雷亮++高原

摘 要：电力系统运行电压与无功功率的分布和平衡密切相关，在额定电压附近，无功功率随电压上升而增加，随电压下降而减小。如果系统存在扰动，系统内部出现无功功率缺额，会导致电压小于临界电压值，最后造成电力系统崩溃。所以，关于系统的无功功率与电压的控制，将会成为电力系统中重要任务。通过改变带负荷调压变压器分接头的档位、配置合理的无功补偿设备等措施，控制各无功电源之间的分配，减少有功功率损耗和电压损耗，降低网络运行所需要的费用，从而提高供电质量。

关键词：电力系统；无功功率；电压；设备

中图分类号：TM714.3 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）29-0100-02

引言

在現代电力市场运行中，供电企业的基本目标是安全、可靠、稳定地向电力用户提供高质量的能源。电压是衡量电能质量的一个重要标准，各类电气设备只有在额定电压下才能正常工作，电压过高容易损毁设备，电压过低则输出功率过低，无法满足正常使用。电压质量的好坏不仅影响着电气设备的安全与使用，还影响着整个电网的运行状态、生产生活的安全稳定等诸多方面。因此，保证良好的电能质量、降低系统的网络损耗具有十分重要的经济意义。

在电力系统中，有功功率的平衡影响系统频率的波动，无功功率的变化则与电压的波动密切相关。电力系统运行的主要任务是传输有功功率，而有功功率的传输需要消耗一定的无功功率，没有无功功率的话，变压器、电动机等设备就没法建立磁场，这些设备也就没法工作，有功功率也就无从谈起。电力系统要求：系统中的无功设备发出的无功功率必须满足系统自身的无功损耗和负荷的无功功率需求。随着经济的快速增长，电力系统供电电压的质量必须紧跟整个社会的需求，不断提升电压稳定性，降低电压波动，而无功功率的平衡密切影响电压质量，是造成电压波动的重要因素之一。因此， 研究无功功率的补偿与平衡，改善电力系统的电压质量，是供电企业不可忽视、极其重要的研究课题。

1 无功功率与电压的关系

电力系统的电压水平改善可以依靠系统内部的无功电源补偿与平衡实现。在无功需求比较大的地区，临近变电站配置足量的无功电源，实现无功功率的就地补偿，避免无功功率的远距离传输，则可以很好地保持电网电压的稳定性，保证电网电压的高水平运行。反之，假如无功设备配备不够，则无功功率补偿不足，电网电压容易出现较大波动，影响电力系统稳定运行。因此，在电力系统中必须装设足量的无功设备，实现无功功率的平衡稳定，保证电网电压的高质量运行。

向电力用户提供稳定可靠的电压质量是电力企业的主要任务之一， 就必须要依照国家法律法规，保证供电电压的偏移和波动都在规定的允许范围内。无功功率是影响电压质量的一个重要因素，维持电力网的电压水平， 与无功功率的平衡之间关系密切。无功功率在电力系统内部传输时，会产生一定的有功功率损耗和电压降落，使得负荷侧的电压偏移。如果电力系统中无功设备无法满足无功功率的需求时，就应对电力系统运行电压进行调整。如果输电线路首端电压不变，无功功率经过各级输变电设备长距离输送，将使得沿线路各节点的电压下降，电压损耗增加。因此，应实现整个电力系统的无功功率平衡和各区域的无功功率平衡，减少因大量无功传输而增加的有功功率和电压损耗，电力系统应尽量做到无功就地平衡。

无功负荷在时间上的差异变化以及无功潮流在电网上传输的改变，是导致电力系统电压波动的主要原因之一。所以，电力系统必须配备足够的无功补偿设备和调压装置， 可以消除此种原因引起的电压波动和偏移， 避免严重的低电压或高电压运行状态。

2 无功功率与线损的关系

当电力系统传输电能时，网络电阻会导致损耗，无论是有功功率还是无功功率在网络上的传输，都会造成线路上的有功功率损耗。有功功率损耗的多少与网络电阻的阻值大小成正相关，即线路阻值越大，损耗越大。如果某一电网的有功传输固定， 则电网中的有功损耗与传输的无功多少也是成正相关，减少无功功率在线路上的传输，可以有效地降低电网的有功功率损耗。因此，当网络结构已定，输送的有功功率一定时，无功功率的变化严重影响系统中总的功率损耗。所以， 要尽可能减少无功功率在线路上的远距离传输，实现无功功率的就地平衡， 可以明显地降低电网线损。

3 无功功率与谐波的关系

电力系统负荷在消耗电能的同时也产生诸多谐波，这些谐波回传至电力系统中，在电网上传输会引起电压波动， 短时间内造成电压峰值的剧烈变化，严重影响电网的安全运行。产生谐波的装置大多是消耗基波无功的装置，补偿谐波的装置通常也是补偿基波无功的装置。因此，无功功率控制与谐波有密切的关系。限制谐波较全面的技术措施就是分析系统中谐波源所在，研究谐波类型和频率，就近安装谐波消除设备，就地削弱谐波，避免谐波往电力系统更远处传播。无功补偿装置会局部地影响到电力系统的谐振频率，在配置无功补偿装置时，电力系统应当尽量避免谐波共振的发生。

4 无功功率的平衡与补偿

综上所述，电力系统在运行中必须配备足够的无功补偿装置，利用这些装置的无功平衡，就能够很好地改善电网的功率因数，减少线路功率损耗，改善三相不平衡运行，提高系统运行稳定性和输电能力。同时，系统中需要保持足够的无功电源备用，避免系统跳线或者因事故切除部分无功电源，致使系统无功潮流波动，造成系统电压剧烈变化。电力系统无功补偿的主要设备包括同步调相机、电力电容器和静止补偿器等。系统中分散的、小容量的无功补偿可以利用电力电容器，大容量的无功电源配置则通常采用同步调相机或者静止补偿器。

4.1 同步调相机endprint