无功功率补偿在电力系统中所承担的作用

      无功功率补偿在电力系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中占有着非常重要的位置。合理的选择无功补偿装置，不但可以最大限度的减少电网的损耗，而且可以电提高网质量；反之，若选择或使用不当，便可能造成供电系统的电压波动、谐波增大等诸多不利因素。

　　线损是电流在输变电设备和线路中流动产生的，因而它由线路损耗和变压器损耗两部分组成。按损耗的变化情况可划分为可变损耗和固定损耗。前者指当电流通过导体和变压器所产生的损耗，包括变压器的铜损和电力线路上的铜损，它与负荷率、电网电压等因素有关，约占电网总损耗的80%—85%。后者指只要接通电源电力网就存在的损耗，包括变压器的铁损，电缆线路、电容器及其他电器上的介质损耗及各种计量仪表、互感器线圈上的铁损，它与电网运行电压和频率有关，占总损耗15%～20%。我国与发达国家相比，线损较大。发达国家的线损约为2%—3%，而我国在2006年的线损统计为7.l%，所以线损的解决显得越来越重要。

　　1、无功功率

　　1.1无功功率的定义

　　电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换，在三相之间流动，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。

　　1.2无功功率的作用

　　无功功率决不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。

　　1.3无功分类

　　感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90°，如电动机、变压器、晶闸管变流设备等；容性无功：电流矢量超前于电压矢量90°，如电容器、电缆输配电线路等；基波无功：与电源频率相等的无功（50HZ）；谐波无功：与电源频率不相等的无功。

　　2、无功补偿

　　在电力系统中，不但有功功率需要平衡，无功功率也需要平衡。

　　2.1无功补偿的作用

　　无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功功率在电网中的传输，相应减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。

　　（1）提高变压器的利用率，减少投资；功率因数由cosΦ1提高到cosΦ2提高变压器利用率为：

　　（2）减少用户电费支出；可避免因功率因数低于规定值而受罚。可减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，电费可相应降低。

　　（3）提高电力网传输能力；有功功率与视在功率的关系式为：

　　P=ScosΦ

　　2.2功率因数

　　实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的，是既有电感或电容、又有电阻的负载。这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差，相位角的余弦cosΦ称为功率因数，又称力率。它是有功功率与视在功率之比。

　　2.3无功补偿的基本原理是

　　把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

　　2.4无功补偿的常用装置

　　（1）同步调相机；早期的无功功率补偿装置主要为同步调相机，多为高压侧集中补偿。同步调相机目前在现场仍有少量使用。

　　（2）静止补偿装置；静止补偿器的基本作用是连续而迅速地控制无功功率，即以快速的响应，通过发出或吸收无功功率来控制它所连接的输电系统的节点电压。静止补偿器由于其价格较低、维护简单、工作可靠，在国内仍是主流补偿装置。

　　2.5无功补偿的主要方式

　　配电网无功补偿的主要方式有五种：变电站补偿、配电线路补偿、随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

　　变电站补偿：针对电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是平衡电网的无功功率，改善电网的功率因数，提高系统终端变电所的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。

　　配电线路补偿：线路无功补偿即通过在线路杆塔上安装电容器实现无功补偿。线路补偿点不宜过多；控制方式应从简，一般不采用分组投切控制；补偿容量也不宜过大，避免出现过补偿现象；保护也要从简，可采用熔断器和避雷器作为过流和过压保护。