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[摘 要]国内电能的供给还不能完全满足生产的需求。而与此相矛盾的是，在电能需求紧张的情况下，我国电网的传输效率、用电设备的用电效率以及电能的质量正经受 着严峻的考验。
[关键词]高效 无功补偿 电网
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0204-01
随着电力系统中非线性用电设备，尤其是电力电子装置的应用日益广泛，电力系统中的谐波污染问题也越来越严重，而大多数用电设备功率因数不高，需要大量的无 功功率，也给电网带来额外负担，并影响到电网电能质量。在低压供电系统中采用合理方式对用电设备进行滤波和无功功率的补偿，具有多方面的意义。它不仅可以提高线路传输效率、抑制谐波，同时能够稳定电网电压、提高电能质量。具体来说：
1 无功补偿的意义
1.1 无功补偿与电网的关系
（l）提高电网传输效率。电网的传输能力是以能够传输的功率来衡量的。在功率的定义上，有功功率和无功功率的矢量和称为视在功率。电网传输线路对视在功率 的传输能力是一定的，如果无功功率部分增加，就会相应地降低有功功率的比例，从而使传输效率降低。通过在用户端进行无功功率补偿，可以免去电网传输无功功 率的负担，增大电网中传输的有功功率的比例，提高传输效率。
（2）稳定电网电压。输电线路电压损耗由两部分组成，即有功功率在电阻上的压降和无功功率在电感或电容上 的压降。一般说来，在超高压电网的线路、变压器的等效电路中，电抗的数值比电阻大得多。所以无功功率对电压损耗的影响很大，而有功功率对电压损耗的影响则 要小得多。因此，在电力系统中，无功功率是造成电压损耗的主要因素。
（3）提高电能质量。所谓电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质，主要是指所提供电能的电压幅值、频率等参数是否合格，波形是否接近正弦 波。在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高。理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和稳定的标准电压对用户供电，并且在三相交流系统中， 各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备的非线性或不对称性，负荷性质多变、调控手段不完善等因素使这种理 想的状态并不存在，由此产生了电能质量问题。
1.2 无功装置的现状和发展趋势
在电力系统中，传统的控制无功功率的方法包括采用同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等。考虑到无功功率是由于系统中各种 电容和电感所产生，人们最初使用了无源形式的补偿方法。该方法是将一定容量的电容器或电抗器以并联或串联连接的方式安装在系统的母线中。同步调相机又称同 步补偿器，是作为并联补偿设计的一种同步机，它属于有源补偿器。同步调相具有调相的优点，但动态响应速度慢，发出单位无功功率的有功损耗大，运行维护复 杂，不适应各类非线性负载的快速变化。
静止无功补偿装置于1967年在英国开始问世以后，受到世界各国的广泛重视。它是相对于调相机而言的一种利用电容器和各种类型的电抗器进行无功补偿的装 置，简称静补装置或静止补偿器。SVC成为补偿无功、电压调整、提高功率因数、限制系统过电压，改善运行条件经济而有效的设备。后来出现了采用自换相变流 电路的静止无功补偿装置，通常称为静止无功发生器，它是基于瞬时无功功率的概念和补偿原理，采用全控型开关器件组成自换相交流器，辅之以小容量储能元件所 构成的瞬时无功功率补偿。在国外，系统的无功补偿主要用静补装置和电容器，并积累了广泛的运行经验，取得了良好的效果。
随着电力电子技术的進一步发展，20世纪80年代中期，一种叫做柔性交流输电技术）的概念在美国正式提出，随着电网发展的需求，出现了以晶闸管为基础的 FACTS补偿器，它是用于改造交流传输技术的新型快速控制设备的集合，可以对电网进行无功补偿。
2 无功补偿的必要性分析
2.1 无功功率的重要性
无功功率在电网中的流动，对电网的安全、经济运行有着重要的影响。要保证电网的安全、经济运行，降低电网损耗，总是希望电网的无功最好不流动，即所谓的理想状态。或者尽量少流动，特别要避免无功功率通过输电线路远距离流动。实现系统的无功平衡。
维持无功平衡是保持节点电压水平的关键。由于电网中不仅有大量的无功负荷，而且还有大量的无功功率损耗，仅靠发电机提供的无功功率往往满足不了电网在额定电压水平下的无功功率平衡，或为避免大量无功流动，因此还需要进行无功补偿。
2.2 无功补偿对电压的影响
2.2.1 无功功率与电压的关系
电压是电能质量的重要指标之一。配电网中无功负荷与有功负荷一样，都是随机变化的。根据配电网的无功特性，配电网中无功输出与无功负荷保持动态平衡；当配 电网中无功功率不足或过剩的情况下，会引起电压偏移或波动。电压质量的好坏对配电网的稳定运行、降低线路的损耗、保证工农业生产安全、提高产品质量、降低 用电损耗等都有直接影响，因此保证电压偏移或电压波动在规定的范围内，是配电网运行的主要任务之一。
2.2.2 电压波动原因
因为配电网处在电力系统的末端，其电压波动现象经常存在。电压波动过大，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备。当配电网电压降低时，占负荷较大的 异步电动机转差增大，从而使电动机各绕组中的电流增大，温升增加，效率降低，寿命缩短；当配电网电压升高时，将使所有电气设备绝缘受损；电炉的有功是与电 压的平方成正比，电炉将因电压过低而影响产品的质量；照明负荷，尤其是白炽灯，对电压变化反应最为灵敏，电压过高，其寿命将缩短，电压过低，其亮度和发光 效率又要大幅度降低。
2.2.3 无功补偿对电压的影响 众所周知，电压是衡量电能质量的重要指标。电压过高和过低不仅影响产品质量而且容易损毁设备，因此配电网中节点电压的幅值必须保证在一定的范围内。而配电 网节点电压水平在很大程度上是由无功功率的水平来决定的。反过来讲，电压作为衡量电能质量指标的同时，又是反映配电网无功平衡和无功功率合理分布的标志， 电压水平和无功功率控制是密不可分的。
2.3 无功补偿存在电网问题
负荷无功补偿主要有以下几个问题：
（l）无功补偿容量不足。在供电方面，公用变压器在全国大中小城市中大量存在，而且伴随着一户一表等城网改造的开展，还会大量增加。由于资金匾乏及重视程 度不够，公用变压器区内无功补偿容量严重不足，有功损耗大，功用变压器的利用率不高。在用户方面，由于公用变压器区内低压用户很多，供电企业管理不便，低 压用户感性负荷很大。由于各用户没有统一的无功功率补偿，造成补偿不合理，效果不明显；而且，在高峰时，从电网接收无功过多，低谷时，往往向系统到送无 功。
（2）无功补偿装置落后。在无功补偿装置上，大量的装置采用采集任选一相的无功信号或一相电流另两相电压得出的无功信号并以此作为投切容量的依据，但这种 方式只适用于以三相动力为主的配电区，它可能会对非采样相造成过补或欠补。在投切容量的确定方面，往往以功率因数为参考，电容器分组投切，当功率因数滞后 时，则投入一组电容器；当有超前的无功分量时，则切除一组电容器；按步投切电容量，无功补偿的精度不高。这些装置常因为电容器容量级差大而投切精度低或频 繁投切。
（3）集中補偿占大多数。集中补偿只能减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所产生的损耗，而不能减少用户内部通过配电线路向用电设备输送无功功率所 造成的有功损耗。由于用户内部的无功损耗没有减少，所以降损节电效果必然受到限制。负荷所需的无功功率，仍然需要通过线路供给，依然产生有功损耗。
3 结束语
综上所述，无功补偿在电网中的应用，不仅能够提高电网传输效率，而且能够降低工厂的生产成本，提高工厂效益。所以无功补偿在电网中的运用非常重要。
参考文献：
[1] 郭宏.变频控制在热力企业中的应用[J].太原科技，2010，3：59～60.
[2] 王勇，陈德赋，李国常.节能与环保，2010，3：32～35.
[3] 金永刚.浅谈节能技术在工厂电气技术中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（20）.
[关键词]高效 无功补偿 电网
中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0204-01
随着电力系统中非线性用电设备，尤其是电力电子装置的应用日益广泛，电力系统中的谐波污染问题也越来越严重，而大多数用电设备功率因数不高，需要大量的无 功功率，也给电网带来额外负担，并影响到电网电能质量。在低压供电系统中采用合理方式对用电设备进行滤波和无功功率的补偿，具有多方面的意义。它不仅可以提高线路传输效率、抑制谐波，同时能够稳定电网电压、提高电能质量。具体来说：
1 无功补偿的意义
1.1 无功补偿与电网的关系
（l）提高电网传输效率。电网的传输能力是以能够传输的功率来衡量的。在功率的定义上，有功功率和无功功率的矢量和称为视在功率。电网传输线路对视在功率 的传输能力是一定的，如果无功功率部分增加，就会相应地降低有功功率的比例，从而使传输效率降低。通过在用户端进行无功功率补偿，可以免去电网传输无功功 率的负担，增大电网中传输的有功功率的比例，提高传输效率。
（2）稳定电网电压。输电线路电压损耗由两部分组成，即有功功率在电阻上的压降和无功功率在电感或电容上 的压降。一般说来，在超高压电网的线路、变压器的等效电路中，电抗的数值比电阻大得多。所以无功功率对电压损耗的影响很大，而有功功率对电压损耗的影响则 要小得多。因此，在电力系统中，无功功率是造成电压损耗的主要因素。
（3）提高电能质量。所谓电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质，主要是指所提供电能的电压幅值、频率等参数是否合格，波形是否接近正弦 波。在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高。理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和稳定的标准电压对用户供电，并且在三相交流系统中， 各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备的非线性或不对称性，负荷性质多变、调控手段不完善等因素使这种理 想的状态并不存在，由此产生了电能质量问题。
1.2 无功装置的现状和发展趋势
在电力系统中，传统的控制无功功率的方法包括采用同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等。考虑到无功功率是由于系统中各种 电容和电感所产生，人们最初使用了无源形式的补偿方法。该方法是将一定容量的电容器或电抗器以并联或串联连接的方式安装在系统的母线中。同步调相机又称同 步补偿器，是作为并联补偿设计的一种同步机，它属于有源补偿器。同步调相具有调相的优点，但动态响应速度慢，发出单位无功功率的有功损耗大，运行维护复 杂，不适应各类非线性负载的快速变化。
静止无功补偿装置于1967年在英国开始问世以后，受到世界各国的广泛重视。它是相对于调相机而言的一种利用电容器和各种类型的电抗器进行无功补偿的装 置，简称静补装置或静止补偿器。SVC成为补偿无功、电压调整、提高功率因数、限制系统过电压，改善运行条件经济而有效的设备。后来出现了采用自换相变流 电路的静止无功补偿装置，通常称为静止无功发生器，它是基于瞬时无功功率的概念和补偿原理，采用全控型开关器件组成自换相交流器，辅之以小容量储能元件所 构成的瞬时无功功率补偿。在国外，系统的无功补偿主要用静补装置和电容器，并积累了广泛的运行经验，取得了良好的效果。
随着电力电子技术的進一步发展，20世纪80年代中期，一种叫做柔性交流输电技术）的概念在美国正式提出，随着电网发展的需求，出现了以晶闸管为基础的 FACTS补偿器，它是用于改造交流传输技术的新型快速控制设备的集合，可以对电网进行无功补偿。
2 无功补偿的必要性分析
2.1 无功功率的重要性
无功功率在电网中的流动，对电网的安全、经济运行有着重要的影响。要保证电网的安全、经济运行，降低电网损耗，总是希望电网的无功最好不流动，即所谓的理想状态。或者尽量少流动，特别要避免无功功率通过输电线路远距离流动。实现系统的无功平衡。
维持无功平衡是保持节点电压水平的关键。由于电网中不仅有大量的无功负荷，而且还有大量的无功功率损耗，仅靠发电机提供的无功功率往往满足不了电网在额定电压水平下的无功功率平衡，或为避免大量无功流动，因此还需要进行无功补偿。
2.2 无功补偿对电压的影响
2.2.1 无功功率与电压的关系
电压是电能质量的重要指标之一。配电网中无功负荷与有功负荷一样，都是随机变化的。根据配电网的无功特性，配电网中无功输出与无功负荷保持动态平衡；当配 电网中无功功率不足或过剩的情况下，会引起电压偏移或波动。电压质量的好坏对配电网的稳定运行、降低线路的损耗、保证工农业生产安全、提高产品质量、降低 用电损耗等都有直接影响，因此保证电压偏移或电压波动在规定的范围内，是配电网运行的主要任务之一。
2.2.2 电压波动原因
因为配电网处在电力系统的末端，其电压波动现象经常存在。电压波动过大，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备。当配电网电压降低时，占负荷较大的 异步电动机转差增大，从而使电动机各绕组中的电流增大，温升增加，效率降低，寿命缩短；当配电网电压升高时，将使所有电气设备绝缘受损；电炉的有功是与电 压的平方成正比，电炉将因电压过低而影响产品的质量；照明负荷，尤其是白炽灯，对电压变化反应最为灵敏，电压过高，其寿命将缩短，电压过低，其亮度和发光 效率又要大幅度降低。
2.2.3 无功补偿对电压的影响 众所周知，电压是衡量电能质量的重要指标。电压过高和过低不仅影响产品质量而且容易损毁设备，因此配电网中节点电压的幅值必须保证在一定的范围内。而配电 网节点电压水平在很大程度上是由无功功率的水平来决定的。反过来讲，电压作为衡量电能质量指标的同时，又是反映配电网无功平衡和无功功率合理分布的标志， 电压水平和无功功率控制是密不可分的。
2.3 无功补偿存在电网问题
负荷无功补偿主要有以下几个问题：
（l）无功补偿容量不足。在供电方面，公用变压器在全国大中小城市中大量存在，而且伴随着一户一表等城网改造的开展，还会大量增加。由于资金匾乏及重视程 度不够，公用变压器区内无功补偿容量严重不足，有功损耗大，功用变压器的利用率不高。在用户方面，由于公用变压器区内低压用户很多，供电企业管理不便，低 压用户感性负荷很大。由于各用户没有统一的无功功率补偿，造成补偿不合理，效果不明显；而且，在高峰时，从电网接收无功过多，低谷时，往往向系统到送无 功。
（2）无功补偿装置落后。在无功补偿装置上，大量的装置采用采集任选一相的无功信号或一相电流另两相电压得出的无功信号并以此作为投切容量的依据，但这种 方式只适用于以三相动力为主的配电区，它可能会对非采样相造成过补或欠补。在投切容量的确定方面，往往以功率因数为参考，电容器分组投切，当功率因数滞后 时，则投入一组电容器；当有超前的无功分量时，则切除一组电容器；按步投切电容量，无功补偿的精度不高。这些装置常因为电容器容量级差大而投切精度低或频 繁投切。
（3）集中補偿占大多数。集中补偿只能减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所产生的损耗，而不能减少用户内部通过配电线路向用电设备输送无功功率所 造成的有功损耗。由于用户内部的无功损耗没有减少，所以降损节电效果必然受到限制。负荷所需的无功功率，仍然需要通过线路供给，依然产生有功损耗。
3 结束语
综上所述，无功补偿在电网中的应用，不仅能够提高电网传输效率，而且能够降低工厂的生产成本，提高工厂效益。所以无功补偿在电网中的运用非常重要。
参考文献：
[1] 郭宏.变频控制在热力企业中的应用[J].太原科技，2010，3：59～60.
[2] 王勇，陈德赋，李国常.节能与环保，2010，3：32～35.
[3] 金永刚.浅谈节能技术在工厂电气技术中的应用[J].黑龙江科技信息，2011（20）.