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电力系统无功补偿方式及存在的问题(一)
电力系统无功补偿方式及存在问题探讨
电力系统无功补偿方式及存在问题探讨
摘要：介绍了在电力系统中无功补偿的几种方式及应用经验，并取得了一定效果。对于谐波治理方面或者在设计补偿时，建议以就地补偿方式或通过调整串联电抗器的电抗率进行解决。电网建设，负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升，无功补偿对改善电压质量起着重要作用。采用先进的无功补偿装置，实现无功的动态自动无级调节，同时达到降低系统损耗和提高系统供电效率的目的。采用无功功率自动无级补偿装置，能实现电网无功的自动平滑连续控制，内部有滤波回路，保证系统安全可靠的运行。
关键词：电力系统无功补偿方式；问题；探讨
1电力系统无功补偿主要采用方式
1.1同步调相机【电力系统无功补偿方式及存在的问题】
同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代表，它不仅能补偿固定的无功功率，对变化的无功功率也能进行动态补偿。
1.2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。
1.3并联电抗器
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。现已有可调并联电抗器在研制，需要在谐波、噪音、控制、散热等方面问题予以解决。
2无功补偿存在问题
2.1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。
2.2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。
电力系统无功补偿方式及存在的问题(二)
电力系统无功补偿方式及注意的问题
【电力系统无功补偿方式及存在的问题】
电力系统无功补偿方式及注意的问题
摘要：在变电站中，配电网是系统供电的其中之一，安全运行取决于质量的好坏。在电力建设及改造过程中，无功补偿是电力建设降耗，改善电压质量最直接、最有效的方法之一。所以，在电力建设中合理的运用无功补偿方法是系统经济使用的前提。本文笔者在无功补偿的理论基础上，深入探讨出了无功补偿的运行原则与方式，同时就当前配电力系统无功补偿应注意的事项进行了阐述。
关键词：无功补偿；补偿方式
1电力供电系统无功补偿的重要性
在供电系统中，造成电能损耗主要的因素是功率因数，而无功补偿就是能够有效地改善功率因数。因此，无功补偿对电力建设的供电系统而言，十分重要，其重要体现在以下几个方面：
1．1放大有利于节约投资的资源成本
在电力建设的供电系统中，无功功率的运行损耗会增大供电线的破坏，如增大供电线路面积，就会导致投资成本增大，然而使用无功补偿，能大幅度的提高功率数据，降低线损，从而节约成本。
1．2有利于提高电力电压质量
大量的无功功率会导致电压降增加，使得质量降低，影响系统的可靠性，使用无功补，由因数显著提高，使实际电流有所减小，电压也减小，电能质量得到改善，可靠性也提高。
1. 3有利于大幅度的降低电费
按照调整电费中的有关规定，功率直接关系到电力建设的电费多少，因此，通过改善功率因数，可以降低的电费，使电力建设从中获得高的效益。
2电力建设供电系统无功补偿的途径
2．1供电系统无功补偿的主要途径【电力系统无功补偿方式及存在的问题】
对供电系统进行无功补偿的目的就是为了改善功率，来降低损耗。具体无功补偿，不欠补偿和不过补偿的来对供电系统中需要补偿的设备合理补偿。对于电力而言，供电系统应按照以下方法进行：
2.1.1 安装并补偿电容
电力系统无功补偿方式及存在的问题(三)
电力系统中配电线路无功补偿中存在的问题分析和改进
试论电力系统中配电线路无功补偿中存在的问题分析和改
进
摘要:经济发展和城乡电网改造带动了我国工农业生产用电规模的不断扩大，随之出现了用电量与日俱增、用电结构逐步趋于复杂多样的状况，使得电力供需矛盾越来越突出。因此，加强电力系统中配电线路的无功补偿探讨，寻找其中存在的问题，并提出对策和方案具有十分重要的意义。笔者将结合多年的电行业工作经验，对无功补偿做出概述，并探究我国电力系统中配电线路存在的问题和改善措施。
关键词：电力系统；配电线路；无功补偿；存在问题；对策分析 中图分类号： tm73 文献标识码： a 文章编号：
一、前言
改革开放以来，我国的经济得到了迅速的发展，社会主义市场经济体制得到不断的完善，科学技术得到不断的突破，不仅仅大大的改善了我国的经济发展状况，改善了我国的经济发展结构，也极大的带动了电力事业的发展，伴随着社会主义经济的全面繁荣发展，我国对电力的需求量也大大增加，对供电，配电水平和质量有了更高的要求。但是，由于我国的电力事业发展起步较晚，虽然发展迅速，但是依然存在着很多问题，在快速发展的途中，面临着来自各个方面的干预和限制，使得我国的电力系统中依旧存在着很多缺陷和不足。比如目前变电站普遍存在着供电半径长、电压质量差、功率因数低、无功功率分配不合理等状况。因此，在新时期，加强对
电力系统无功补偿方式及存在的问题(四)
电力系统中无功补偿的应用
摘 要：无功补偿作为电力系统中的一个重要技术，对提高电力资源的使用效率，为我国整个电力系统提供了重要的技术支持。如何提高无功补偿技术在电力系统中的效用，进而提高电网质量，减少网络损耗，是当前我国电力事业发展的重要问题。 关键词：电力系统；无功补偿；应用
一、前言
无功负荷在电力系统中广泛存在，无功负荷的产生原因很多，常见的主要在电力线路、电力变压器及用电设备在使用过程中产生。在电力系统的运行中，电荷运动产生的大量无功功率，大大的降低了系统的功率因数，进而成乘数的增大线路中电压损失和能量损失，严重的影响着资源的使用效率与电力企业的经济效益。
无功补偿即无功功率补偿，主要目的是为了提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路损耗。无功分布是否合理还直接影响着电力系统的安全稳定，不合理的无功分布造成的无功不足将导致系统电压不稳，用电设备运转低效，严重的可以导致电压崩馈等事故。无功过剩更会造成供电环境的恶化，进而危害电力系统设备的正常、安全使用。同时，无功设备的大量存在又会提高成本，综上，有效的无功配置能有效的提高电气使用，保证电力系统安全运行，从而提高电力系统运行的稳定性。
二、无功补偿技术概述
1.无功补偿应用原则
对于电感负载，无论是工业负荷还是民用负荷都需要在过程中消耗大量的无功功率。形成无功功率的原因一般情况下有两条：一是输电系统直接提供；二是补偿电容器提供。在输电系统提供的情况下，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。而由补偿电容器就地提供无功功率，避免了由输电系统传输无功功率，从而降低损耗，提高系统的传输功率。
无功补偿技术在实际操作中，还要考虑以下几点：一是高压补偿需要与低压补偿有效结合。由于电力供应系统随着人们用电量需求的变化，需要不同的电量供应需求。无功补偿在电力系统应用的过程中，将高压补偿和低压补偿有效的结合起来。低压补偿在电力系统应用的过程中更能降低输电损耗。二是注意整体和局部平衡的有效结合原则。整体无功平衡是整个电力系统在运行中达到的最佳状态，为实现电网的无功平衡需要电力网络在应用无功补偿技术时，应根据电力负荷与线路的实际情况，注重整体和局部的总体平衡。三是集中补偿和分散补偿的结合。分散补偿首先能够满足用电设备的平衡，同时还能极大地缩小电力传输的距离。因此在无功补偿中应采用集中补偿辅助分散补偿的有效结合方式。四是无功补偿和有功补偿有效结合。无功补偿过度或是无功补偿不足都会对整个无功补偿乃至配电系统产生不利影响，在无功补偿技术应用中，还应将有功补偿结合起来，从而提高整个无功补偿的效果。五是调压和降损有效结合原则。无功补偿在实践中应采取降损为主、调压为辅的方式可以提高整个线路的供电能力，减少整个线路损失、提高线路的负荷水平。
2.无功补偿的分类
无功补偿随着应用的逐渐广泛，无功补偿技术也在逐渐的完善与创新，人们根据电力系统中发电、输电、配电的不同过程，搭配不同的无功补偿设备和方式，形成了多种无功补偿方法。本文研究无功补偿的应用，根据补偿应用的方式可分为变电站集中补偿、随线补偿、随机补偿、低压集中补偿、低压分散补偿等方式。变电站集中补偿是通过并联电容器、同步调相机、静止补偿器等设备连接在十千伏变电站母线上，通过空载无功损耗来改善输电网的功率因数，进而提高终端变电站电压。随线补偿是在高压配电线路上分散安装并联电容器，对配电线路的无功功率进行补偿，进而提高配电网功率因数。随机补偿通过配电变压器、电动机直接并联电容器，通过控制、保护装置与变压器、电动机同时投切，实现补偿配变的空载和漏磁无功功率以及电动机的无功功率。低压集中补偿也称跟踪补偿，是指以无功补偿自动投切装置作为控制保护装置，将电容器组并联在低压母线上，用以补偿变压器和低压侧配电线路的无功损耗以及所带用电设备就地补偿不足部分的无功功率。
三、无功补偿措施
1.装设无功补偿电容器。由于无功功率沿电力网传送却要引起有功功率损耗以及电压损耗，因此装设无功补偿电容器，可以合理地配置无功功率补偿容量，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，可以改变电力网的无功潮流分布，从而提高电网功率因数。
2.装设同步调相机。同步调相机是传统的无功功率电机。专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的不同情况下，可以分别发出不同大小的容性或感性无功功率。同步调相机的缺点是损耗和噪声较大、运行维护复杂，装置急需技术改良。
3.调整变压器分接头。调整变压器分接头档位可改善局部负载，有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接头，而且调节范围也比较大。这样可以根据不同的负荷来选择合适的分接头，可以改变电压变化的趋势。
4.装设静止无功补偿装置。随着电力电子技术、电力系统的有效结合，静止无功补偿装置在电力系统无功功率控制的领域应用的十分广泛的舞台。静止无功补偿装置是指使用晶间管的静止无功补偿装置，包括晶闹管控制电抗器（TCR）和晶闹管投切电容器（TSC）以及这两者的混合装置。
四、电力系统无功补偿发展中应注意的问题
1.注意谐振的防护。谐振、谐波是电路系统非线性负荷所造成的，谐振谐波的出现表明电路系统存在质量安全的问题，一旦产生谐波会对整个电流、电压系统产生极大地危害。谐振还容易导致电力系统造成过电压、过电流现象，长期的过电流还会破坏电力系统的装置设备，还对绝缘设备造成很大压力。
2.有效控制无功补偿的功率因数。功率因数是无功补偿的主要指标，是指电路系统中任意两个电路中的电压和电流及其相位差的余弦，它作为交流电路的重要技术指标，对整个电气设备的利用率和电能消耗都具有至关重要的作用。适当提高无功补偿的功率因数可以有效降低输电电流，提高输电线路的使用率，但无功补偿的功率因数过高也会在一定程度上对电力系统设备的绝缘性产生影响，而且还会导致系统设备内部的温度过高，不利于延长设备的平均使用寿命。根据以往的实践分析得出，将0.6的功率因数提高到0.7所使用的补偿容量，与将0.7的功率因数提高到0.8补偿的容量是不相上下的。因此，有效控制无功补偿的功率因数，不仅可以保障电力系统的传输安全，而且还能提高整个电力设备的使用效率。
3.防止电力系统的电压超标。电力系统中的电压随电容器的补偿容量而变化。当补偿容量过多时，就会导致电网电压值不断上升；相反，当补偿容量不够时，就会使电压过低。因此这就要求无功补偿应根据整个电力系统的实际情况，合理安排无功补偿的容量。在单台电动机的使用地进行补偿时，由于切断电动机的电源后，系统还会持续输送一段时间的无功功率，这会导致整个电压超出了额定值，导致电压升高，使得电力设备处于危险之中。因此，单台电动机进行现场补偿时，应严格把握好补偿的因数。
五、无功补偿的未来发展前景
随着电力系统对电能质量要求越来越高，以及电力系统的装置技术含量越来越高，我国无功补偿系统得到了很大的发展。无功补偿的未来发展趋势表现在以下几个方面：一是无功补偿与电子变流技术有效结合，使变电流的自动调节更加具有时效性，对补偿电力负载无功的作用更加有效。二是电子技术在无功输出调节开关上的应用，现在的研究方向是使无功补偿设备根据获取的信息，自动有效实现补偿的调节。电子技术在投切电容器开关上的应用，可以使电容器的系统具有安全稳定性能，这在很大程度上可以有效防治涌流现象的发生。（作者单位：太原王孝雄建筑设计院（有限公司）新疆分院）
参考文献：
[1] 张协申.无功功率补偿电容器与线路谐波的相互影响[J].机电信息，2011（06）.
[2] 牛轶男，冯婷，汪扬，李成波.电力系统无功补偿技术发展现状[J].信息通信，2011（01）.
[3] 陈刚，马爱军，张继红，唐毅，何攻.AVC分散控制模式下的变电站电压无功控制研究[J].电网技术，2010（12）.
电力系统无功补偿方式及存在的问题(五)
电力系统中的无功电源及无功负荷概述
中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）03-0094-02 1.引言
在电力系统中本身存在许多的无功负荷，其中包括电力线路、电力变压器和用户设备等。因系统中传输大量的无功功率，降低电力线路的功率因数，增大了系统的电压损失和电能损耗，给电力企业造成了很大的经济负担。解决这些问题的最有效办法就是无功补偿。
一般系统中有以下几种无功功率电源：一是过励运行的同步发电机；二是无功补偿电源，包括电容器、静止无功补偿器和同步调相机；三是110kv及以上电压线路的充电功率。在实际系统应用中可总结，就电压控制来说，更倾向于静止无功补偿器、同步调相机，就节约成本来说，更倾向于电力电容器。
2.无功功率电源
2.1 同步调相机（静态）
同步调相机是系统中的无功功率电源，它相当于空载运行的大容量同步发电机，因此无功功率的调控跟同步发电机一样，通过改变励磁电流控制。同步调相机正常运行时数学模型与同步发电机一样，简化条件为：，即电压与电流矢量正交。因此输出电流只有纵轴分量，即；电压只有横轴分量，即。端电压与电流的关系为：
其中，为线电动势；U为线电压；Q为三相无功功率。
此式表明，当，同步调相机过激励，，同步调相机输出滞后的无功功率，相当于电容器，它向系统供给感性的无功功率，起无功电源的作用，提高系统电压。当，同步调相机欠激励运行，，同步调相机输出超前的无功功率，相当于电抗器，起无功负荷的作用，降低系统的电压。
同步调相机的主要优点：一是它不仅可以吸收无功功率，又可以输出无功功率；二是它具有很好的电压调整特性，对提高系统运行性能和稳定性有一定的作用。
同步调相机的主要缺点：一是同步调相机是旋转的电机，有功损耗较大，需从电网中吸收额定容量的3%左右的有功功率；二是投资费用与其容量有关，容量越小，投资费用越高，因此需大容量的无功补偿设备才装同步调相机。
2.2 静止无功补偿器（SVC）（动态）
静止无功补偿器是由电容器组和可调电抗器组成，是一种新型的动态无功补偿装置，通过晶闸管投切并联电容器来运行，即能吸收无功功率也能发出无功功率，因此SVC能够快速跟踪电网或负载的无功波动进行负荷的实时就地补偿。
目前常用的静止无功补偿器有固定电容晶闸管控制的电抗器型（TCR-FC）、晶闸管开关电容型（TSC）和饱和电抗器型（SR），以下分别列举了各种类型静止无功补偿器结构、特点及其各类型动态无功补偿装置的优缺点。
⑴饱和电抗器型SR
SR型SVC是利用饱和铁芯的特性，使相位滞后的无功功率随电压升降而增减，正常运行范围内输出特性为线性的。可以通过调节变压器的分接头的位置和投切并联电容器来改变其输出特性。
SR型的优点：①工作可靠，维护简单；②设备自产生谐波低；③可以连续快速地调节感性、容性的无功功率；④在感性工作的范围内具有较大的过载能力。
SR型的缺点：①控制灵活性差；②不能分相调节；③不能连接于超高压；④运行噪音大；⑤单位容量大，是并联电抗器的二倍。
⑵固有电容晶闸管控制电抗器型TCR-FC
TCR-FC的动态电路是由反并联的晶闸管和电感L串联组成，它的控制方式跟电力电子中单相半波整流相似，即通过控制晶闸管的触发角α来控制通过电感L的电流，用以达到控制补偿容量的目的。
TCR-FC型的优点：①自身吸收谐波的能力好；②能够分相调节；③可以连续的调节感性和容性的无功功率；④动态响应快，能够适应多负荷动态无功补偿。
TCR-FC型的缺点：①自身会产生谐波；②不可接超高压；③运行维护复杂。
⑶晶闸管开关电容型TSC
TSC由电容器、电抗器、并联晶闸管和调节器组成，其工作的原理是通过检测反并联的晶闸管两端的电压，在电压为正或负时，将电容器投入，串联的电抗器是为了阻止电容器投入电网时的电流冲击。
TSC的优点：①响应快，可进行分相调节；②自身不产生谐波分量；③可以快速深度的无功调节；④即可以调电压，又可以调无功功率，用于抑制电压波动和满足电能质量的要求。
TSC的缺点：①限制超高压的接入；②限制过电压的能力；③无谐波吸收的能力；④运行维护的困难，因为采用多组反并联的晶闸管组，为晶闸管散热、导通性等性能的运行、检修和维护带来一定的困难。
3.电力系统中的无功功率负荷及其无功特性
3.1 电力线路
如果交流线路的电感为L（mH/km）、并联等值电容为C（F/km）、线路运行电压为U（KV）、电流为I（KA），则：
若线路上产生的容性无功功率等于消耗的感性无功功率，即无功电源等于无功负荷，即
式中为波阻抗，由波阻抗所导致传输的功率为自然功率，若线路输送的功率为.
当时，，输电线路相当于无功负荷。
当时，，输电线路相当于无功电源。
对于35KV以下的输配网络，可忽略电容分布影响，等效电路图如下：
线路中电抗产生无功损耗，即：
式中为传输的有功功率，为传输的无功功率，为线路的额定电压。
3.2 变压器
在电力系统中变压器是主要损耗无功功率的电气元件之一，变压器的参数主要包括电阻、电导、电抗和电纳四个部分组成。其中分别对应了四个功率损耗：铜损耗、漏磁损耗、铁芯损耗和励磁损耗，下图为双绕组变压器的等效电路图：
⑴ 变压器在其额定负载下运行时，电阻（）产生的负载损耗近似等于短路损耗，用来表示。
⑵变压器在其额定负载下运行时，负载电流通过漏磁电抗（）所产生的漏磁无功功率损耗，用来表示。
⑶ 变压器空载运行时，电导（）产生的铁芯损耗近似等于变压器的空载损耗，用来表示。
⑷ 变压器空载运行时，空载电流通过励磁电纳（）所产生的励磁无功功率损耗，用来表示。
由图2可知，变压器所产生的无功功率损耗可分为两部分：励磁无功功率损耗和漏磁无功功率损耗，即：
其中为变压器所消耗的无功功率；为变压器所消耗的励磁无功功率；为变压器所消耗的漏磁无功功率；为变压器的额定无功损耗；为变压器实际容量；为变压器的额定容量，为负载率。
变压器空载励磁无功功率损耗为：
其中为空载电流百分数。
变压器满载漏磁无功功率损耗为：
所以无功功率总损耗为：
其中为满载电压百分数。
变压器的无功功率损耗在系统无功功率需求中占很大比重，在输送配电过程中，中间环节要进行多次变压，无功功率损耗可达用户负荷的50%-70%。
3.3 异步电动机
异步电动机在电力系统无功功率负荷中占的比值很大，异步电机的无功负荷可分为两部分：空载电流流过所产生的励磁无功功率和负载电流流过漏磁电抗时产生的漏磁无功功率，异步电机无功功率组成形式跟变压器无功功率组成形式相似。
异步电动机所消耗无功功率的数学模型为：
（12）
其中为异步电动机空载时所消耗的无功功率；为异步电动机满载时所消耗的无功功率；为电动机实际的有功功率；为电动机额定的有功功率。
异步电动机的空载时的无功功率可按下式表示为：。
4.小结
电力系统中存在的无功负荷要求电网有足够的无功电源来满足对无功功率的需求。本文主要介绍了无功功率电源的重类、无功补偿的原理及其优缺点。本文详细地介绍了电力系统中两种典型的无功功率负荷，并对其无功特性进行了分析。本文对电力系统无功电源的选择有一定指导意义。
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