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【摘要】为了保证电力系统的安全稳定运行，为广大用电用户提供一个安全可靠的用电环境，需要在现有基础上进行相应的无功补偿安装。由于目前电力市场的无功补偿手段多种多样，因此，本文对各种技术进行了综合的分析，并提出了个人的意见，以提高无功补偿在电力系统中的应用质量。
【关键词】无功补偿；电力系统；电网；
【中图分类号】TM72 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0300-01
1、无功补偿的重要性
维持电力系统运作的主要环节是有功补偿，有功补偿主要来自于电力系统的总电源，而作为比例相对较小的无功补偿而言，它虽然比例有限，但是直接关系到用电环境的稳定与否，无功补偿质量低，用户的用电系统就会出现不稳定现象，进而影响整个电路的运作。此外，无功补偿的质量问题还能引发有功补偿的电压不足，电压不能满足用户的用电需求，最终导致整个供电电路出现瘫痪。但是从发电机和高压输电线路上来提供设备的无功功率是不科学的。所以这就需要在电网使用无功补偿设备来补偿相应的无功功率，从而来保证电气设备的正常运行，可见无功补偿对对电网的正常运作来说是十分必要的。
无功补偿的基本原理是把具有容性功率的负荷设备和感性功率负荷的设备并联在同一电路上，当感性设备吸收能量时，容性设备就放出能量，能量就可PAPA两种负荷间转换，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来进行补偿。
假设有一条110kV线路，选用LG 300型号的导线（导线的电阻是0.095W/km）线路的全长是20km，输送有功功率30MW，无功功率40Mvar，下面我们分别计算在功率因数cos f=0.6和0.9的两种情况下，线路的功率损耗和应补偿的无功功率。我们只计算导线电阻的功率损耗，不考虑其它因素。在cosφ=0.6时，此时有功功率P=30MW，视在功率s=50MVA，无功功率Q=40Mvar，电流I=S/U=50MVA/（110kV×31/2）=263A，功率损耗为P=12·R=2632×0.095×20×3=394kW。在cosφ=0.9时，此时有功功率p=30MW，无功功率Q=14.528Mvar，视在功率s=33.333MVA，I=S/U=33.333MVA/（110kV×31/2）=175A，功率损耗P=12·R=1752×0.095×20×3=175kW。应补偿的无功容量为40-14.528，即25.472Mvar。补偿前后有功损耗相差为219kW。由此计算结果可以得知补偿无功功率25.472Mvar后，每小时可以降低线损219kWh。通过这一系列的计算我们就很清楚的看到了无功补偿在生产生活中发挥的巨大作用。
首先，无功补偿能够提高电力系统中各个设备的实际使用效率；其次，无功补偿能够在提高电气设备的使用效率的同时降低其损耗程度，提高设备的使用寿命，减少设备更新换代的时间，降低经济成本；第三，能够有效的减小电力系统运作过程中的不利损耗；第四，能够调整现有的电力系统运作环境，提高电力系统的稳定性；第五，降低电力系统中线路、变压器、电压器等各种器材的温度，降低各电器设备的损耗，提高其使用年限。
2、无功补偿的主要手段及弊端
从目前电力系统的运作安装情况分析，无功补偿的手段多种多样，能够适应不同电路的具体需求。但是每一种无功补偿又有其特定的技术局限性，因此在使用的过程中只能具体问题具体分析，尽量减少不利影响。目前无功补偿的主要手段包括同步电机、并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器、有源电力滤波器、统一潮流控制器等手段。下面我们对这些手段进行相应分析。同步电机包括同步发电机、同步电动机及同步跳相机。该系统的利用时间比较久，它的弊端集中表现在系统安装的成本费用高，而且安装的步骤繁琐，后期系统的维护作业难度高，是一项对技术和资金要求都非常高的无功补偿手段；而同步调相机是空载运行的同步电机，它的主要弊端也集中在资金成本高，维护处理工作难度系数高。并联电容器虽然可以根据系统所需无功功率的多少，自动投切补偿电容，其优点是功耗较小，装设过程也相对灵活，但比较容易出现过补偿或欠补偿的问题。而静止无功补偿器是由晶闸管控制投切的电抗器与电容器组合而成的，它能够快速而平滑地满足无功补偿的需要，但是由于其是晶闸管进行控制的，那么电抗器的投切过程中很容易产生谐波危害。静止无功发生器最基本的电路是三相桥式交流电路，所以它并不需要容量很大的电抗器和电容器等储能元件，只需要在其直流侧安装一些较小容量的电容器便可持续其电压。有源电力滤波器可以在滤波的同时进行无功补偿，可连续调节并且响应十分强烈，可以对一个谐波和无功源进行集中补偿，缺点主要是，它的资金费用比较高昂，而且安装步骤和操作程序复杂，实施难度系数高，通常来说电力系统是避免安装该无功补偿系统的。统一潮流控制器集并联补偿、串联补偿等多种功能于一身，具有综合控制电力系统中各种基本量的能力，从而实现了线路有功功率和无功功率的准确调节，运行灵活，具有良好的发展前景。
另外TCR型SVC由控制、晶闸管阀体、相控电抗器、至少三组以上滤波装置构成，结构复杂，体积大；MCR型SVC由控制、晶闸管阀体、磁控电抗器、多组滤波装置构成，结构复杂，体积大。TCR和MCR是阻抗性补偿，在长期运行过程中，系统运行晴况改变、电抗器、电容器参数发生变化，都容易导致谐波电压放大，影响系统安全性。TCR和MCR采用晶闸管的开断时间10ms，与SVG相差5000倍。SVC中仅相控电抗器的损耗就达到0.9～1%，加上晶闸管损耗、滤波支路损耗，总消耗达到1.2%左右，而MCR运行损耗更大。
3、无功补偿优化手段的探究
在选用无功补偿手段的过程中，需要综合考虑到该系统的初期安装成本，安装运作的难易程度以及后期系统的维护和检修工作复杂性等。综合上述因素，目前运用较广的无功补偿技术即是sVG。
SVG，可动态快速连续调节无功输出，最大限度满足功率因数补偿要求，任意时刻的功率因素达到0.98～1.0。SVG的补偿原理和具体实现方式相比其他方式都更为先进，和晶闸管控制电抗器相比，SVG无需配置滤波支路。由于无需滤波，任何时候都可对sVG配套电容器组进行扩容或改造，满足可能的变化带来的新需要。SVG在不要增加滤波支路情况下，对背景谐波具备一定的治理能力。可完全滤除13次及以下的谐波，可滤除风机产生的谐波，也可以滤除背景谐波，以防止其对风机正常工作产生影响。此外，该系统的体积小，占地面积小，能够缩减占地费用成本，电流控制稳定，电路安全性更高；损耗很低，主要是连接电抗器或变压器损耗和IGBT损耗，成套装置的运行损耗不超过0.8%。输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降。加上SVG的响应速度快，使得同容量的SVG的动态补偿及电压稳定控制能力是同容量TcR或McR的1.2倍以上。由于没有相控电抗器和磁控电抗器、谐波特性好，SVG的噪声比TCR更小。SVG可靠性高，维护量小，在该系统的一个模块发生故障时，其他模块能够自行调整运行步骤，绕过故障模块，进行模块充足，以保证电力系统的安全稳定运行。
同时sVG还拥有更为人性化的一体化工作站，它的调控中心具有强大的抗击干扰能力，因此能够不受外部环境的影响，保证整个电力系统能够安全稳定的运行。除此之外，该系统的操作程序简单，故障处理和检修难度不高，便于随时调配程序管理人员。此外，SVG系统具有高速的反映控制配套系统，能够对系统运作的各种情况作出及时准确的反映，便于管理人员进行系统调整。
4、结束语
无功补偿系统在运行的过程中需要进行定期的系统维护和检修，因此，在建设的初期不仅要考虑到该系统的引进资金，还要综合考量其调整程序的简化程度，检修周期和资金使用费用。通过文章的概述和分析，我们基本确定了目前具有广阔使用前景的无功补偿系统即SVG。该系统不仅使用方便，操作简单，而且工作效率高，是目前电力系统的首选。
【关键词】无功补偿；电力系统；电网；
【中图分类号】TM72 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0300-01
1、无功补偿的重要性
维持电力系统运作的主要环节是有功补偿，有功补偿主要来自于电力系统的总电源，而作为比例相对较小的无功补偿而言，它虽然比例有限，但是直接关系到用电环境的稳定与否，无功补偿质量低，用户的用电系统就会出现不稳定现象，进而影响整个电路的运作。此外，无功补偿的质量问题还能引发有功补偿的电压不足，电压不能满足用户的用电需求，最终导致整个供电电路出现瘫痪。但是从发电机和高压输电线路上来提供设备的无功功率是不科学的。所以这就需要在电网使用无功补偿设备来补偿相应的无功功率，从而来保证电气设备的正常运行，可见无功补偿对对电网的正常运作来说是十分必要的。
无功补偿的基本原理是把具有容性功率的负荷设备和感性功率负荷的设备并联在同一电路上，当感性设备吸收能量时，容性设备就放出能量，能量就可PAPA两种负荷间转换，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来进行补偿。
假设有一条110kV线路，选用LG 300型号的导线（导线的电阻是0.095W/km）线路的全长是20km，输送有功功率30MW，无功功率40Mvar，下面我们分别计算在功率因数cos f=0.6和0.9的两种情况下，线路的功率损耗和应补偿的无功功率。我们只计算导线电阻的功率损耗，不考虑其它因素。在cosφ=0.6时，此时有功功率P=30MW，视在功率s=50MVA，无功功率Q=40Mvar，电流I=S/U=50MVA/（110kV×31/2）=263A，功率损耗为P=12·R=2632×0.095×20×3=394kW。在cosφ=0.9时，此时有功功率p=30MW，无功功率Q=14.528Mvar，视在功率s=33.333MVA，I=S/U=33.333MVA/（110kV×31/2）=175A，功率损耗P=12·R=1752×0.095×20×3=175kW。应补偿的无功容量为40-14.528，即25.472Mvar。补偿前后有功损耗相差为219kW。由此计算结果可以得知补偿无功功率25.472Mvar后，每小时可以降低线损219kWh。通过这一系列的计算我们就很清楚的看到了无功补偿在生产生活中发挥的巨大作用。
首先，无功补偿能够提高电力系统中各个设备的实际使用效率；其次，无功补偿能够在提高电气设备的使用效率的同时降低其损耗程度，提高设备的使用寿命，减少设备更新换代的时间，降低经济成本；第三，能够有效的减小电力系统运作过程中的不利损耗；第四，能够调整现有的电力系统运作环境，提高电力系统的稳定性；第五，降低电力系统中线路、变压器、电压器等各种器材的温度，降低各电器设备的损耗，提高其使用年限。
2、无功补偿的主要手段及弊端
从目前电力系统的运作安装情况分析，无功补偿的手段多种多样，能够适应不同电路的具体需求。但是每一种无功补偿又有其特定的技术局限性，因此在使用的过程中只能具体问题具体分析，尽量减少不利影响。目前无功补偿的主要手段包括同步电机、并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器、有源电力滤波器、统一潮流控制器等手段。下面我们对这些手段进行相应分析。同步电机包括同步发电机、同步电动机及同步跳相机。该系统的利用时间比较久，它的弊端集中表现在系统安装的成本费用高，而且安装的步骤繁琐，后期系统的维护作业难度高，是一项对技术和资金要求都非常高的无功补偿手段；而同步调相机是空载运行的同步电机，它的主要弊端也集中在资金成本高，维护处理工作难度系数高。并联电容器虽然可以根据系统所需无功功率的多少，自动投切补偿电容，其优点是功耗较小，装设过程也相对灵活，但比较容易出现过补偿或欠补偿的问题。而静止无功补偿器是由晶闸管控制投切的电抗器与电容器组合而成的，它能够快速而平滑地满足无功补偿的需要，但是由于其是晶闸管进行控制的，那么电抗器的投切过程中很容易产生谐波危害。静止无功发生器最基本的电路是三相桥式交流电路，所以它并不需要容量很大的电抗器和电容器等储能元件，只需要在其直流侧安装一些较小容量的电容器便可持续其电压。有源电力滤波器可以在滤波的同时进行无功补偿，可连续调节并且响应十分强烈，可以对一个谐波和无功源进行集中补偿，缺点主要是，它的资金费用比较高昂，而且安装步骤和操作程序复杂，实施难度系数高，通常来说电力系统是避免安装该无功补偿系统的。统一潮流控制器集并联补偿、串联补偿等多种功能于一身，具有综合控制电力系统中各种基本量的能力，从而实现了线路有功功率和无功功率的准确调节，运行灵活，具有良好的发展前景。
另外TCR型SVC由控制、晶闸管阀体、相控电抗器、至少三组以上滤波装置构成，结构复杂，体积大；MCR型SVC由控制、晶闸管阀体、磁控电抗器、多组滤波装置构成，结构复杂，体积大。TCR和MCR是阻抗性补偿，在长期运行过程中，系统运行晴况改变、电抗器、电容器参数发生变化，都容易导致谐波电压放大，影响系统安全性。TCR和MCR采用晶闸管的开断时间10ms，与SVG相差5000倍。SVC中仅相控电抗器的损耗就达到0.9～1%，加上晶闸管损耗、滤波支路损耗，总消耗达到1.2%左右，而MCR运行损耗更大。
3、无功补偿优化手段的探究
在选用无功补偿手段的过程中，需要综合考虑到该系统的初期安装成本，安装运作的难易程度以及后期系统的维护和检修工作复杂性等。综合上述因素，目前运用较广的无功补偿技术即是sVG。
SVG，可动态快速连续调节无功输出，最大限度满足功率因数补偿要求，任意时刻的功率因素达到0.98～1.0。SVG的补偿原理和具体实现方式相比其他方式都更为先进，和晶闸管控制电抗器相比，SVG无需配置滤波支路。由于无需滤波，任何时候都可对sVG配套电容器组进行扩容或改造，满足可能的变化带来的新需要。SVG在不要增加滤波支路情况下，对背景谐波具备一定的治理能力。可完全滤除13次及以下的谐波，可滤除风机产生的谐波，也可以滤除背景谐波，以防止其对风机正常工作产生影响。此外，该系统的体积小，占地面积小，能够缩减占地费用成本，电流控制稳定，电路安全性更高；损耗很低，主要是连接电抗器或变压器损耗和IGBT损耗，成套装置的运行损耗不超过0.8%。输出无功补偿电流不随母线电压下降而下降。加上SVG的响应速度快，使得同容量的SVG的动态补偿及电压稳定控制能力是同容量TcR或McR的1.2倍以上。由于没有相控电抗器和磁控电抗器、谐波特性好，SVG的噪声比TCR更小。SVG可靠性高，维护量小，在该系统的一个模块发生故障时，其他模块能够自行调整运行步骤，绕过故障模块，进行模块充足，以保证电力系统的安全稳定运行。
同时sVG还拥有更为人性化的一体化工作站，它的调控中心具有强大的抗击干扰能力，因此能够不受外部环境的影响，保证整个电力系统能够安全稳定的运行。除此之外，该系统的操作程序简单，故障处理和检修难度不高，便于随时调配程序管理人员。此外，SVG系统具有高速的反映控制配套系统，能够对系统运作的各种情况作出及时准确的反映，便于管理人员进行系统调整。
4、结束语
无功补偿系统在运行的过程中需要进行定期的系统维护和检修，因此，在建设的初期不仅要考虑到该系统的引进资金，还要综合考量其调整程序的简化程度，检修周期和资金使用费用。通过文章的概述和分析，我们基本确定了目前具有广阔使用前景的无功补偿系统即SVG。该系统不仅使用方便，操作简单，而且工作效率高，是目前电力系统的首选。