【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：

6.1　无功功率的最优分布
规律为：（1）当一个电网总有功损耗（△P_Σ）对各负荷无功补偿容量Q_c1，Q_c2，···，Q_cn的偏导数相等时，全网的无功补偿容量为最优分布。（2）对辐射式电网补偿的顺序是：首先应当选择距电源较远、无功负荷较大、常数λ值最大的结点进行补偿，这些结点补偿效益较大，然后从远至近加以补偿。
6.2　无功功率控制方式
电力系统无功功率控制的方式主要有:无功功率输送容量的控制（输电端）和无功功率补偿（输配电端）。
6.3　无功功率补偿方式
就其补偿方式来说分为高压补偿和低压补偿。高压补偿通常是在变电所高压侧进行，仅能补偿补偿点前端的无功功率对补偿点后的线路和负载的无功功率起不到补偿作用；低压补偿可直接补偿配电线路和负载的无功功率，补偿效果较为理想。
（1）集中补偿。在高低压配电所内设置若干组电容器，电容器接在配电母线上，补偿供电范围内的无功功率。
（2）组合就地补偿。电容器接在高压配电装置或动力箱的母线上，对附近的电动机进行无功补偿。
（3）单独就地补偿。将电容器装于箱内，放置在电动机附近，对其单独补偿。为电容器直接接在电动机端子上或保护设备末端，一般不需要电容器用的操作保护设备，称为直接单独就地补偿。对经常操作者，采用接触器；对非经常操作者，采用空气断路器；对高压电容器直接单独就地补偿，宜采用真空开关。不采用控制设备，由电动机控制开关操作，但电容器必须采用内装熔丝或另装溶断器。如采用控制设备，为控制式单独就地补偿，多用于降压起动或有可逆运行等有特殊操作要求的电动机。
6.4　无功功率补偿作用
（1）改善功率因数及相应地减少电费。根据国家水电部、物价局颁布的功率因数调整电费办法，规定3种功率因数标准值，即:①高压供电的用电单位，功率因数为0.9以上；②低压供电的用电单位，功率因数为0.85以上；③低压供电的农业用户，功率因数为0.8以上。根据“办法”，补偿后的功率因数以分别不超出0.95，0.94，0.92为宜，因为超过此值，电费并没有减少，相反初次设备增加，是不经济的。
（2）降低系统的能耗。功率因数的提高，能减少线路损耗及变压器的铜耗。设R为线路电阻，ΔP1为原线路损耗，ΔP2为功率因数提高后线路损耗，则线损减少为
ΔP=ΔP₁-ΔP₂=3R（I₁²-I₂²）                     （1）
比原来损失减少的百分数
θ=（ΔP/ΔP₁）×100%=1-（I₂/I₁）²×100%            （2）
式中:I₁=P/（3U₁cosφ₁）I₂=P/（3U₂cosφ₂）补偿后，由于功率因数提高，U₂>U₁。为分析方便，可认为U₂≈U₁，则
θ=[1-（cosφ₁/cosφ₂）²]×100%                （3）
当功率因数从0.8提高到0.9时，通过上式计算，可求得有功损耗降低约21%。在输送功率P=3UIcosφ不变情况下，cosφ提高，I相对降低，设I₁、I₂分别为补偿前、后变压器的电流，铜耗分别为ΔP₁、ΔP₂；铜耗与电流的平方成正比，即ΔP₁/ΔP₂=I₂²/I₁²。由于P₁=P₂，认为U₂≈U₁时，即I₂/I₁=cosφ₁/cosφ₂。所以
ΔP₂/ΔP₁ ≈（cosφ₁/cosφ₂）²                 （4）
可知，功率因数从0.8提高到0.9时，铜耗相当于原来的80%。
（3）减少了线路的压降。由于线路传送电流少了，系统的线路电压损失相应减少，有利于系统电压的稳定（轻载时要防止超前电流使电压上升过高）和大电机起动。
（4）增加了供电功率，减少了用电贴费。对于原有供电设备来讲，同样的有功功率下，cosφ提高，负荷电流减少，因此，向负荷传输功率所经过的变压器、开关、导线等配电设备都增加了功率储备，发挥了设备的潜力。对于新建项目来说，降低了变压器容量，减少了投资费用，同时，也减少了运行后的基本电费。
6.5　无功功率补偿发展趋势
（1）快速准确地检测系统的无功参数，提高动态响应时间，快速投切电容器，以满足工作条件较恶劣的情况（如大的冲击负荷或负荷波动较频繁的场合）。随着计算机数字控制技术和智能控制理论的发展，可以在无功补偿中引入一些先进的控制方法，如模糊控制等。
（2）目前无功补偿技术还主要用于低压系统。高压系统由于受到晶闸管耐压水平的限制，是通过变压器接入的，如用于电气化铁道牵引变电所等。研制高压动态无功补偿的装置则具有重要意义，关键问题是要解决补偿装置晶闸管和二极管的耐压，即多个晶闸管元件串联及均压、触发控制的同步性等。
（3）由单一的无功功率补偿到具有滤波以及抑制谐波的功能。随着电力电子技术的发展和电力电子产品的推广应用，供电系统或负荷中含有大量谐波。研制开发兼有无功补偿与电力滤波器双重优点的晶闸管开关滤波器，将成为改善系统功率因数、抑制谐波、稳定系统电压、改善电能质量的有效手段。
（4）在城网改造中，运行单位往往需要在配电变压器的低压侧同时加装无功补偿控制器和配电综合测试仪，因此提出了无功补偿控制器和配电综合测试仪的一体化的问题。
7　结论
随着电力电子技术的日新月异以及各门学科的交叉影响，静止无功补偿的发展趋势主要有以下几点:
（1）电力系统在运行时，电源提供的无功功率是用来在电气设备中建立和维持磁场，进行能量交换的，它为能量的输送和转换创造了必要条件。
（2）输电线路的主要任务是输送有功功率。通过控制无功功率，使其引起的线路损耗最小，从而提高输电效率，改善功率传输能力。
（3）系统所需的无功功率必须从网络中获得。为了使电力系统可靠、高效的运行，必须对无功功率进行控制。特别是系统应有足够的储备，以应付突然的需要。通过控制无功功率，可以保证电压水平，尤其是防止电压扰动，从而提高电能质量。
（4）直流输电系统要求在换流器的交流侧进行无功控制，以便稳定电压和帮助换流器换流。
（5）在电气化铁道等三相负载的场合，适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。

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