则能起到调整电网电压与提高电网运行可靠性的作用。在电力系统中，其供电功率能分为有功与无功两种，无功功率不能远距离传输，因此对于下属用电及配电变压器的无功功率应就地补偿。无功功率是在系统中设置无功补偿装置而进行的，其设备能和电路中的用电设备相互抵消无功功率，从而提高功率因数。无功补偿技术可将感性与容性功率负荷装置连接在相同的电路中，使能量能在两种负荷之间进行交换，且其所需要的无功功率也能从容性负荷输出的无功功率中获取等量的补偿。
2 无功功率对电力工程配电网的影响
电磁线圈电气设备在运行中必须要附加电气元件，以将其产生的无功功率降低。如电动机的转子磁场，必须在电源下获取无功功率才能建立。在电网系统中，无功功率对电力工程配电网的影响主要包括以下几个方面：（1）无功功率对输变电系统供电能力的影响；（2）无功功率对发电设备有功功率输出能力的影响，如用户需要一定的有功功率时，当电网的无功功率增加时，则会导致电网的损耗也相应增加。（3）无功功率对配电网电压损失的影响；（4）无功功率对发电机有功功率的影响，导致其运转功率因数降低，从而影响电网的运行环境，导致用户电力设备难以发挥出应有的作用。为此，在电力工程配电网运行时，应对供电电网及用户电气设备进行无功功率补偿，以提升设备运行的功率因数及系统的供电质量。
3 电力工程配电网的无功功率补偿的应用
3.1 明确无功功率补偿的容量
在电网系统中，要想明确无功功率补偿的容量，必须要运用以下几种方式：（1）根据配电网运行电压值确定，其目标是对电压的调节，计算公式为Qc=所需电压值×所需的电压值/配电网线路阻抗值；（2）根据线损降低率确定，能有效证明配电网线损降低率和补偿容量间的关系；（3）根据配电因数确定，功率因数应满足电力用户的实际需求；（4）根据变压器容量确定，并选择合理的补偿方式。
3.2 选择合适的无功功率补偿方式
在电力工程配电网应用中，必须要选择合理的无功功率补偿方式，才能有效降低电网系统运行的无功功率，从而降低电网中的电能损耗。现阶段，我国电力工程配电网中常用的无功功率补偿主要包括变电站补偿、低压补偿、杆上补偿、终端补偿、配电线路补偿及随机补偿等。
3.2.1 变电站补偿。通过变电站集中的无功功率补偿，该补偿方式主要应用于10kV变电站的母线中，且主要集中安装在等量的电容器中，不仅能有效降低供电线路中的无功损耗，且有利于降低变电站输电线路的无功电力损耗。但电力用户所需的无功率补偿还应在变电站线路中输送。因此，在10kV变电站线路中依然有无功功率电流，故认为该补偿方式无法代替配电网无功补偿所发挥的作用，而且也无法很好地解决配电网运行中无功降损的矛盾问题。
3.2.2 低压补偿。低压补偿作为我国当前常用的补偿方式之一，主要是在配电变压器的低压侧进行补偿。该低压补偿设备主要根据用户的负荷水平变化情况、投入的电容器进行跟踪补偿，其目的是为了提高变压用户的功率因数，以实现无功功率平衡的目的。其不仅具有降低电网、变压器损耗的作用，还能有效提高用户电压的水平。低压补偿设备通常是根据无功功率或功率因数实现对电容器自动投切的目的。低压补偿虽能保证用户电能的质量，但无功功率的投切量且有可能会与实际的需求量相差较大，容易导致出现无功功率补偿不足或过多的现象，从而影响电力系统的正常、可靠运行。
3.2.3 杆上补偿。在配电网中绝大多数的公用变压器无低压补偿，从而限制无功功率的补偿度。因此，对于配电网无功功率的缺口还必须通过变电站和发电厂来填补。而无功功率通过线缆传输，从而增加配电网的损耗。因此，应把10kV户外并联的电容器安装在架空线路杆上进行无功补偿，以提高配电网的功率因数，从而实现降损升压的目的。但安装在杆上的电容器与变电站之间的距离比较远，因此难以装配保护措施，对其的控制成本也比较高，且保养维护的难度较大，工作量较多，且安装环境受限因素较多。当线路处于轻载状态下，应避免配电线路出现过补偿及过电压。因此，必须要合理控制杆上补偿的安装点，无需进行分组投切，且要控制好其容量。
3.2.4 终端补偿。随着低压用户用电需求量的不断增多，也就意味着对无功功率的需求也相应增大。因此需要对终端进行补偿，以降低电网的损耗与维持网络电压的水平。但终端补偿方式的补偿点比较分散，其管理难度比较大。而且负荷的不同波动使大部分电容器在轻载状态下容易形成闲置，导致设备的利用率不断降低。
3.2.5 配电线路补偿。通过配电线路进行的无功功率补偿，该补偿方式主要应用于配电线路中，主要安装在配电网线路主干的2/3位置上。每个集中点都要安装一个能够承受10kV电压的电容器，虽然这种补偿方式能在一定程度上降低配电线路的无功损耗，但也存在一定的弊端，如电气设备长期处于露天环境下，容易受到人为、雷击等因素的损害，当配电线路出现故障后，难以实现对线路的及时、有效抢修。
3.2.6 随机补偿。随机补偿就是基于随机的原则进行无功功率的补偿，该补偿方式一般将无功功率补偿的电容器安装在供电企业的电动机两侧，通过补偿电动机无功功率，从而实现降低功率损耗的目的。
3.3 选择合理的无功补偿装置
在电力工程配电网中，若想选择一种合理、可行的无功功率补偿装置，必须要充分考虑配电网中对不同的电压需求及其补偿装置技术特性等因素后才能决定选择哪一种无功功率补偿装置。现阶段，我国电力工程配电网最常用的无功功率补偿装置主要包括高压装置、中压装置、低压装置三种。
3.3.1 高压装置。高压装置主要应用在高压配电网络中，主要是以高压并联电容器的补偿装置。该装置通常安装在10kV变电站中的主变压器侧，主要是为了降低主变压器无功功率的损耗，改善配电网中的功率因数，且改善变电站出站端的电压，从而实现提高变电站输出电能质量的目的。
3.3.2 中压装置。干式自愈型并联电容器是我国当前中压补偿装置中最常用的装置，通过干式自愈型并联电容器实现对中压网络进行补偿。该设备的电容元件主要由金属薄膜卷制作而成，并在卷绕后进行顶端的喷漆，并通过导线焊接将其引出；而元件的外部主要通过树脂封灌而成，能实现绝缘空气的目的。
3.3.3 低压装置。相对于高压装置与中压装置，低压装置在我国无功功率补偿中的应用更为广泛。低压装置通常安装在电力工程配电网变压器中的低压侧或者安装在单台低压电动机侧。该装置不仅能在和电动机启动或停止时进行无功功率补偿，还能对高层建筑、宾馆、车间等配电房进行无功功率补偿。
4 结语
综上所述，电力工程配电网在运行时，随着大量无功电流的流动，既会使电网中线路的损耗增加，也会对电网的供电质量造成影响，从而影响配电网的稳定、可靠运行，对电力供应企业及用电用户都带来极大的影响。因此需要加强对无功功率对电力工程配电网影响的分析，并选择合理的补偿方式与装置，才能降低电网线路的损耗与提升电网供电的可靠性与稳定性，从而提高电力企业的经济效益。
参考文献
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