摘要交流電力系統(tǒng)可以看成是有功電源負(fù)荷和無功電源負(fù)荷兩個(gè)并存且不可分割的電力系統(tǒng)。如果說交流系統(tǒng)運(yùn)行的目的是傳輸和消費(fèi)電能，那幺無功系統(tǒng)運(yùn)行就是為此目的而不可缺少的手段。使用無功系統(tǒng)不僅使交流電電壓維持穩(wěn)定，確保電網(wǎng)供電系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及可靠性，并降低電網(wǎng)在傳送電量過程中的能量損失。
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 無功功率 無功補(bǔ)償 配置
當(dāng)前能夠?qū)δ茉催M(jìn)行有效利用并便于傳輸?shù)墓╇娤到y(tǒng)基本上都是交流電形式，即其電壓和電流變化在時(shí)間軸上的變化規(guī)律是按照正弦周期性變化。
電流及電壓值隨時(shí)間軸按正弦方式作周期變化的交流電力系統(tǒng)，是當(dāng)今有效利用能源、方便傳輸能量、靈活使用能量的有利工具。相比于直流供電形式，交流系統(tǒng)電源主要以兩種方式向負(fù)載供應(yīng)電功率：有功功率及無功功率，有功功率即實(shí)現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)為其他用途的功率(如光能、機(jī)械能等)，而無功功率則主要在電網(wǎng)線路內(nèi)部用于電、磁場之間的轉(zhuǎn)化，以及在一些特殊電器件中形成并保持磁場。在正常情況下電力系統(tǒng)中的無功功率是由異步電動(dòng)機(jī)、電力變壓器，電弧爐和線路無功損耗以及串并聯(lián)電抗器等無功負(fù)荷產(chǎn)生的，其中電機(jī)、變壓器在電網(wǎng)中所占的無功功率比例是最高的，有些甚至占全廠負(fù)荷載重的80%之上。若此時(shí)電網(wǎng)供給的無功功率不能滿足其負(fù)載需求，則無功電源及其負(fù)載保持低電壓平衡。由于電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平低，會(huì)給電力系統(tǒng)帶來一系列危害，表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：
1 設(shè)備出力不足
線路及變壓器裝置允許的通過容量減少，由于并聯(lián)電容器與之電壓有平方關(guān)系，故其也減少出力，進(jìn)而造成無功功率更少，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)出力不足，電壓降低幅度在10%到15%，有功、無功功率出力降低約為10%到15%。
2 設(shè)備損壞
由于電壓低，用戶電動(dòng)機(jī)出力降低。如果電壓降低20%，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩減少36%，電流增加約為20~25%，設(shè)備溫度升高12~15%。若電壓降低，則無法帶動(dòng)電機(jī)軸正常運(yùn)轉(zhuǎn)，造成其堵轉(zhuǎn)，繞組形成過電流，因發(fā)熱過多而燒壞設(shè)備。
3 電力系統(tǒng)損耗增加
線路、變壓器有功損耗和無功損耗增加。如果線路電壓平均降低15%，線路損耗增加大約32%。
4 電力系統(tǒng)穩(wěn)定度降低
若電網(wǎng)系統(tǒng)的無功功率不足時(shí)，則發(fā)電機(jī)無功出力將被迫增大，同時(shí)受端系統(tǒng)的電壓值降低。若送電線路突發(fā)故障時(shí)，電源供給的無功功率更小，則受端系統(tǒng)的電壓降低幅度更大，若電壓降到低于額定值的70%或更多，則可能會(huì)造成電壓崩潰，進(jìn)而造成斷電。
由于無功不足帶來的危害極大，需要用無功補(bǔ)償設(shè)備補(bǔ)償系統(tǒng)中無功功率的不足，以維持整個(gè)系統(tǒng)的無功平衡和穩(wěn)定。電容器、調(diào)相機(jī)和靜止無功補(bǔ)償器是無功補(bǔ)償?shù)闹饕O(shè)備，而其中的電容器具有小成本投入、有功功耗低且運(yùn)維管理便利等特點(diǎn)，因而常使用并聯(lián)形式的電容器用于電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)中的無功功率補(bǔ)償器件。當(dāng)其連接到電網(wǎng)線路時(shí)，需注意以下要求：
（1）為降低因無功功率在傳輸中造成的電網(wǎng)有功功率的損耗，原則上應(yīng)對無功功率進(jìn)行就地平衡補(bǔ)償，即低電壓區(qū)的無功功率使用低壓電容器件進(jìn)行補(bǔ)償，高電壓區(qū)進(jìn)行高壓補(bǔ)償；另外，在正常環(huán)境下的電廠中，低壓電容器應(yīng)盡量以分散形式補(bǔ)償；針對容量大、負(fù)荷穩(wěn)定且頻繁工作的用電設(shè)備的無功功率補(bǔ)償，應(yīng)單獨(dú)就地進(jìn)行。
（2）若使用的電容器容量值較大，則應(yīng)按照其工作電壓變化情況、負(fù)荷跳動(dòng)、設(shè)備本身的技術(shù)條件、電網(wǎng)處的背景諧波含量等因素進(jìn)行分組，且分組后的電容器裝置在各組中工作時(shí)，不能出現(xiàn)諧振情況。
（3）為了抑制諧波和抑制涌流，電容器組宜串聯(lián)適當(dāng)參數(shù)的電抗器。僅用于抑制涌流時(shí)，電抗率宜取0.1%~1.0%。在對諧波進(jìn)行抑制時(shí)，電抗率的選定需以并聯(lián)電容器件接到電網(wǎng)處的背景諧波含量為參考依據(jù)。
（4）為更好地對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，并減少功耗，應(yīng)避免用戶向電網(wǎng)傳輸無功功率；在高壓區(qū)無高壓負(fù)載時(shí)，不應(yīng)在高壓區(qū)安裝并聯(lián)電容器。
為使無功功率在遠(yuǎn)程傳輸或多級變壓器中功率損失降低最低，并減少在其過程中造成的有功功耗，提升電網(wǎng)的整體供電效率，對無功功率的補(bǔ)償應(yīng)遵循“就地補(bǔ)償、分層分區(qū)進(jìn)行平衡”等原則。這個(gè)原則對地區(qū)配電網(wǎng)顯得尤其重要，以下是根據(jù)東北電網(wǎng)和一些地區(qū)電網(wǎng)的實(shí)際調(diào)查分析，無功負(fù)荷構(gòu)成比例參加如圖：
通過表格看出，地區(qū)電網(wǎng)中負(fù)荷和配電網(wǎng)無功網(wǎng)損占無功總負(fù)荷的80%左右；35KV及以上電網(wǎng)無功網(wǎng)損占20%左右，所以合理配置配電網(wǎng)中的無功補(bǔ)償顯得尤其重要。
綜上所述，在供配電電網(wǎng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償和無功平衡，是保障電網(wǎng)中電壓穩(wěn)定及滿足用戶對用電質(zhì)量需求的必要方法，同時(shí)對降低電能的損耗，提高電網(wǎng)在供電上的有效利用率方面也極具重要意義。