【分　 类】 机械与建筑工程
【关 键 词】 电力系统；无功功率；传输特性；控制功能
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正文：
摘　要:从无功功率与有功功率、电压、线损、谐波及直流输电等方面叙述了无功功率的重要性，指出实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。从而说明了无功功率的重要性及无功功率控制的必要性。
电力系统中的无功功率主要用来在电气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，为系统提供电压支撑，在电源与负荷之间提供电压降落所需的势能。无功不直接作为实际消耗之功，但无功的交换将引起发电和输电设备上的电压降和损失。无功功率是交流电力设计和运行中的一个重要因素，不仅大多数网络元件需要消耗无功功率，而且大多数用户负荷也要消耗无功功率。
关键词:电力系统；无功功率；传输特性；控制功能
1　无功功率与有功功率的关系
输电线路的主要任务是输送有功功率，而为了实现有功功率的传输，一般也需要输送一定量的无功功率。输送有功功率时需要消耗无功功率，而输送无功功率时需要消耗有功功率。电力网的安全经济运行，一般要求电力用户负荷的功率因数满足一定的要求，对那些功率因数较低的负荷则要求用户就地采取补偿措施，提高其功率因数。必须控制电网中各枢纽点的电压，必要时加以支持或限制。而这种控制在很大程度上能够由供给或消耗这些点的无功功率来实现。由于电力线路的传输能力是有限的，因此，通过控制无功功率也可提高线路的传输能力。
2　无功功率与电压的关系
2.1　无功功率平衡与电压水平的关系
电力系统中无功功率平衡与电压水平有着密切关系。如果发电机有足够的无功备用，系统的无功电源比较充足，就能满足较高电压下的无功功率平衡的需要，系统就有较高的运行电压水平。反之，无功功率不足，系统只能在较低的电压水平下运行。在电力系统中应力求做到在额定电压下的系统无功功率平衡，并根据实现额定电压下的无功功率平衡要求装设必要的无功补偿设备。
2.2　无功功率是影响电压质量的一个重要因素
电压是电能质量的主要指标之一。电压质量对电力系统稳定运行，降低线路损耗和保证工农业的安全生产有着重要意义。因此，保证电压质量，即保证端电压的偏移和波动都在规定的范围内，是电力网运行的主要任务之一。从电压损耗的公式$U=（PR+QX）öU可见，在电网结构（R，X）确定的情况下，电压损耗与输送的有功功率和无功功率有关。而在输送的有功功率一定的情况下，电压损耗主要取决于输送的无功功率。当电力网有能力向负荷供给足够的无功功率时，负荷的电压就能维持在正常的水平上。如果无功电源容量不足，负荷的端电压就会降低。维持电力网的电压水平，与无功功率的平衡之间存在着不可分割的关系。
2.3　无功功率影响电压波动的一个重要因素
在电力系统中，电压和频率是衡量电能质量的两个最重要的指标。为确保电力系统的正常运行，供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有功功率的控制密切相关，而电压控制的重要方法之一就是对电力系统的无功功率进行控制。电网中无功不平衡主要有两方面的原因:一方面是用户的电气性能不够好，一方面是输送部门传送的三相电的质量不高。这两方面的原因综合起来导致了无功的大量存在。
造成电压波动的主要因素，一是用户无功负荷的变化，二是电力网内无功潮流的变化。如果电力网中没有足够的无功功率补偿设备和调压装置，就会产生大的电压波动和偏移，甚至出现不允许的低电压或高电压运行状态。如果大量的无功功率不能就地供应，而靠长途输送，流经各级输变电设备的话，就会产生较大的无功功率损耗和电压降落。若无适当的调压手段，便会造成电网低电压运行。相反，当电力网有足够的无功功率电源，用户所需的无功功率又大大减少时，输送中的无功功率损耗也相应减少，用户端电压便会显著上升，甚至出现电网高电压运行。
3　无功功率与线损的关系
无功电源的布局、无功功率的传输以及无功功率的管理，直接影响电力系统的经济运行，与线损有密切的关系。当有功功率和无功功率通过网络电阻时，会造成有功功率损耗。当网络结构已定，输送有功功率一定时，总的功率损耗完全决定于无功功率的大小。
4　无功功率与谐波的关系
无功功率控制与谐波有密切的关系，因为无功功率补偿和控制往往与负荷有关，而负荷本身就是谐波源。快速变化的谐波源除了产生谐波外，往往还引起供电电压的波动和闪变，有的还造成系统三相电压不平衡，严重的影响电网的电能质量。无功功率和谐波的关系如下:
（1）在含有谐波的情况下，无功功率的定义和谐波有密切的关系。谐波除其本身的问题外，也影响负荷和电网的无功功率。
（2）产生谐波的装置同时也大多是消耗基波无功功率的装置。如各种电力电子装置、电弧炉和变压器等。
（3）补偿谐波的装置通常也是补偿基波无功功率的装置，如LC滤波器和有源电力滤波器中的许多类型都可以补偿无功功率。高功率因数整流器既限制了谐波，又提高了功率因数。限制谐波较全面的技术措施就是在谐波源处并联装设无功补偿装置。该装置可以有效的减小的谐波量，并补偿功率因数。
无功功率补偿几乎总是影响到电力系统的谐振频率，至少是局部的影响到电力系统的谐振频率。所以，电容器、电抗器、补偿器的配置应当尽量避免谐波共振的发生。在无功功率补偿系统设计时，应该重视计算非线性负载产生谐波的影响，在电容器组回路中合理配置抑制谐波的串接电抗器，正确选择电容器的额定电压，对电容器组的安全运行是十分必要的。
5　无功功率控制与直流输电
直流输电中的换流装置无论以整流器方式或逆变器方式运行时，都将从交流电网侧吸收无功功率。在正常运行情况下，整流装置所需的无功功率约为直流功率的30%～50%，逆变装置约为40%～60%。为了解决换流装置所需无功功率的补偿问题，可以采用以下结线方式:
（1）换流装置的交流侧串联电容，以补偿换相电抗，并使换相电抗转为容性。这样在换流过程中，不但不从交流电流中吸收无功功率，而且还可以向电网输送无功功率。
（2）用附加三次谐波电压的方法，实现人工换相，从而使换流器运行于超前的功率因数。对直流输电系统中换流器的交流侧进行无功补偿后，保持电压不变，相当于减小了电感，增大了短路容量；倘若电压降低，则短路电流减小。通过对直流输电系统中换流器的交流侧进行无功控制，可以稳定电压和帮助换流器换流。
6　无功功率的控制与补偿

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