關于電網運行對無功補償裝置影響分析

孫夢龍

深圳供電局有限公司 廣東深圳 518000

摘要：近年來，無功補償裝置的配置，對提高電網的安全經濟運行效果明顯。為充分發揮現無功補償裝置的作用，在一方面需根據電網運行情況及時修訂下達變電站母線電壓曲線；另一方面需加強調度值班監控，做好無功潮流優化和就地平衡，使全網無功補償裝置保持較高的投運率。

關鍵詞：無功補償裝置；電網運行

一、無功補償的原理

電網輸出的功率包括兩部分：一是有功功率，二是無功功率。直接把電能轉變為其它能，利用這些能做功，稱為有功功率；不消耗電能，把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠做功的必備條件，稱為無功功率。安裝電容元件，使電感電流與電容電流相互抵消，使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小，從而提高電能做功的能力，這就是無功補償的原理。

二、無功補償的作用

1、提高電壓質量，減少電壓損失；

2、減少配網設備功率損耗，降低線損；

3、提高輸變電設備的供電能力，使電氣設備的容量得到充分利用；

4、提高發電機的有功功率輸出。

三、靜態無功補償和動態無功補償

在傳統的無功補償裝置中，固定并聯電容器的容量是按正常供電情況設計的，留有適當的裕量，以備發展所用。根據變電站處于低谷負荷時，電容器的補償容量必然過大，出現過補償情況，使母線電壓升高，因固定并聯電容器的補償容量與實際電壓平方成正比，電壓升高會使補償容量進一步增大，然后又使電壓再升高。在高峰負荷的時候，電壓水平低于額定供電電壓，那么固定并聯電容器提供的補償容量下降，嚴重會導致局部電壓崩潰。

固定并聯電容器的缺點之一，就是補償容量與實際電壓平方成正比，而它更為嚴重的缺點是它對諧波電流的放大，在危害電容器本身的同時，還危及電網中的電氣設備，更有甚者會破壞電網的正常運行。

固定并聯無功補償電容器的阻抗是固定的，不能隨著負荷無功需求的變化而變化，也就是說，不能實現對無功功率的動態補償。

四、無功補償裝置比較

1、同步發電機

2、同步電動機

3、同步調相機

4、固定并聯電容器和電抗器

固定并聯電抗器和電容器在實際應用中不能實現均勻分布的補償，補償元件總聯接于線路兩端或中間的開關站。根據聯接時、直接聯接于輸電線，或者聯接于變壓器第三繞組。后一種聯接方式，在系統無功需求和電壓分布變化的情況下，可方便地投切。電抗器固定聯接于線路的方式，好處是在投切操作時，都不會與線路分離。此外，與線路固定聯接的并聯電感有助于降低線路投入引起的涌流值，在線路很長時，必須有一部分并聯電抗器與線路固定聯接，以避免因突然甩負荷或線路突然開路引起的過電壓。

靜止無功補償裝置對電力系統中的無功功率進行快速的動態補償，可以實現的功能有：改善電壓的調整水平；降低過電壓；減少電壓和電流的不平衡等等。

五、無功補償的原則

通常無功功率補償分為兩種補償方式，一種是按電壓原則進行補償，另一種是按經濟原則進行補償。

按電壓原則進行補償，就是以系統的電壓穩定性和安全運行為目標。在電網發生故障情況時，主要考慮系統運行的安全性，以及如何提高系統的靜態、暫態穩定性。因此，目標函數僅考慮無功補償的容量和投資費用，不考慮電能的損耗。

按經濟原則進行補償，就是經濟合理的配置無功補償設備，做出最佳補償容量和配置方案，使電力系統經濟運行和節省電力建設投資。

六、靜止無功補償裝置在電網中的裝設容量和地點

可調節無功補償應滿足三個基本要求：一是維持同步機的穩定。用無功補償來控制電壓，在系統受到干擾時，能產生正的穩定作用，使系統的暫態和動態穩定性提高。二是必須把電壓控制在預期穩定值附近一個不大的范圍內。三是必須調節網絡中的電壓分布，以防無功在輸電線中的不必要流動。根據無功補償原則，按地區按電壓等級對無功電源和無功負荷進行平衡，以保證系統各樞紐的電壓在正常時和事故后均能滿足規定要求。

靜止無功補償裝置的最大補償容量（感性和容性）應盡量比實際需要補償的無功大。如果某一時刻實際需要補償的無功，大于靜止無功補償裝置的極限補償容量，靜止無功補償裝置已達到其限制值時，存在著不穩定的可能。當工作于滿輸出時，靜止無功補償裝置相當于簡單的固定電容器或電抗器，這時它不起電壓控制作用，而且它的無功隨電壓的平方下降，可能經受瞬時崩潰的時刻。因此，考慮到未來電網的建設和負荷的增加，建議在補償點增設的補償極限容量盡量大。

七、無功補償裝置對電網的有利影響

1、降低線路損失和變壓器有功損失。

補償無功功率，提高功率因數，如果無功功率給的足夠，就會大大降低網絡的損耗，提高電力的效率，并取得令人滿意的經濟效益。通常來說，按照電力設備不僅要獲得有功功率，同事不能缺少無功功率。有了足夠的無功功率，能夠保障用電的正常運行。由于發電機等輸送的無功功率非常有限，因此需要在補償額外的無功功率，才能滿足負荷的需要。

2、減少設備容量，降低電能損耗，保障電網的順利進行。

無功功率裝置的運用中會遇到一些問題，電容器容易損壞或熔斷，通過無功功率的合理傳送，降低設備的容量。這樣一來，通過高壓集中補償，不但補償的效果好，設備的容量可以調整的好，接線比較容易，出現故障的概率大大降低，更好地對電網進行維護。想要進行節電工作，其中一項重要措施就是采用無功補償技術，提高低壓電網和用電設備的功率因數。

3、改善電能質量，同時改善電壓質量。

無功補償在電網中的合理應用，和無功補償裝置的合理配置，一定程度上改善了電壓的質量。電力系統通過運用補償無功功率，減少了用戶的電費支出，是較為完善的補償方法。

八、無功補償裝置對電網的不良影響

1、降低發電機有功功率的輸出。

有功功率是直接消耗電能，把電能合理地轉換為機械能等等，無功補償的實施，大大增加了有功功率所占的比例常數，影響了有功功率的輸出，不能很好地使電能得以轉換為機械能或者化學能等等。

2、降低輸、變電設備的供電能力。

電壓偏差如果偏大，這就加大了線路的電壓損耗，影響到人們的正常供電的運作和生產能力。電壓的波動和閃變，對供電和設備都會造成嚴重的影響。

3、造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

通常情況下，無功功率的合理補償會降低電能損耗。但是如果過度補償無功功率，適得其反很大可能地加大線路電壓損耗，影響企業的正常運行，從而降低其經濟效益。

4、諧波含量過高，影響電網的正常運行。

在配電的過程中，會造成電流和電壓諧波，如果不合理地補償無功功率，很可能會擾亂電流諧波次數和幅值，甚至會造成電壓諧波畸變。

九、結束語

總之，在無功補償裝置在電網中的應用為電網的運行帶了很大的便利，對改善電能質量起到了很大的促進作用，無功補償的供給足夠，可以從很大程度上降低電壓損耗，延長設備使用壽命，使經濟效益與企業的效益結合起來，獲得巨大的利潤，同時，無功補償裝置也帶動了其他各個行業的發展，提高了國民經濟的整體水平，改善了經濟發展的不良狀態，使電氣設備得到了充分的發揮，電壓損失和電能損耗降低，共同維持電網正常順利地運行和發展。

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