時間：2023-05-30 10:06:50
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇無功功率，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：無功補償；配電系統；電容器
由于現代企業采用大量的感應電動機和變壓器等感性負荷，特別是近年來大功率可控硅的應用，供電系統除供給有功功率外，還需供給大量無功功率，使發電和輸配電設備的能力不能充分利用，無功功率對供電系統及工廠內部配電系統都有極不良影響，從節約電能和提高電能質量出發，都必須考慮改善功率因數措施。為此，必須提高用戶的功功率因數，減少對電源系統的無功需求量
1無功補償的總原則
無功補償的總原則：全面規劃，合理布局，分散補償，就地平衡，降低損耗提高質量，滿足需求，可靠保證。無功補償方式制定時，應全面分析本系統的無功電力需求量，以確定最優的補償量與最優的補償方式。
我國在《電力系統電壓和無功電力技術導則)中規定質功補償與電壓調節應按以下原則進行：
1.1總體平衡與局部平衡相結合，即要滿足全網的總無功平衡，又要滿足分支線的無功平衡。
1.2電力補償與用戶補償相結合，供電部門在電源點進行補償與用戶自身用電設備進行補償，兩者實現理想配合。
1.3分散補償與集中補償相配合，以分散補償為主。
1.4降損與調壓相結合，以降損為主。
2無功補償裝置
無功補償裝置主要有同步調相機，并聯電容器，靜止補償器等。
2.1同步調相機
同步調相機也叫同步補償機，它實際上是接在電網上不帶機械負載的同步電動機，專門用來調節電網功率因數或用在長距離輸電線路中提高電壓的穩定性，假若忽略同步補償機的損耗，按電動機慣例寫出其電勢方程如下，
可見，I超前U90°，純粹是直軸電流，即I=Id，并且電樞反應磁勢起去磁作用。此時，補償機從電網吸取超前的無功功率(也可以說成是向電網輸出滯后的無功功率)，相當于是接在電網上的電容。在過勵磁運行時，它向系統供給感性無功功率而起無功電源的作用，同步補償機容量可以很大，并且無功功率易于平滑調節。在需要提高電網功率因數時，調節同步補償機使其在過勵狀態下運行，由電網吸取電容性無功功率 (或說成是向電網發出電感性無功功率)。當電網輕載時，調節同步補償機使其在欠勵狀態下運行，由電網吸取電感性無功功率，這就相當于是在線路中接入了感性負載，從而可以保持受電端電壓不變。由于實際運行的需要和對穩定性的要求，欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的50％-65％，裝有自動勵磁調節裝置的同步補償機，能根據裝設地點電壓的數值平滑改變輸出(或吸取)無功功率，進行電壓調節。有強勵磁裝置時，系統故障下能調整系統電壓，從而提高系統的穩定性。但由于同步補償機是旋轉機械，運行維護比較復雜，滿負荷時有功功率損耗為額定容量的1.5％―5％，容量越小，百分值越大，所以小容量的每KVA容量投資費用大，故同步補償機宜大容量使用，在我國一般用在樞紐變電所。
2.2靜止電容器和靜止補償器
靜止電容器一般都采用并聯電容器的方法進行人工補償，電力電容器具有投資省，有功功率損耗小，運行維護方便，故障范圍小，裝設容量靈活，即可集中使用，又可分散裝設來就地供應無功功率，以降低網絡電能損耗等優點。為了在運行中調節電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據負荷的變化，分組投入或切除，可控硅投切型電容器補償裝置就可以實現補償功率的調節。
電容器的缺點是當通風不良或因電網高次諧波造成電容器過負荷使運行溫度過高時，易出現外殼鼓肚、漏油，甚至爆炸和引起火災。因此，規定電容器組應獨立設室。為便于管理維護，多采用集中固定補償，若補償前功率因數為COS，補償后提高到，則補償所用電力電容器容量應為kyar
上式是按平均負荷計算的所需補償容量，也有按最大負荷PmaxΣ進行計算的。如果按 PmaxΣ計算所需補償的無功功率Qc，則當P＜ maxΣ,時，將出現過補償現象。為了取得較好的補償效果，按平均負荷計算是合適的，以免所選電容過多。補償電力電容器多接成三角形，因每個電容器的無功容量為Qcl＝ωC1U2，當容量一定時，電壓高電容可以小。只有當電容器額定電壓低于網絡電壓時，才考慮接成星形。電容器組還應單獨裝設控制、保護和放電設備。電容器組的放電設備必須保證在電容器與電網的聯接斷開時，放電一分鐘后電容器組兩端的殘壓在65V以下，以保證人身安全，一般1000V以上的電容器組用電壓互感器作為放電設備。
靜止補償器是近年來的一種動態無功功率補償裝置，它是將電力電容器與電抗器并聯起來使用，電容器發出無功功率，電抗器吸收無功功率，兩者結合，再配以適當的調節裝置，能夠平滑地改變輸出(或吸收)無功功率的靜止補償器，能滿足動態無功補償的需要，與同步補償機比較，運行維護簡單，功率損耗小，能做到分相補償，以適應不平衡的負荷變化，對于沖擊負荷有較強的適應性，在我國電力系統中得到了廣泛應用。
3無功補償方式
無功補償就補償方式來說分為高壓補償和低壓補償，高壓補償通常是在變電所高壓側進行，對補償點前端的無功功率進行補償，對后端的負載及線路起不到補償作用，低壓補償可直接補償配電線路和負載的無功功率，補償效果較為理想。
3.1高壓補償，高壓補償主要是針對變電所主變壓器和一些高壓負荷，可集中補償也可分散補償，補償裝置獨立設室，保證通風良好，充分發揮補償裝置的效率。因此應根據負荷的變化，安排、設計好變電所的無功補償容量，運行中在保證電壓合格和無功補償效果最佳的情況下，盡可能使電容器投切開關的操作次數減少。
3.2低壓補償，低壓補償有集中補償，分散補償和就地補償。
集中補償是將電容器裝設在用戶專用的變電所內，對無功進行統一補償，對負荷比較集中，距離變電所近，無功補償容量較大的場合采用較為合適。優點是可以補變電所母線、受電線路的無功損耗，負荷變化能對母線電壓起一定的調節作用，便于管理、維護、操作及集中控制。缺點是它只減少裝設點以上線路和變壓器因輸送無功功率所造成的損耗，而不能減少用戶內部通過低壓線路向用電設備輸送無功功率所造成的損失。
分散補償是將電容器組按低壓配電網的無功負荷分布分組裝設在相應的母線上，或者直接與低壓干線相連接，形成低壓、電網、內部的多組分散補償方式，適合負荷比較分散的補償場合。分散補償的優點是對分散的用戶，有利于無功負荷的就地平衡，減少配電網絡和配電變壓器中無功電流的損耗和電壓的損失，使線損顯著降低，負荷不變的條件下增加網絡的輸出容量。缺點是裝設的電容器無法分組，則補償容量無法調整，運行中可能出現過補償或欠補償，補償設備的利用率較集中補償方式低，安裝分散，給維護管理帶來不便。
就地補償是就地補償用電設備(主要是電動機)所消耗的無功功率，將電容器組直接裝在用電設備旁邊，與用電設備的供電回路并聯，以提高供電系統的功率因數，從而獲得明顯的降損效益。優點是無功電流與附近的用電設備相互交換，不流向網絡其它點，在網絡中無功電流的無功損耗和電壓損耗小，被補償網絡最經濟，在配電設備不變的情況下可增加網絡的供電容量，導線截面可相應減少，適應性好。缺點是對于電網內公用負荷與集中補償和分散補償相比，補償相同容量的無功負荷所需的補償電容器總容量和補償裝置總數量增加，投資增大，補償裝置利用率較低。
4無功補償容量的配置
變電所安裝電容器，其主要作用是補償變壓器的無功損耗及配電線路前段的無功負荷及無功損耗，同時可以進行調壓。變電所電容器的補償容量按主變壓器額定容量的10％-15％來配置，根據變電所的負荷性質和調壓要求，確定合理的無功補償容量。
配電線路是電力網的重要組成部分，配電線路上電容器容量的確定，應按
最大限度地降低無功損耗的原則來考慮，要根據無功負荷情況采取分散補償的方式進行補償。
參考文獻
[1]《工廠供電設計》李宗綱，劉玉林，施慕云，韓春生等著，吉林科學技術出版社.
關鍵詞：諧波抑制；無功功率補償
1、前言
電力系統的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當時在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓電流波形畸變。70年代以來，由于電力電子技術的飛速發展，各種電力電子裝置在電力系統、工業、交通及家庭中的應用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重。世界各國都對諧波問題予以充分關注。國際上召開了多次有關諧波問題的學術會議，不少國家和國際學術組織都制定了限制電力系統諧波和用電設備諧波的標準和規定。
2.研究諧波的意義
諧波的危害十分嚴重。諧波使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使電氣設備過熱、產生振動和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。諧波可引起電力系統局部并聯或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。諧波還會引起繼電保護盒自動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。對于電力系統外部，諧波對通信設備和電子設備會產生嚴重干擾。諧波研究的意義，還在于其對電力電子技術自身發展的影響。電力電子技術是未來科學技術發展的重要支柱。有人預言，電力電子聯通運動控制將和計算機技術一起成為21世紀最重要的兩大技術。然而，電力電子裝置所產生的諧波污染已成為阻礙電力電子技術發展的重大障礙，它迫使電力電子領域的研究人員必須對諧波問題進行更為有效的研究。諧波研究的意義，更可以上升到從治理環境污染、維護綠色環境的角度來認識。對電力系統這個環境來說，無諧波就是“綠色”的主要標志之一。
3，研究諧波問題的分類
3.1與諧波有關的功率定義和功率理論的研究；
3.2諧波分析以及諧波影響和危害的分析；
3.3諧波的補償與抑制；
3.4與諧波有關的測量問題和限制諧波標準的研究。
4，諧波抑制
解決電力電子裝置和其他諧波源的諧波污染問題的基本思路有兩條：一條是裝設諧波補償裝置來補償諧波，這對各種諧波源都是適用的；另一條是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波，且功率因數可控制為1，這當然只適用于作為主要諧波源的電力電子裝置。裝設諧波補償裝置的傳統方法就是采用LC調諧濾波器。這種方法既可補償諧波，又可補償無功功率，而且結構簡單，一直被廣泛應用。這種方法的主要缺點是補償特性受電網阻抗和運行狀態影響，易和系統發生并聯諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀。此外，它只能補償固定頻率的諧波，補償效果也不理想。盡管如此，LC濾波器當前仍是補償諧波的主要手段。
4.1諧波抑制的一個重要方法是采用有源電力濾波器(APF)。有源電力濾波器也是一種電力電子裝置。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流，從而使電網電流只含基波分量。這種濾波器能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響，因而受到廣泛重視。
4.2有源電力濾波器的交流電路可分為電壓型和電流型，目前實際應用的裝置中，90％以上是電壓型。從與補償對象的連接方式來看，又分為并聯型和串聯型，目前運行的裝置幾乎都是并聯型。4.3對于作為主要的諧波源的電力電子裝置來說，除了采用補償裝置對其諧波進行補償外，還有一條抑制諧波的途徑，就是開發新型變流器，使其不產生諧波，且功率因數為1.這種變流器被稱為單位因數變流器(uPFC)。高功率因數變流器可近似堪稱為單位功率因數變流器。
4.4對PwM逆變器的研究已經很充分，但對PWM整流器的研究則較少。對于電流型PwM整流器，可以直接對開關器件進行正弦PwM控制，使得輸入電流接近正弦波且和電源電壓同相位。這樣，輸入電流中就只含與開關頻率有關的高次諧波，這些諧波的頻率很高，因而很容易濾除。同時，也得到接近于1的功率因數。對于電壓型的PwM整流器，需要通過電抗器與電源相連。其控制方法有直接電流控制和間接電流控制兩種。直接電流控制就是設法得到與電源電壓同相位、由負載電流大小決定其幅值的電流指令信號，并據此信號對P WM整流器進行電流跟蹤控制。間接電流控制就是控制整流器的入斷電壓，使其為接近正弦波的PwM波形，并和電源電壓保持合適的香味，從而使流過電抗器的輸入電流波形為與電源電壓同相位的正弦波。
4.5小容量的整流器，為了實現低諧波和高功率因數，通常采用二極管加PWM斬波方式。這種電路通常稱為功率因數校正電路(PFC)，已在開關電源中獲得了廣泛的應用。因為辦公和家用電器中使用的開關電源數量極其龐大，因此這種方式必將對諧波污染的治理做出巨大貢獻。
5，無功功率補償
對無功補償重要性的認識，卻是一致的。無功功率補償應包含對基波無功功率補償和對諧波無功功率的補償。后者實際上就是上一部分提到的諧波補償。
5.1無功功率對供電系統和負載運行都是十分重要的。電力系統網絡元件的阻抗主要是電感性的。因此，粗略的說，為了輸送有功功率，就要求送電端和受電端的電壓有一相位差，這在相當寬的范圍內可以實現。為了輸送無功功率，則要求兩端電壓有一幅值差，這只能在很窄的范圍內實現。不僅大多數網絡元件消耗無功功率，大多數負載也需要消耗無功功率。網絡元件和負載所需要的無功功率必須從網絡中某個地方獲得。顯然，這些無功功率如果都要由發電機提供并經過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法應是在需要消耗無功功率的地方產生無功功率，這就是無功補償。
5.2無功功率補償的作用。
5.2.1提高供用電系統及負載的功率因數，降低設備容量，減少功率損耗。
5.2.2穩定受電端及電網電壓，提高供電質量。在長距離輸電線中合適的地點設置動態無功補償裝置還可以改善輸電系統的穩定性，提高輸電能力。
5.2.3在電氣化貼到等三相負載不平衡的場合，通過適當的武功補償可以平衡三相的有功及無功負載。
5.3并聯電容的成本較低。把并聯電容器和同步調相機相比較，在調節效果相近的條件下，前者的費用要節省很多。因此，電容器的迅速發展幾乎取代了輸電系統中的同步調相機。但是，和同步調相機相比，電容器只能補償固定的無功功率，在系統中有諧波時，還有可能發生并聯諧振，使諧波放大，電容器因此而燒毀的事故也是有發生。
5.4靜止無功補償裝置近年來獲得了很大發展，已被廣泛用于輸電系統波阻抗補償及長距離輸電的分段補償，也大量用于負載無功補償。其典型的代表是晶閘管控制電抗器+固定電容器。晶閘管投切電容器也獲得了廣泛的應用。靜止無功補償裝置的重要特性是它能連續調節補償裝置的無功功率。這種連續調節是依靠調節T C R中晶閘管的觸發延遲角得以實現的。TS C只能分組投切，不能連續調節無功功率，他只有和T CR配合使用，才能實現補償裝置整體無功功率的連續調節。由于具有連續調節性能且響應迅速，因此SV C可以對無功功率進行動態補償，使補償點的電壓接近維持不變。因TCR裝置采用相控原理，在動態調節基波無功功率的同時，也產生大量的諧波，所以固定電容器通常和電抗器串聯構成諧波濾波器，以濾除TCR中的諧波。SVG通過不同的控制，既可使其發生無功功率，呈電容性，也可使其吸收無功功率，呈電感性。采用PWM控制，即可使其輸入電流接近正弦波。
關鍵詞：電網無功功率補償無功電源
許多用電設備均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的"無功"并不是"無用"的電功率，只不過它的功率并不轉化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。
在功率三角形中，有功功率P與視在功率S的比值，稱為功率因數cosφ，其計算公式為：
cosφ=P/S=P/（P2+Q2）1/2
在電力網的運行中，功率因數反映了電源輸出的視在功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數越大越好。這樣電路中的無功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。
1影響功率因數的主要因素
(1)大量的電感性設備，如異步電動機、感應電爐、交流電焊機等設備是無功功率的主要消耗者。據有關的統計，在工礦企業所消耗的全部無功功率中，異步電動機的無功消耗占了60％～70％；而在異步電動機空載時所消耗的無功又占到電動機總無功消耗的60％～70％。所以要改善異步電動機的功率因數就要防止電動機的空載運行并盡可能提高負載率。
(2)變壓器消耗的無功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無功功率約為滿載時的1/3。因而，為了改善電力系統和企業的功率因數，變壓器不應空載運行或長期處于低負載運行狀態。
(3)供電電壓超出規定范圍也會對功率因數造成很大的影響。
當供電電壓高于額定值的10％時，由于磁路飽和的影響，無功功率將增長得很快，據有關資料統計，當供電電壓為額定值的110％時，一般無功將增加35％左右。當供電電壓低于額定值時，無功功率也相應減少而使它們的功率因數有所提高。但供電電壓降低會影響電氣設備的正常工作。所以，應當采取措施使電力系統的供電電壓盡可能保持穩定。
2無功補償的一般方法
無功補償通常采用的方法主要有3種：低壓個別補償、低壓集中補償、高壓集中補償。下面簡單介紹這3種補償方式的適用范圍及使用該種補償方式的優缺點。
(1)低壓個別補償:
低壓個別補償就是根據個別用電設備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設備并接，它與用電設備共用一套斷路器。通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機補償適用于補償個別大容量且連續運行(如大中型異步電動機)的無功消耗，以補勵磁無功為主。低壓個別補償的優點是：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護簡單、事故率低等優點。
(2)低壓集中補償：
低壓集中補償是指將低壓電容器通過低壓開關接在配電變壓器低壓母線側，以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，根據低壓母線上的無功負荷而直接控制電容器的投切。電容器的投切是整組進行，做不到平滑的調節。低壓補償的優點：接線簡單、運行維護工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網損，具有較高的經濟性，是目前無功補償中常用的手段之一。
(3)高壓集中補償：
高壓集中補償是指將并聯電容器組直接裝在變電所的6～10kV高壓母線上的補償方式。適用于用戶遠離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負荷時，可以減少對電力系統無功的消耗并可以起到一定的補償作用；補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數，避免功率因數降低導致電費的增加。同時便于運行維護，補償效益高。
3采取適當措施，設法提高系統自然功率因數
提高自然功率因數是不需要任何補償設備投資，僅采取各種管理上或技術上的手段來減少各種用電設備所消耗的無功功率，這是一種最經濟的提高功率因數的方法。
(1)合理使用電動機；
(2)提高異步電動機的檢修質量；
(3)采用同步電動機：同步電動機消耗的有功功率取決于電動機上所帶機械負荷的大小，而無功功率取決于轉子中的勵磁電流大小，在欠勵狀態時，定子繞組向電網"吸取"無功，在過勵狀態時，定子繞組向電網"送出"無功。因此，對于恒速長期運行的大型機構設備可以采用同步電動機作為動力。
異步電動機同步運行就是將異步電動機三相轉子繞組適當連接并通入直流勵磁電流，使其呈同步電動機運行，這就是"異步電動機同步化"。
(4)合理選擇配變容量，改善配變的運行方式：對負載率比較低的配變，一般采取"撤、換、并、停"等方法，使其負載率提高到最佳值，從而改善電網的自然功率因數。
4無功電源
電力系統的無功電源除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發生器，這4種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。
(1)同步電機：
同步電機中有發電機、電動機及調相機3種。
①同步發電機：
同步發電機是唯一的有功電源，同時又是最基本的無功電源，當其在額定狀態下運行時，可以發出無功功率：
Q=S×sinφ=P×tgφ
其中:Q、S、P、φ是相對應的無功功率、視在功率、有功功率和功率因數角。
發電機正常運行時,以滯后功率因數運行為主,向系統提供無功，但必要時,也可以減小勵磁電流,使功率因數超前,即所謂的"進相運行"，以吸收系統多余的無功。
②同步調相機:
同步調相機是空載運行的同步電機，它能在欠勵或過勵的情況下向系統吸收或供出無功，裝有自勵裝置的同步電機能根據電壓平滑地調節輸入或輸出的無功功率，這是其優點。但它的有功損耗大、運行維護復雜、響應速度慢，近來已逐漸退出電網運行。
③并聯電容器：
并聯電容器補償是目前使用最廣泛的一種無功電源，由于通過電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網"發?quot;無功功率：
Q=U2/Xc
其中：Q、U、Xc分別為無功功率、電壓、電容器容抗。
并聯電容器本身功耗很小，裝設靈活，節省投資；由它向系統提供無功可以改善功率因數，減少由發電機提供的無功功率。
④靜止無功補償器：
靜止無功補償器是由晶閘管所控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對于控制信號反應極為迅速，而且通斷次數也可以不受限制。當電壓變化時靜止補償器能快速、平滑地調節，以滿足動態無功補償的需要，同時還能做到分相補償；對于三相不平衡負荷及沖擊負荷有較強的適應性；但由于晶閘管控制對電抗器的投切過程中會產生高次諧波，為此需加裝專門的濾波器。
⑤靜止無功發生器：
它的主體是一個電壓源型逆變器，由可關斷晶閘管適當的通斷，將電容上的直流電壓轉換成為與電力系統電壓同步的三相交流電壓，再通過電抗器和變壓器并聯接入電網。適當控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運行工況，使其處于容性、感性或零負荷狀態。
與靜止無功補償器相比，靜止無功發生器響應速度更快，諧波電流更少，而且在系統電壓較低時仍能向系統注入較大的無功。
【關鍵詞】電力系統；無功優化；一般模型；目標函數；動態補償
引言
電壓和無功功率的分布有著非常緊密的聯系，一般情況下，無功功率是造成電網線路出現有功損耗的主要原因，同時也嚴重影響著電力系統電壓的正確分布。由此可見，根據電網的實際情況，利用現有的無功調節手段，合理的調動無功，在滿足安全運行約束的前提下，加強對無功優化的研究，對于提高電壓質量、降低系統網損具有重要的意義。無功優化是實現電力系統安全和經濟運行的重要手段。
1 無功優化的重要性
隨著電力市場改革的不斷深化，降低電網損耗，直接決定著電力電網公司的經濟效益和供電效率，變得非常重要。降低網損，其主要途徑就是要降低電網的無功潮流流動，通過無功優化，可以降低電網有功損耗和電壓損耗，優化電網的無功潮流分布，改善電壓質量，使用電設備安全可靠地運行。在保證現代電力系統的安全性和經濟性方面，無功優化的重要性已經得到全球的關注。因此，電力系統中無功優化的重要性越來越為突出。
2 無功優化的基本思路
無功優化可分為無功運行優化和規劃設計優化。其中無功運行優化是利用現有無功補償裝置，通過降低網損的方式，合理調節變壓器分接頭和發電機端電壓，正確分析離線運行方式，實現無功實時或短期控制。而規劃設計優化涉及的問題很多，也很復雜，不僅包括多時段，還要充分考慮多運行方式，確定補償裝置的地點、容量和投切時間，扣除補償投資后的凈收益，使得損耗電能減少的收益最大，而年運行費用與投資等年值之和最小。總之，電力系統的無功優化的基本思路，就是在滿足電力系統無功負荷的需求下，根據電力系統的有功負荷、有功電源，科學分析有功潮流分布，明確控制變量，如發電機端電壓幅值、無功補償電源容量，合理設置可調變壓器的分接頭位置，應用優化技術和人工智能技術，狀態變量要以發電機無功出力、負荷節點電壓幅值和支路輸送功率為主，獲得無功補償點和最佳補償容量，使電力系統安全、經濟地向用戶供電。
電力系統無功功率優化的作用主要有以下幾點：
[1] 提高系統的功率因數，提高設備利用率，降低設備所需要容量，減少線路及設備損耗，節約電能。
（2）提高并穩定受電端及電網的電壓，提高電能質量。在長距離線路中安裝合適的裝置，可以改變輸電線路的穩定性，提高輸電能力。
（3）三相負載不平衡的場所，通過適當的無功功率補償，可以對三相負載起到平衡作用。
（4）增加變壓器、發電機、供電線路等的備用量。
（5）減少配電變壓器的安裝容量、減少基本電費、節約電費。
3 優化配變電無功補償的策略
3.1 無功優化的一般模型
無功優化作為一個最優潮流的子問題，可以表示為一個同時具有連續變量和離散變量以及等式和不等式約束的非線性規劃問題，其一般模型由如下部分組成：
3.2 無功優化目標函數
從數學角度而言，無功優化要尋找控制變量的一組設定值，使電力系統在依存變量不越限的前提下達到目標函數最優的運行狀態。常見的無功優化模型的目標函數主要有：
（1）系統網損最小
電力系統網損最小是電力系統無功優化最常見的目標函數之一，如下式：
式中，n為支路數，Gk （i，j）是以節點i和節點j為首末端節點的第k條支路的電導。
（2）儲備最大化
基于安全性方面的考慮，無功優化的目標函數也可以是最大化發電機的無功儲備，即最小化發電機的無功出力，從而為電力系統在緊急情況下提供足夠的無功出力，保證系統的安全穩定運行。如下式所示：
（3）小化各約束的總越限量
即越限約束的總數最小化，如下式所示，一般此類模型用于無功電壓的修正控制。式中， Q為第 k 臺發電機的無功出力nv為額定無功容量， hK為越限約束，WK為hk的權重，用于考慮不同約束的重要性差異。
（4）最優化無功電壓運行質量
用以對應于電網電壓質量目標要求較高的無功優化環境。文獻中將最小化各重要節點的電壓或線路的無功潮流與相應設定值的偏差作為目標函數，如下式所示。式中 為重要節點（或線路）的數目 、 和 分別為節點 k 的電壓（或線路 k 的無功潮流）的實際值、設定值和最大允許偏差。
（5）最優化控制設備動作量
對于實際電力系統環境，有時對設備操作數以及操作成本有一定的要求，此時對應于最優化設備動作的數學模型應運而生。主要包括最小化控制設備動作量的某種求和，如將最小化控制設備動作量的加權平方和作為目標函數，如下式所示。式中 為控制設備的數目； 為第 k 個控制設備的動作量；權系數 可以用來區分設備的動作優先級， 越大，優先級越低。
（6）多目標無功優化
多目標的引入使無功優化模型更加復雜，不同種類的目標函數往往相互沖突，為優化算法帶來很大的困難。近年來無功優化領域研究的重點，是利用整體親和力順序，基于進化算法的方法，尋找帕累托最優解，從而達到無功優化的目的。
4 無功功率的動態補償
以改善電壓調整的基本功能為例，簡要介紹無功功率的動態補償。下圖為系統、負載和補償器的單相等效電路圖。
其中，U為系統電壓，R和X為系統電阻和電抗。假定負載變化很小，故有 ，則假定R《X，反映系統電壓與無功規律變化的特性曲線如下圖中的實線所示：
系統的特性曲線可近似用下式表示
式中： —無功功率為零時的系統電壓； —系統短路容量。由上式可見，無功功率的變化將引起系統電壓成比例的變化。投入補償器后，系統供給的無功功率為負載和補償器無功功率之和，即
因此，當負載無功功率 變化時，如果補償器的無功功率總 能彌補的 變化，從而使Q維持不變，即 ，則 也將為0，供電電壓保持恒定。這就是對無功功率進行動態補償的原理。
5 結語
綜上所述，隨著科技的快速發展，為了適應新形勢下的要求，電力企業要改進傳統的低壓補償技術，全面的治理與監控用戶電網，確保配電網的運行電壓和無功功率具有正常水平，使其更好地滿足用戶的用電需求，滿足正常電壓水平下的無功需求，實現無功功率的就地平衡，從而改善電壓質量，減少電網損耗，確保了電網運行的穩定性與安全。
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關鍵詞：無功優化 ；無功補償 ；非線性 ；網損電壓質量 ； 無功功率
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
中圖分類號： TM7文獻標識碼：A文章編號：
前言
眾所周知，電力網在運行時，電源供給的無功功率是電能轉換為其他形式能的前提，它為電能的輸送、轉換創造了條件。沒有它，變壓器就不能變壓與輸送電能，沒有它，電動機的旋轉磁場就建立不起來，電動機就無法轉動。為此，我們根據用電設備消耗無功的多少，在負荷較集中、無功消耗較多的地點增設了無功電源點，使無功的需求量就地得到解決，這樣不但減少了無功傳輸過程中造成的能量損耗和電壓降落，而且提高了供用電雙方和社會的經濟效益，可謂一舉兩得。本文主要從以下內容簡述1：無功補償技術作用；2：無功功率補償裝置；3：無功優化和補償的原則和類型；4：以及無功補償帶來的經濟效益。
1.無功功率補償的作用1.1、改善功率因數：根據國家水電部,物價局頒布的“功率因數調整電費辦法”規定三種功率因數標準值，為此我們改善無功，提高功率因數。
(1)高壓供電的用電單位,功率因數為0.9以上。(2)低壓供電的用電單位,功率因數為0.85以上。(3)低壓供電的農業用戶,功率因數為0.8以上。
1.2、降低系統的能耗：
設R為線路電阻,ΔP為原線路損耗,ΔP為功率因數提高后線路損耗,則線損減少
比原來損失減少的百分數為式中,
補償后,為分析方便,可認為U≈U,則由（2）式知，
當功率因數從0.8提高至0.9時,通過上式計算,可求得有功損耗降低17%左右。在輸送功率P= 3UIcosφ不變情況下,cosφ提高,I相對降低,設為補償前變壓器的電流,為補償后變壓器的電流,銅耗分別為,;銅耗與電流的平方成反比,即
由于P=P,認為U≈U時,即 可知,功率因數從0.8提高至0.9時,銅耗相當于原來的80%。1.3、減少了線路的壓降由U = （PR + QX）/U知，當補償無功Q后，使Q減少，線路電壓降明顯減少。從另一個方面考慮，由于功率因素的提高，線路傳送電流小了,系統的線路電壓損失相應減小,有利于系統電壓的穩定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高),有利于大電機起動。
2.無功功率補償裝置及無功補償中存在問題
近年來,隨著國民經濟的跨越式發展,電力行業也得到快速發展,特別是電網建設,負荷的快速增長對無功的需求也大幅上升,也使電網中無功功率不平衡,導致無功功率大量的存在。
2.1在實際的無功補償工作中也存在一些問題:2.1.1補償方式問題:目前很多電力部門對無功補償的出發點就地補償,不向系統倒送無功,即只注意補償功率因素,不是立足于降低系統網的損耗。2.1.2.諧波問題:電容器具有一定的抗諧波能力,但諧波含量過大時會對電容器的壽命產生影響,甚至造成電容器的過早損壞;并且由于電容器對諧波有放大作用,因而使系統的諧波干擾更嚴重。2.1.3.無功倒送問題:無功倒送在電力系統中是不允許的,特別是在負荷低谷時,無功倒送造成電壓偏高。2.1.4.電壓調節方式的補償設備帶來的問題:有些無功補償設備是依據電壓來確定無功投切量的,線路電壓的波動主要由無功量變化引起的,但線路的電壓水平是由系統情況決定的,這就可能出現無功過補或欠補。2.2目前,我國電力系統無功功率補償主要采用以下幾種方式:2.2.1.同步調相機:同步調相機屬于早期無功補償裝置的典型代表,它雖能進行動態補償,但響應慢,運行維護復雜,多為高壓側集中補償,目前很少使用。2.2.2.并補裝置:并聯電容器是無功補償領域中應用最廣泛的無功補償裝置,但電容補償只能補償固定的無功,盡管采用電容分組投切相比固定電容器補償方式能更有效適應負載無功的動態變化,但是電容器補償方式仍然屬于一種有級的無功調節,不能實現無功的平滑無級的調節。2.2.3.串聯電抗器:目前所用電抗器的容量是固定的,除吸收系統容性負荷外,用以抑制過電壓。但主要是抑制諧波，當諧波5次以上時，電抗率需取4%-6%，當需抑制諧波3次以上，電抗率需取13%。以達到抑制諧波要求。
2.2.4.基于智能控制策略的晶閘管投切電容器(TSC)補償裝置將微處理器用于TSC,可以完成復雜的檢測和控制任務,從而使動態補償無功功率成為可能。TSC補償裝置操作無涌流,跟蹤響應快,并具有各種保護功能,值得大力推廣。2.2.5.靜止無功發生器(SVG)靜止無功發生器(SVG)又稱靜止同步補償器(STATCOM),是采用GTO構成的自換相變流器,通過電壓電源逆變技術提供超前和滯后的無功,進行無功補償,若控制方法得當,SVG在補償無功功率的同時還可以對諧波電流進行補償。
3 無功優化和補償的原則和類型
3.1無功優化和補償的原則
全面規劃，合理布局，分級補償，就地平衡，具體內容如下。
總體平衡與局部平衡相結合，既要滿足全網的總無功平衡，又要滿足分線、分站的無功平衡。
其一，集中補償與分散補償相結合，以分散補償為主，這就要求在負荷集中的地方進行補償，既要在變電站進行大容量集中補償，又要在配電線路、配電變壓器和用電設備處進行分散補償，目的是做到無功就地平衡，減少其長距離輸送。
其次，要確定合適的補償點。無功負荷補償點一般按以下原則進行確定：
1)根據網絡結構的特點，選擇幾個中樞點以實現對其他節點電壓的控制；
2)根據無功就地平衡原則，選擇無功負荷較大的節點。
3)無功分層平衡，即避免不同電壓等級的無功相互流動，以提高系統運行的經濟性。
4)網絡中無功補償度不應低于部頒標準0.7的規定。
3.2 根據補償原則，確定無功補償容量
按照上述的基本原則，根據無功在電力系統中的去向，確定幾種主要的補償方式及其容量。
變電站高壓集中補償：這種補償是在變電站10（6）kV母線上集中裝設高壓并聯電容器組，用以補償主變的空載無功損耗和線路漏補的無功功率。目前，在農網上，除了大宗用戶外，縣局基本上采用這種補償。比如：某縣各變電站在未進行人工補償以前cosφ= 0.85，根據功率因數（0.85）調整電費標準，每月罰款為月總電費的2.5%，經過各站裝設了電容器補償后，平均cosφ=0.9，每月電費減少0.5%，一年下來，功率因數節約電費約為60萬元，為企業增加了效益。
隨線補償：將電容器分散安裝在高壓配電線路上，主要補償線路上的無功消耗，還可以提高線路末端電壓，改善電壓質量。其補償容量一般遵循"三分之二"原則，即補償容量為無功負荷的三分之二，而電壓降為U = （PR + QX）/Ue。
例1：一條10kV線路，長為5km，導線型號LGJ-70，其中g = 0.46W/km，X0 = 0.411Ω/km，所帶負荷200 + j150，在線路末端補償QC= 100kvar，求線路損耗和電壓降。
①求線路上的損耗
補償前：P1 = 3×I2R = 3×（2002 + 1502）/102×5×0.46 = 4313W。
補償后：P2 = 3×I2R = 3×[2002 +（150 - 100）2]/102×5×0.46 = 2933W。
則一年少損失電量：A = (P1 - P2)T×10-3 = （4313 - 2933）×365×24×10-3 = 12089kWh。
②求電壓降
補償前：U = （PR + QX）/U = （200×0.46×5 + 150×0.411×5）/10 = 77V。
補償后：U = （PR + QX）/U = [200×0.46×5 + （150 - 100）×0.411×5] /10 = 56V。
所以補償后電壓由9.92kV提高到9.94kV，改善了電壓質量。
以上兩個算例，充分說明了，補償帶來的經濟效益，以及對國家電網穩定起的作用，對節能減排做的貢獻。
3.3 隨器補償
將電容器安裝在配電變壓器低壓側，主要補償配電變壓器的空載無功功率和漏磁無功功率。一般情況下，農網配變負載率較低，輕載或空載時，無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，因此配變無功補償容量不易超過其空載無功，否則，在配變接近空載時可能造成過補償，所以應按式Qb ≤ I0%Se/100(其中：I0%是空載電流百分數，從手冊中可查出，Se是變壓器的額定容量)，但對于工業用戶的變壓器補償，因其負荷率高，補償時應從提高變壓器出力的角度考慮。
例2：某縣良種場有一臺變壓器Se = 80kVA，cosφ= 0.8，帶一抽水用電動機Pe = 75kW，P = Se×cosφ = 80×0.8 = 64kW < 75kW，可見變壓器處于超載運行，若提高cosφ的方法提高變壓器出力，設擬增cosφ = 0.95，則P = 0.95×80 = 76kW > 75kW，由公式Qb = P×tgφ可知，應補償無功Qb = 25kvar。
這個算例告訴我們，補償無功，提高功率因素，對有功的貢獻，可以提高變壓器的承擔負荷的能力，節約能源。3.4 隨電動機補償
將電容器直接并聯在電動機上，用以補償電動機的無功消耗。據運行統計，縣級農網中約有60%的無功功率消耗在電動機上，因此，搞好電動機的無功補償，使其無功就地平衡，既能減少配電線路的損耗，同時還可以提高電動機的出力。一般對7.5kW以上電動機進行補償時，確定容量應按QC ≤ 3UeI0。另外，對于排灌所帶機械負荷較大的電動機，補償容量可適當加大，大于電動機的空載無功，但要小于額定無功負荷，即Q0 ≤ QC ≤ Qe。
例3：涉縣自來水公司，一條線路長1km，導線型號LGJ-70，其中g = 0.46W/km，X0=0.411Ω/km，帶一抽水用電動機Pe = 95kW，實用負荷為100 + j60，由于長期超載，在電動機上補償無功QC = 30kvar，求補償前后線路的損耗和電動機的出力。
視在功率S=（1002+602）1/2= 116.26kVA
①求線路上的損耗
補償前：P1 = 3×I2R = （1002 + 602）/0.382×1×0.46 = 43.32kW。
補償后：P1 = 3×I2R = [1002 + （60 - 30）2]/0.382×1×0.46 = 34.72kW。
P1 - P2 = 43.32 - 34.72 = 8.6 kW，則一年少損失電量8.6×24×365 = 75.33MWh。
②求電動機出力
補償前：PN = 95kW < 100kW，電動機處于超載運行。
補償后：PN = 112kW > 95kW，電動機運行正常，提高了電動機的出力。
3.5 低壓集中補償
在低壓母線上裝設自動投切的并聯電容器成套裝置主要補償變壓器本身及以上輸電線路的無功功率損耗，而在配電線路上產生的損耗并未減少，因此，補償不宜過大，否則變壓器輕載或空載運行時，將造成過補償，補償容量應以變壓器額定容量的30%至40%確定，即：Qb = （0.3 - 0.4）SN，或從提高功率因數的角度考慮Qb = P（tgφ1 - tgφ2），其中tgφ1 、tgφ2是補償前后功率因數角的正切值。
4 補償后帶來的經濟效益
從電壓質量上來說，如例1，末端電壓由9.92kV提高到9.94kV，保證了產品質量，給用戶帶來了直接經濟效益。
從降損節能上來說，降低了電能損耗，減少了電費的支出，同樣給用戶帶來經濟效益。如例3，年節能7.533萬kWh，按電價0.5857元/kWh，年節約電費7.533×0.5857=4.4萬元。
從提高變壓器的處理上來說，由于減少了無功電流，所以提高了變壓器的出力。如例2，良種場若不是進行無功補償，變壓器長期處于超載運行，會因長期過熱而燒壞變壓器，而新安裝一臺變壓器（100kVA），需投資1.3萬元，但經過補償，只需要投資近1000元就解決了變壓器超載運行的問題，給良種場增創了1.2萬元的經濟效益。
結語
總之，無功補償不僅能改善農網功率因數和電壓質量，而且可以使無功負荷就地平衡，提高農網的經濟運行水平，同時降低電費支出，減輕工農業生產的負擔，所以進行無功補償是利國利民的好事，我們應下決心去抓，真正讓用戶得到實惠。
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關鍵詞：電壓 無功功率 無功功率補償裝置 電容器
中圖分類號：TM451
力系統的電壓隨著負荷、發電能力的變化而不斷變化。如電壓的變動大，不僅將影響到用戶的各種電氣設備的正常使用或壽命等，還將影響到裝設于電力系統的各種電氣設備的絕緣設計，使系統的穩定運行、高效率運行造成障礙。所以為了發揮聯接于電力系統中的所有電氣設備、電力設備的正常功能，求得系統的穩定、高效率運行，必須進行電壓、無功功率控制。
一、傳統的無功補償裝置
1、為了保證系統母線電壓恒定，要改變無功補償的容量，只要通過投入一組或幾組電容器組，即改變接入系統的電容值。國內目前的變電站無功補償設備通常采用手動方式投切電容器，一般是一段母線投一組電容器，而且，電容器的容量都較大，當電容器的補償容量大于變電站的無功缺額時，投入電容器就會出現過補，而不投又會欠補。
傳統補償設備存在主要問題：
（l）單組補償容量大，無功補償不細。
（2）經常出現過補與欠補，經常處于設備閑置狀態，設備利用率低，無功補償效果不理想，浪費投資。
（3）在投切電容器組時，存在較大的涌流及操作過電壓，容易造成開關和電容器的損壞。
2、分組自動投切無功補償裝置
后來人們為了滿足多級補償的要求，分組自動投切無功補償裝置，通常的做法是把一個較大容量電容器組拆分為多個小容量的電容器組，投切開關選用真空接觸器，一般接觸器的電氣壽命可達10萬次，可滿足頻繁操作的需要。
存在缺點：
（l）拆分的組數越多，需要的真空接觸器、電抗器、放電線圈越多，造價高、占地面積大，所以，一般在設計時，最多拆分成四組，而且電抗器多為干式鐵心電抗器，只能戶內布置。
（2）這種補償方式，只是在一定程度上細化了補償容量，還是通過開關的動作來改變接入系統的電容值，不能較好解決無功精細補償問題。
上述兩種無功補償裝置，不管是靠斷路器投切大電容器組，還是靠接觸器分組投切小電容器組，都是通過開關的分合來改變接入系統的電容值，必然存在投切涌流大和操作過電壓等問題，裝置可靠性低，特別是開關和電容器等部件故障率高。還存在無功過補與無功欠補問題。
二、調壓式無功變電站無功自動補償裝置
根據電工學原理，電容器組的輸出無功功率與電容器組的電容值成正比，與電容器組的端電壓的平方成正比，即Q=wCU2。調壓式無功變電站無功自動補償裝置就是根據電容器組的輸出無功與電容器組的端電壓的平方成正比研制而成。
1、該裝置具有如下特點：
（1）無功補償級數多，補償精細，電容器組利用率高。假設變電站每段母線各安裝一套該裝置，在變電站分列運行時，可分多級進行補償。這對于傳統的無功補償裝置幾乎是不可能實現的。
（2）采用自耦式有載調壓器，無功功率補償調節過程電容器組不斷電，調壓器每檔之間只有幾百伏，調節過程無過電壓和涌流問題。
（3）電容器長期工作在額定電壓之下，流過電容器的電流也小于額定電流，且無涌流和過電壓沖擊，使電容器壽命長，成套裝置可靠性高。
（4）如果變電站供電負荷的諧波電流很小，還可以去掉電抗器，調壓器自身的漏抗可以抑制成套裝置在斷路器投入時的合閘涌流。
（5）元件數少，電抗器可采用干式空芯電抗器（戶外放置），也可采用干式鐵芯電抗器（戶內放置）。
（6）適合老站改造。用于老站改造時，該裝置只是在傳統無功補償裝置的斷路器和電容器組之間串聯了一套調壓器，所以原有斷路器、電抗器、電容器、放電線圈等都可以繼續使用。
（7）非常適合高電壓等級（6kV、10kV、35kV）下的分級無功補償。35kV可頻繁操作的開關價格高、體積大，用該裝置可避免這些問題。
三、安裝調壓式無功自動補償裝置后產生的效益
安裝調壓式無功自動補償裝置后產生的效益主要體現在以下幾個方面：
第一：穩定系統電壓，減少主變分接頭動作頻率。
調壓式無功自動補償裝置設計原則是先考慮電壓的合格，后考慮無功的合格，在調節之前，將主變分接頭保持在合適位置，即將電壓基準設定在適當的合格范圍內，當負荷增加導致電壓低于合格標準時，自動逐級增大無功量輸出，抬高母線電壓到合格范圍；當負荷減小母線電壓高于合格標準時，減小無功輸出量將母線電壓降低到合格范圍；當電壓處于合格范圍內時，根據無功缺額滿足功率因數要求。
第二：延長系統及用戶設備使用壽命，保持電容器較高的使用率。
調壓式無功自動補償裝置的控制原理是把一組大容量無功補償電容器并接在一臺可有載調壓的自藕變壓器的輸出側，自藕變壓器的一次側接在電容開關柜的下方，通過對變壓器多個檔位的調節，改變電容器上的電壓，從而改變無功量。由于電容切換是通過有載調壓方式，電容器在多個檔之間不會出現斷電的過程，電壓調節過程中通過過渡電阻實現過渡，電壓切換時電容器不脫開網絡，不存在由于電源相位形成的電壓疊加問題，調節過程中不會對補償系統和電網及其他電器產生沖擊。并且電容大部分時間工作在較低電壓，可以保證電容器安全，大大延長其使用壽命。
調壓分接開關，機械壽命長，切換動作速度快，滿足頻繁快速投切要求。調壓裝置在高壓無功補償自動控制裝置的控制下根據系統感性無功的變化，動態調節電容器兩端的電壓，通過特種調壓變壓器實現動態無功的饋送。由計算機構成的高壓無功補償自動控制裝置，通過實時采集電網的電壓、電流、功率因數，分析負荷的變化趨勢、系統無功功率、系統諧波含量、電壓波動情況等，利用模糊控制技術調節有載分接開關，實現動態優化補償，并達到無功補償容量隨系統負荷無功容量的變化自動跟蹤的目的。
第三：實現變電站的無人值守，節約人力資源。
調壓式無功自動補償裝置采用全自動控制，設備投切、容量變換完全由控制器自動控制，不需要再通過人為的投切電容器控制，節約人力資源。
第四：補償較為精細，降低系統損耗。
1、線路的損耗減少：
線損和電流的平方成正比，輸電線上的電流越大，線損就越大，如果我們在不改變電網輸送能力的前提下，提高電網的功率因數，就能夠有效的減小輸電線上的電流大小，也就能有效減小線損。
2、變壓器損耗減少：
無功電流流過變壓器時，由于變壓器自身的阻抗特性會產生有功損耗。同樣投入使用SVQR設備后，可實現無功的就地補償，流過變壓器的電流減少，變壓器的損耗也相應減少。
【關鍵詞】井下供電系統；SVC無功補償；TCR
1.礦山井下供電系統進行無功功率補償的原因
在礦山井下供電系統中大量使用非線性電力負荷，如大功率變壓器、電動機、整流設備、變頻調速設備以及以電力電子器件為核心的電氣設備，這些感性負荷在其運行過程中不僅會消耗大量無功功率，降低功率因數，同時還會產生高次諧波電流，造成供電質量下降，并影響供電系統供電可靠性。
另一方面無功電流的增大還會促使供電線路、用電設備絕緣的加速老化，最終造成供電設備的漏電和短路故障的發生。
2.功率因數與無功功率補償概念
2.1 功率因數
礦山井下供電系統中電動機、變壓器等感性負載，在運行過程中電壓和電流相量間存在著一個相位差，此相位角的余弦cosφ即是通常所說的功率因數，也是供電系統運行有功功率與視在功率間的比值，即cosφ=P/S。功率因數是衡量電力用戶用電設備合理使用狀況、供電電能質量、電能利用效益以及用電管理水平的重要技術和經濟指標。
2.2 無功功率補償
把具有容性負荷的電氣裝置與具有感性負荷的電氣裝置聯接于同一個供電網絡中，當容性裝置釋放能量時，感性負荷吸收能量；而感性負荷釋放能量時，容性裝置也吸收能量，即通過容性和感性裝置的合理搭配，實現能量在裝置間的相互轉換，實現感性負荷在運行過程中所吸收的無功容量由容性裝置輸出的無功功率進行補償，以確保供電系統平衡關系。
3.傳統的無功功率補償方式
傳統的無功功率補償是在供電系統中固定安裝或自動投切方式接入并聯電容器等容性設備。這種無功功率補償方式屬于靜態無功補償方式，其結構簡單，這種補償方式在負荷較為平穩的供電系統中廣泛的應用。但是對于礦山井下供電系統中其改善無功功率的作用非常有限，首先在礦山供電系統中用電負荷隨著采掘面地質條件的不同，負荷變化很快，而并聯補償電容器組，需待放電完全后才能再次投入，至少需要數十秒以上，所以這種無功補償響應時間較長。其次在井下供電系統中無功功率的產生是不斷變化的，而固定投切的并聯補償電容器組其補償能力是固定不變的，無法平滑線性調節無功輸出。第三由于井下地質條件的不同，三相供電系統會出現負載的不平衡現象，即負載電流的偏移，而并聯補償電容器組是三相完全平衡的，這種無功補償無法解決和改善井下供電系統的不平衡度。
4.新型TCR型SVC無功補償
4.1 TCR型SVC無功補償工作原理
TCR型SVC無功補償裝置主要由無源濾波器FC和晶閘管控制電抗器TCR共同組成。諧波濾波回路的主要工作原理為：當LC調諧于高次特征諧波頻率，進而形成高次諧波電流的短路通道，達到諧波濾波抑制效果；對于基波而言，LC回路則會對供電系統提供一定容量的容性無功進行補償，進而起到無功功率動態補償作用。當LC回路在空負荷運行工況下，會出現嚴重過補償問題，因此，采用一個可調電抗（電感）來產生與LC回路產生容性功率相匹配的感性無功功率，從而抵消容性無功功率對供電系統的沖擊作用，確保供電系統運行穩定。TCR型SVC無功補償裝置由3組反向并聯的晶閘管閥、3組并聯電抗器、以及調節控制器3部分共同組成，其工作原理是：利用調節控制器自動跟蹤供電系統中負荷波動情況，然后自動形成調控策略發出與沖擊負荷相匹配的PTCR觸發脈沖，通過觸發脈沖改變晶閘管觸發角，實現改變電抗器的電流量，進而對供電系統實現動態平滑無功功率補償功能。
4.2 TCR型SVC無功補償的特性
4.2.1響應速度
由于TCR型SVC設備采用動態補償方式，由觸發脈沖信號控制晶閘管電抗器，同時SVC設備自身的專用算法及DSP控制芯片等專有技術， SVC設備從脈沖信號產生到晶閘管的補償動作響應時間小于10ms。 4.2.2諧波的治理 TCR型SVC設備中LC調諧于高次特征諧波頻率，進而形成高次諧波電流的短路通道，達到諧波濾波抑制效果，因此SVC設備可以對有效的治理負載產生的諧波。 4.2.3三相不平衡的治理 TCR型SVC設備采用STEINMETZ理論，當電網中三相負荷不平衡時，將不對稱的電流進行分解，通過改變電抗器的電流量，產生正序和負序電流，這當中的負序電流可以起到保護由電力系統中起動元件和自動裝置的負電流產生的誤動作。同時SVC設備還具有良好的分相調節能力，抑制負序電流達70%以上。
4.2.4 設備損耗
由于SVC設備直接安裝在高壓側，工作靠脈沖信號觸發。其工作電流小，其自身的平均損耗為設備補償容量的0.2%～0.3%，這相對于傳統固定電容組的補償模式要節能的多。 4.2.5 調節特性 TCR型SVC通過調節晶閘管的觸發角來改變TCR的無功輸出，其控制精度可以小于0.1電角度，所以可以得到線性平滑的無功輸出。
5.低壓無功功率的補償
上面我們對供電系統的高壓無功功率補償做了闡述，但是礦山井下電動作業設備也許要進行無功功率補償，對于低壓無功功率補償一般采用就地補償，將單臺或多臺低壓電容器組與用電設備并連，通過控制、保護裝置與電機同時投切。隨機吸收電感性設備的無功能量，轉換成有功能量反送回電感設備。這樣從源頭上轉化了無功能量，能夠減少大量的線路損耗能量，提高配變利用率，降低了視在功率。
6.結束語
礦山企業作為傳統的電力消耗大戶，面對我國節能減排重大國策時，礦山企業通過正確選擇礦山井下供電系統的無功補償裝置和技術，不僅可以提高礦井供電系統可靠性和電能利用率，也可以促進礦山企業技術進步，提高和改善自身運營社會經濟效益。我們通過對傳統靜態無功補償與TCR型SVC設備無功補償裝置等比較，并就TCR型SVC設備無功補償的各項性能進行分析，爭取為為礦山供電系統無功功率補償和諧波治理探索出一條成功之路。
關鍵詞：無功功率；補償裝置；技術降損
中圖分類號：TM73文獻標識碼：A文章編號：1009-0118（2013）01-0277-01
一、國內外研究動態
隨著現代工業和電力企業的不斷發展，電能傳輸的距離和容量日益增大，世界各國工業用戶對電能質量的要求變得越來越高?？墒?，各大企業廣泛采用異步電動機和變壓器，使得系統功率因數變低，電壓波動加大，因此無論從提高輸電網的傳輸能力，降低損耗，提高系統穩定性，還是從提高供電質量的角度，都需要大量的無功補償裝置。
長期以來，在我國，由于電力用戶功率因數低，又存在大批沖擊性、波動性負載，導致大量無功功率在低壓配電網內傳輸，使線損率增大。農電電網（我國將10kV及其以下電網劃規農電網管理）的負荷多是小容量的異步電動機，配套又不盡合理，功率因數較低，因而影響了發電機的有功輸出，使發電機效率低、成本高，降低了輸電、變電設備的供電能力，增大了線路上的電壓損失，使電壓質量低劣，電能損失增加，據統計農電網損失約有60%是屬于10kV及以下的配電網的，所以提高農電網的功率因數有很大的經濟意義。
我國在總體線損率水平的下降得益于輸電主網架結構的優化以及自動化水平的提高。特別是特高壓電網的建設，解決了長距離輸電，損失較高的問題，有力的支持了降損工作。但是，我國目前的配電網線損水平滯后于主網。主要原因是存在配網網架結構薄弱、設施老化、供電半徑過長等問題。在配網線損管理中，由于電網結構不盡合理、經濟運行水平不高、高損老舊設備較多，經濟性矛盾日益突出。為此，我國仍需在技術上充分利用配電設備，通過優選變壓器及電力線路經濟運行方式和負載經濟調配及變壓器與供電線路運行位置的優化組合等技術措施，從而最大限度地降低變壓器及供電線路的有功損耗和無功損耗；在管理上推進配電網線損的承包考核，落實線損責任；通過技術和管理兩個方面繼續推進配電網的降損工作。
目前電力低壓系統電網諧波嚴重、造成電氣設備、自控設備、儀器儀表設備工作不穩定，而需要補償系統的無功功率，改善電網質量，因此，增加動態無功補償裝置容量，減少無功傳輸，是配電網的一項重要節電措施。
二、本文研究內容
（一）從各個角度闡述了無功功率補償裝置對于線損管理的重要性，認真分析了無功功率補償裝置和線損管理的現狀。無功功率補償裝置和線損管理的現狀是：無功補償作為電網安全、經濟運行的一個重要手段，一直受到高度的重視。它對提高系統電壓水平，降低線路損耗，改善電廠功率因數，增強系統穩定起著十分重要的作用。無功補償由于可以有效地提高電壓，減少了線路上的無功流動，降損效果明顯，尤其是在低壓配電網絡中，無功補償裝置的降損效果非常明顯。線損率是指線損電量占供電量的百分數，它是供電局的一個重要考核指標，是國家對供用電部門考核的一項重要內容。在統計線損電量中，有一部分是電能在輸、變、配過程中不可避免的，其數值由相應時段內運行參數和設備參數決定。如輸電線路、變壓器繞組、電容器的絕緣介質損耗等，這部份損耗電量習慣稱“技術線損電量”。無功補償主要降低電力系統中的技術線損部分。
（二）查閱了大量的相關資料，分析了我國電網的運行狀況，從什么是電力系統一種重要的優選無功電源、并聯電容器的優缺點和存在的隱患等方面分析了無功補償的技術現狀、并具體闡述了采用新型無功補償技術設備的意義。
（三）研究分析了采用無功補償設備的重要性和如何發揮供電系統中無功補償設備的最佳補償效益。根據系統無功損耗產生的原因、系統無功特性、分配及補償原則的要求，對無功補償中現存的問題提出一些看法，并探討相應的改進措施。
（四）結合實踐研究分析了自動無功率補償裝置的運行原理，并分析了采用三相分別采樣和補償，控制電路采用微機對電路實施模糊控制（Fuzzy Control）方案優化的優缺點，同時闡述了動態響應時間、補償后功率因數、調節方式、保護功能等主要技術指標和控制方式，并聯系實際分析了采用自動投切無功補償箱的用途。
三、研究方案及難點
（一）研究方案
1、查找相關資料和文獻，分析采用無功功率補償裝置對技術降損的影響。
2、研究分析采用無功補償設備的重要性和如何發揮供電系統中無功補償設備的最佳補償效益。
3、根據系統無功損耗產生的原因、系統無功特性、分配及補償原則的要求，對無功補償中現存的問題提出看法，并探討相應的改進措施。
4、結合實踐研究分析了自動無功率補償裝置的運行原理，分析采用三相分別采樣和補償，控制電路采用微機對電路實施模糊控制（Fuzzy Control）方案優化的優缺點。
（二）特點
1、理論聯系實際，通過無功功率補償裝置的現場運行情況，具體闡述安裝無功功率補償裝置的合理性以及對線損率產生的作用和影響。
2、通過無功功率補償裝置的理論研究，結合唐山供電公司的配網運行情況，具體分析了采用無功功率補償裝置產生的經濟效益。
（三）難點
1、無功功率補償裝置的約束較多，沖擊負荷閃變、控制方式、補償對象信號的檢測方式、反應方式等問題會影響到無功功率補償裝置的正常運行，需要在選擇是否采用無功功率補償裝置時全面考慮。
2、技術線損的方式多種多樣，選擇具體方式有一定的困難，需要詳細的現場勘察和市場需求分析工作。
3、通過分析采用三相分別采樣和補償，控制電路采用微機對電路實施模糊控制（Fuzzy Control）方案優化的優缺點來具體選擇補償方式，如何有效地共享和利用現有的資源，避免重復的項目開發工作，一直是困擾在企業的技術降損的一個因素。
四、預期成果
該課題的研究目標是，運用無功功率補償裝置，建立最經濟的、最有效的降損方式，充分利用供電企業配電網現有資源、現有設備，并結合復雜的現場情況，進行唐山供電公司全面技術降損，并以無功功率補償為技術支撐，推行全新的降低線損模式，實現降損增效的目標。
參考文獻：
[摘 要] 本文依據在線監測的技術數據，從理論上分析同步發電機無功功率擺動的原因，闡述了引起機組無功功率擺動的主要因素及處理措施。
[關鍵詞] 同步發電機 無功功率擺動 勵磁系統
1.概述
山西鋁廠熱電分廠共有六臺汽輪發電機，額定電壓為6.3kV，額定容量分別為一期12MW三臺; 二期25MW三臺。從1996年—2002年3#、4#、5#、6#機組多次出現發電機無功功率自然擺動，其最大擺幅8Mvar，給生產的組織和調整帶來了很大的影響，為此通過多次的試驗和分析，查找到了其無功擺動的原因，并提出了對發電機勵磁系統改進的措施。
為分析機組無功功率自然擺動的原因，于2002年2月7日0點到24點，對5#、6#機組實施無功功率的24小時在線監測，其監測數據如表1、表2。
表1 5#機組監測數據
時間
【關鍵詞】電壓無功功率；自動控制；策略分析
電壓是電能的主要質量指標之一，對電流系統的安全經濟運行，保證用戶安全生產和產品質量以及電氣設備的安全和壽命具有重要影響。如同頻率與有功功率的發、供、用電平衡密切相關一樣，電網中的電壓水平與電網中的無功功率發供用平衡密切相關，而且與有功功率可以在全網內平衡不同，無功功率只有在分層、分區、分散合理平衡的基礎上，才能實現電網的電壓合理分布。城市是電力負荷集中地區，隨著電網結構的日趨復雜，城市用電，經濟增長及電流設備安全運行對電壓質量的要求日益提高，而且無功功率是影響電壓質量的一個重要因素。因此，電網電壓質量與無功功率控制是現代電網運行，管理的重要組成部分，也是城網改造的主要內容。
1.九區調節原理
軟件實現電壓無功綜合控制的基本方法是采用9區圖控制策略。它是根據變電站當前的運行方式，利用實時監測的電壓和無功（或功率因數）兩個判別量構成變電站綜合自動控制策略，綜合邏輯判據是基于給出的電壓和無功的上下限特性，把電壓和無功平面分割成9個控制區.各個區域對應不同的控制策略，根據監測的實時電壓、無功，判定當前變電站運行在哪個控制區，再根據相應的控制策略對分接頭和電容器組進行控制，以實現實時無功補償，優化無功潮流分布，提高全網各節點電壓合格率，減少網損，從而取得較好的經濟效益。
2.十七區圖調節原理
2.1十七區劃分
十七區圖控制算法是在九區圖控制算法基礎上的一種改進算法，采用基于十七區間的原理能有效防止振蕩動作。每個區域都有優先策略與備用策略，如果優先策略不能實現就執行備用策略。
2.2分析
傳統的九區圖法控制策略是按照固定的電壓和無功（或變電站進線端功率因素）上下限將電壓——無功平面劃分為九個區域。傳統的九區圖法存在的一些問題是：控制策略是基于固定的電壓無功上下限而未考慮無功調節對電壓的影響及其相互協調關系；用于運算分析的信息有分散性、隨機性的特點、這就造成了控制決策的盲目性和不確定性，實際表現為設備頻繁調節。
十七區圖控制方法是進一步細分九區，將容易產生振蕩的臨界區域劃分出來，采取單獨的控制策略控制、例如，2—1區，寬度為變壓器分接頭調一擋降壓產生的無功變化量，如果實時工作點處于以區域，電壓越上限，根據傳統的九區圖應該調變壓器分接頭降壓，但又會引起無功越下限，而根據十七區圖則應該切電容器，降低電壓，無功增加，所以不會引起無功越下限，又如4—3區。寬度為投切—組電容器引起的電壓變化量，如果實時工作點處于該區域，無功越下限，根據傳統的九區圖應該切電容器來增加無功，但又會引起電壓越下限，而十七區圖則應該調分接頭升壓，無功同時增加，所以不會引起電壓越下限。其他細分小區道理相相同，這樣就避免了設備頻繁調節。
每個區的控制方案可自動整定，也可手動整定；自動整定時可控5種方式進行：只考慮電壓、只考慮無功、電壓優先、無功優先和綜合考慮。該控制策略的優點是在電壓無功邊界區域不需要二次調整，直接到達正常區域，或者保持在電壓合格無功稍微越限的區域。防止振蕩發生：但是，該策略電壓無功的關聯特性不夠精確，控制的準確性差。
3.模糊無功邊界九區圖控制原理
為了改進固定邊界九區圖抑制策略的不足，考慮系統電壓和變電站有功、無功負荷之間的隨機關系，確保無功調節與電壓的協調關系，一些學者提出了基于模糊理論的電壓無功控制策略，將電壓狀態引入無功調節特性，對存在不確定性調節的邊界引入模糊隸屬度，以改善控制性能。
3.1無功判據模糊邊界的引入
無功功率的變化會對電壓產生影響。設變電站的短路容量為Sm，則無功功率的變化對低壓側電壓的影響近似計算為：
ΔU2=—ΔQ（U2/Sm） （1）
由無功功率變化引起的電壓變化量ΔU與無功變化量ΔQ線性關系。根據電壓無功控制的基本原則，電壓調節邊界應是相對固定的（不同負荷時段可有差異），而無功調節邊界應是一個受電壓狀態影響并服務于電壓調節的模糊邊界。
3.2控制策略
根據上述無功投切判據，可將電壓無功平面劃分成無功邊界與電壓線性相關的九區圖，與傳統的九區圖相比，它的無功上限邊界是受電壓影響的模糊邊界，邊界的斜率可根據不同的時段、不同的負荷段進行在線調控。
1區：切電容器，若無電容可切，則降壓；
2區：首先降壓，若不能降壓，則強切電容器；
3區：首先降壓，若不能降壓，則強切電容器；
4區：切電容路，若無電容器可切，則維持；
5區：此區為穩定工作區；
6區：投電容器、若無電容器可投，則維持；
7區：首先升壓，若不能升壓，則強投電容器；
8區：首先升壓，若不能升壓，則強投電容器；
9區：投電容器、苦無電容可投.則升壓；
6—l區：降壓，若不能降壓、也不能投電容器；
4—1區：升壓，若不能升壓，也不能切電容器。
3.3分析
模糊無功邊界的九區圖與傳統的九區圖的抑制區域面積一樣大；在三角形abc內，按傳統的九區圖控制策略應投電容器，但電壓升高可能超越上限，引起一次不必要的電壓調節和電壓波動；在電壓較高時無功上限較大，無功不是太缺，因此無須投電容器，從而避免由于投入電容器引起的電壓升高和可能導致的電壓調節和電壓波動。同理在三角形cde內，按新Q下限投電容器、無功減小，電壓升高，使電壓值離下限靠近標準值，避免了可能電于負荷或系統波動引起電壓下降而造成一次電壓調節和電壓波動，無功動作面積abc等于無功不動作面積cde、因此在電壓合格后，無功的動作面積與傳統的九區圖是相等的，無功補償效果和無功調節次數與傳統的九區圖也不相同的。對Δfgh和Δhmn進行分析可以得出同樣的結論，即采用模糊邊界無功判據來調節無功，可在保持無功調節效果不變和不增加無功調節次數的情況下，減少變壓器分接頭調節次數和電壓波動，使電壓更接近了標準電壓，在接近電壓上下限處投切電容器會由于無功的變化而使得電壓越限引起有數分接頭動作。為避免此類情況的發生，根據九區細分圖的劃分原則對4、6區做了細分。把6區中靠近電壓上限、4區中靠近電壓下限的運行點劃分出來，作為2個單獨的防震小區域。
4.結論
通過變電站電壓無功功率自動控制策略的實施，實現無功——電壓優化控制，把現代最新的科技應用于城網無功規劃、控制和管理各個領域，力爭實現無功——電壓實時控制，達到線損最小，實現變電站最大綜合效益。 [科]
【參考文獻】
【關鍵詞】電力工程；配電網；無功補償；研究
0.引言
隨著城市經濟的發展與社會的進步，無形中增加了電力市場的供應需求。雖然在一定程度上促進了社會經濟的發展，但在配電網的運行過程中也存在著一些問題。比如說，無功分布不科學、電力的投運率降低以及無功功率的補償效率低等。本文將從電力工程配電網運行與無功功率補償的角度出發，對基于電力工程配電網的無功功率補償應用進行有效性研究。
1.關于無功補償的概述
1.1 無功補償技術的含義
所謂無功補償技術，就是指在電力供電系統中起到提升電網的功率因數的作用，它可以在一定程度上降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提升供電效率及改善供電環境。而在小的電力系統中，無功補償主要被用于調整三相不平衡電流；在大的供電系統中，無功補償可以用于調整電網電壓及提升電網的穩定性。當電源向外部開始提供電流的時候，感性負荷的能量就可以在這兩種負荷之間進行交換。而感性負荷所需的無功功率可從容性負荷所輸出的無功功率中得到同量的補償。
1.2 無功補償的工作原理
無功補償的工作原理：電力系統的供電功率可以分為有功功率和無功功率兩種，其中無功功率不能進行遠距離的傳輸，為此對于一些下屬用電和配電變壓器的無功功率可以進行就地補償。無功補償是通過在供電系統中安裝無功補償裝置的方式進行的，無功補償設備可以與電路中的用電設備以及配電變壓器等相互抵消無功功率，提高功率因數，以達到從整體上減少無功功率的目的。它主要是把感性功率負荷與容性功率負荷裝置連接在同一電路，使能量在兩種不同的負荷中間進行相互交換，進而使得容性負荷輸出的無功功率補償感性負荷需要的無功功率。
2.無功功率對電力工程配電網影響的研究
無功功率對電力工程配電網的影響的主要表現是：一是無功功率在一定程度上降低了輸變電系統的供電能力；二是無功功率在很大程度上降低了發電設備中有功功率的輸出能力；三是無功功率在一定程度上增加了電力工程配電網電壓的損失；四是無功功率在一定程度上造成了低功率因數的運轉，造成用戶電氣設備不能發揮正常的作用。因此，在電力工程配電網運行的過程中，對供電電網與用電用戶的電氣設備進行無功功率的補償，既有助于提升供電系統的供電質量，又有助于提升設備運行的功率因數。
3.電力工程配電網的無功功率補償應用的研究
下面就以某 10 kV 配電網工程作為案例，對無功功率補償的應用作進一步說明。
3.1 無功補償容量確定
3.1.1 依據功率因數來確定
將最大負荷月平均有功功率設為 P（kW），補償前功率因數為，補償后功率因數為，其補償容量則可使用下列公式進行計算：
（1）
當所需要的功率因數提升至理想的功率因數（大于且小于）時，其補償容量應該要滿足：
（2）
3.1.2 依據運行電壓來確定
此方法適宜用在調壓為主要目的的樞紐變電所與電網的終端用戶變電所，它補償的容量按照提升電壓的需求，利用近似計算得出：
（3）
式中，ΔU 為所需提升的電壓值；為所需達到的電壓值；X 為線路的阻抗
3.1.3 依據降低線損來確定
其能夠對補償的容量和線損降低率間的關系進行說明，補償前功率因數為，補償后功率因數為，計算公式為：
（4）
3.1.4 依據變壓器容量來確定
對配電變壓器補償時，它的補償容量計算為：
（5）
式中，%為空載電流的百分值；β 為負載率；UK%為短路電壓的百分值；為變壓器的額定容量。
3.2 無功補償方式
3.2.1 配電線路補償
在配電線路的負荷集中點，即主干的 2/3 位置，每一點集中安裝10 kV 的電容器，對于 10 kV 配電網可以起到良好的補償效果。缺點是補償的設備在線路之上，長期處于露天環境下，損壞率較高；發生故障后難以被及時發現，會造成其長期處于停運的狀態，從而失去補償的作用。所以，要建立定期巡視、維護機制，并嚴格執行，提升運行率。
3.2.2 配電變壓器補償
在變壓器的低壓母線上設置相應數量的電容器，按無功補償的經濟分析來就地平衡無功。
3.2.3 隨機補償
將電容器設置在電動機側，以補償電動機消耗掉的無功功率。
3.2.4 低壓補償
在低壓主干線之上集中安裝電容器，使用自動投切設備對低壓配電線路與電氣設備無功損耗進行補償。
3.3 無功補償應用效益
該運行中的10 kV 配電網總共接入 92 臺配電變壓器，總裝接的容量為17 500 kVA，根據抄見的電量可知其功率因數是 0.80。利用低壓電容器方法，對于所配變空載的無功損耗實行補償，其補償的容量是配電變壓器容量比例的 6%，照此來運算其一年的經濟效益。設電容器綜合安裝成本為160元/kvar，其年運行小時計8 000 h，電價 0.575 元/kW?h，負載率 0.3，綜合線損率 7.22%。對補償進行計算后，其線路平均功率因數為：
線損率降低值計算為：
減少損失電量計算為：
節省電費計算為：ΔC=ΔA×C=60.34×0.575=34.7（萬元）
電容器安全成本：ΔQ%××K=0.06×17500×160=16.8（萬元）
將整年節省的電費和投入的安裝成本相比，可以測算出在半年內即可將全部安裝成本收回。
提升設備的輸出能力計算為：
經過測算可見，對配電網進行無功功率補償是非常有必要而且效果顯著的，同時它還大幅度降低了損耗。
4.結語
在電力工程配電網運行的過程中，無功電流大量的流動，不僅會增加電網中線路的耗損，而且會在很大程度上降低電網中電能的供應質量，對電力供應企業、配電網的正常運行以及用電客戶都造成了很大的損失。因此，在新時期加快對基于電力工程配電網的無功功率補償應用的研究，是當前擺在人們面前的一項重大而又艱巨的任務。
參考文獻：
[1] 琚志強.論配電網無功功率的補償[J].寧夏電力，2006（4）
關鍵詞：電力工程；配電網；無功功率；電能損耗
中圖分類號：TM714 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）25-0071-02
隨著社會的不斷發展，對電力供應的需求越來越大，使電力工程建設的規模越來越大。在電網運行過程中，往往會存在大量的感性負荷，使電力系統中的無功功率逐漸增加，從而導致電能損耗不斷增加，直接影響電網的供電質量，最終影響電力企業的經濟效益。這就要求在配電網中進行無功補償時，必須要先做好無功優化，以提高電能質量與功率因數，從而提高電力企業的經濟效益。本文主要對配電網運行過程中存在的常見問題進行分析，并以電力工程配電網運行及無功功率補償作為出發點，對以電力工程配電網為基礎的無功功率補償應用進行進一步探討。
1 無功補償的概述
無功補償技術在電力系統中能有效提高電網的功率因數，其能有效減少供電變壓器及其線路的電能損耗，從而改善供電環境及提高供電效率。在小型的電力系統中，該技術能起到調整三相不平衡電流的作用；而在大型供電系統中，該技術則能起到調整電網電壓與提高電網運行可靠性的作用。在電力系統中，其供電功率能分為有功與無功兩種，無功功率不能遠距離傳輸，因此對于下屬用電及配電變壓器的無功功率應就地補償。無功功率是在系統中設置無功補償裝置而進行的，其設備能和電路中的用電設備相互抵消無功功率，從而提高功率因數。無功補償技術可將感性與容性功率負荷裝置連接在相同的電路中，使能量能在兩種負荷之間進行交換，且其所需要的無功功率也能從容性負荷輸出的無功功率中獲取等量的補償。
2 無功功率對電力工程配電網的影響
電磁線圈電氣設備在運行中必須要附加電氣元件，以將其產生的無功功率降低。如電動機的轉子磁場，必須在電源下獲取無功功率才能建立。在電網系統中，無功功率對電力工程配電網的影響主要包括以下幾個方面：（1）無功功率對輸變電系統供電能力的影響；（2）無功功率對發電設備有功功率輸出能力的影響，如用戶需要一定的有功功率時，當電網的無功功率增加時，則會導致電網的損耗也相應增加。（3）無功功率對配電網電壓損失的影響；（4）無功功率對發電機有功功率的影響，導致其運轉功率因數降低，從而影響電網的運行環境，導致用戶電力設備難以發揮出應有的作用。為此，在電力工程配電網運行時，應對供電電網及用戶電氣設備進行無功功率補償，以提升設備運行的功率因數及系統的供電質量。
3 電力工程配電網的無功功率補償的應用
3.1 明確無功功率補償的容量
在電網系統中，要想明確無功功率補償的容量，必須要運用以下幾種方式：（1）根據配電網運行電壓值確定，其目標是對電壓的調節，計算公式為Qc=所需電壓值×所需的電壓值/配電網線路阻抗值；（2）根據線損降低率確定，能有效證明配電網線損降低率和補償容量間的關系；（3）根據配電因數確定，功率因數應滿足電力用戶的實際需求；（4）根據變壓器容量確定，并選擇合理的補償方式。
3.2 選擇合適的無功功率補償方式
在電力工程配電網應用中，必須要選擇合理的無功功率補償方式，才能有效降低電網系統運行的無功功率，從而降低電網中的電能損耗?，F階段，我國電力工程配電網中常用的無功功率補償主要包括變電站補償、低壓補償、桿上補償、終端補償、配電線路補償及隨機補償等。
3.2.1 變電站補償。通過變電站集中的無功功率補償，該補償方式主要應用于10kV變電站的母線中，且主要集中安裝在等量的電容器中，不僅能有效降低供電線路中的無功損耗，且有利于降低變電站輸電線路的無功電力損耗。但電力用戶所需的無功率補償還應在變電站線路中輸送。因此，在10kV變電站線路中依然有無功功率電流，故認為該補償方式無法代替配電網無功補償所發揮的作用，而且也無法很好地解決配電網運行中無功降損的矛盾問題。
3.2.2 低壓補償。低壓補償作為我國當前常用的補償方式之一，主要是在配電變壓器的低壓側進行補償。該低壓補償設備主要根據用戶的負荷水平變化情況、投入的電容器進行跟蹤補償，其目的是為了提高變壓用戶的功率因數，以實現無功功率平衡的目的。其不僅具有降低電網、變壓器損耗的作用，還能有效提高用戶電壓的水平。低壓補償設備通常是根據無功功率或功率因數實現對電容器自動投切的目的。低壓補償雖能保證用戶電能的質量，但無功功率的投切量且有可能會與實際的需求量相差較大，容易導致出現無功功率補償不足或過多的現象，從而影響電力系統的正常、可靠運行。
3.2.3 桿上補償。在配電網中絕大多數的公用變壓器無低壓補償，從而限制無功功率的補償度。因此，對于配電網無功功率的缺口還必須通過變電站和發電廠來填補。而無功功率通過線纜傳輸，從而增加配電網的損耗。因此，應把10kV戶外并聯的電容器安裝在架空線路桿上進行無功補償，以提高配電網的功率因數，從而實現降損升壓的目的。但安裝在桿上的電容器與變電站之間的距離比較遠，因此難以裝配保護措施，對其的控制成本也比較高，且保養維護的難度較大，工作量較多，且安裝環境受限因素較多。當線路處于輕載狀態下，應避免配電線路出現過補償及過電壓。因此，必須要合理控制桿上補償的安裝點，無需進行分組投切，且要控制好其容量。
3.2.4 終端補償。隨著低壓用戶用電需求量的不斷增多，也就意味著對無功功率的需求也相應增大。因此需要對終端進行補償，以降低電網的損耗與維持網絡電壓的水平。但終端補償方式的補償點比較分散，其管理難度比較大。而且負荷的不同波動使大部分電容器在輕載狀態下容易形成閑置，導致設備的利用率不斷降低。
3.2.5 配電線路補償。通過配電線路進行的無功功率補償，該補償方式主要應用于配電線路中，主要安裝在配電網線路主干的2/3位置上。每個集中點都要安裝一個能夠承受10kV電壓的電容器，雖然這種補償方式能在一定程度上降低配電線路的無功損耗，但也存在一定的弊端，如電氣設備長期處于露天環境下，容易受到人為、雷擊等因素的損害，當配電線路出現故障后，難以實現對線路的及時、有效搶修。
3.2.6 隨機補償。隨機補償就是基于隨機的原則進行無功功率的補償，該補償方式一般將無功功率補償的電容器安裝在供電企業的電動機兩側，通過補償電動機無功功率，從而實現降低功率損耗的目的。
3.3 選擇合理的無功補償裝置
在電力工程配電網中，若想選擇一種合理、可行的無功功率補償裝置，必須要充分考慮配電網中對不同的電壓需求及其補償裝置技術特性等因素后才能決定選擇哪一種無功功率補償裝置?，F階段，我國電力工程配電網最常用的無功功率補償裝置主要包括高壓裝置、中壓裝置、低壓裝置三種。
3.3.1 高壓裝置。高壓裝置主要應用在高壓配電網絡中，主要是以高壓并聯電容器的補償裝置。該裝置通常安裝在10kV變電站中的主變壓器側，主要是為了降低主變壓器無功功率的損耗，改善配電網中的功率因數，且改善變電站出站端的電壓，從而實現提高變電站輸出電能質量的目的。
3.3.2 中壓裝置。干式自愈型并聯電容器是我國當前中壓補償裝置中最常用的裝置，通過干式自愈型并聯電容器實現對中壓網絡進行補償。該設備的電容元件主要由金屬薄膜卷制作而成，并在卷繞后進行頂端的噴漆，并通過導線焊接將其引出；而元件的外部主要通過樹脂封灌而成，能實現絕緣空氣的目的。
3.3.3 低壓裝置。相對于高壓裝置與中壓裝置，低壓裝置在我國無功功率補償中的應用更為廣泛。低壓裝置通常安裝在電力工程配電網變壓器中的低壓側或者安裝在單臺低壓電動機側。該裝置不僅能在和電動機啟動或停止時進行無功功率補償，還能對高層建筑、賓館、車間等配電房進行無功功率補償。
4 結語
綜上所述，電力工程配電網在運行時，隨著大量無功電流的流動，既會使電網中線路的損耗增加，也會對電網的供電質量造成影響，從而影響配電網的穩定、可靠運行，對電力供應企業及用電用戶都帶來極大的影響。因此需要加強對無功功率對電力工程配電網影響的分析，并選擇合理的補償方式與裝置，才能降低電網線路的損耗與提升電網供電的可靠性與穩定性，從而提高電力企業的經濟效益。
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