王永娟
国网青海省电力公司海北供电公司
摘要：无功补偿技术对于提高电力系统的电能质量和挖掘电网的潜力是十分必要的。其主要作用包括提高负载和系统的功率因数、减少设备容量和功率损耗、稳定电压、提高供电质量、提高系统输电稳定性和输电能力、平衡三相负载的功率等。因此，无功功率补偿就成为保证电网高质量运行的重要方式之一，也是电力系统研究领域关注热点。
关键词：电力系统;无功补偿装置;主要分类;应用分析
电力是我国的主要二次能源，随着我国经济的发展，节电降耗、减少生产成本是企业追逐的目标。在日常用电负载中，阻感负载占据很大的比例，这些负荷的自然功率因数约为0.6-0.8，阻感性负载所消耗的无功功率在电力系统所输送的电量中同样占据比例较大。无功功率增加会导致电流的增大，设备及线路的损耗增加，导致大量的有功电能损耗，同时使功率因数偏低、系统电压下降、无功功率若无法就地补偿，用户符合所需无功功率全依靠发、配电设备长距离提供，就会使配电、输电设施无法充分发挥，降低发电输电能力，电网供电质量恶化，严重时会有大面积停电事故的风险。
1无功功率补偿的原理
电能需要经过发电机、变压器、输电线路送到用户端，因为受到功率、发热和温升的限制，发电机、变压器、输电线路等各种电器都有额定电流、电压和功率的限制，输电线路中传送的功率包括有功功率和无功功率两部分，有功功率是保持电力设备正常运转所必需的电功率，也就是将电力能量转化成除电能以外的其他能量所获取的电功率；无功功率则代表着整个电气设备里的电感、电容元件在上作的时候因建立电力磁场而耗用的一个电功率。目前，在我国的工农业生产及居民生活用电负载中，大部分都是感性负载，这些设备在运行过程中是需要及时进行无功补偿的。总体来看，无功补偿的基本原理是把具有容性的设备与感性用电负载之间相并联，电能在这两种负荷间进行任意的转换，从而就达到了减少在电网系统中无功功率耗用的目的。
2电力系统无功补偿的应用价值
在电力系统中，由于受到无功电流的影响，导致系统的导线容量、设备容量和系统损耗不断增多，对整个系统的可靠性和稳定性带来不利影响。绝大多数的用电设备都具有改变特点，必须要从电力系统中吸收无功功率，如果有功功率保持恒定增大时会引起总电流增加，造成电力系统元件增加，这样也会导致工厂内部的启动控制设备、测量仪表等相关的设备规格出现增大的可能，造成投资费用过度[1]。
在系统传送的过程中，总电流的增大也会造成供电线路的增大，给整个线路和变压器造成一定的损失，也会导致电力系统发电设备调压困难，由于无功电流的增加，导致电机转子发生磁效应增加，激励电流过度，转子绕组的温度会明显升高，甚至会引起隐患。
由此可见，电力系统的无功功率很容易导致电压和频率无法保持恒定，除了要充分运用发电机无功功率之外，还应该安装合适的无功补偿装置，确保整个无功系统达到平衡。
3无功补偿装置的分类和选择
3.1机械旋转类无功补偿装置
机械旋转类无功补偿装置作为最原始的补偿装置之一，能够调节无功功率和静态电压，机械旋转类无功补偿装置能够对转子绕组的励磁电流进行调节，确保无功功率的稳定输出[2]。
机械旋转类无功补偿装置，包括同步调相机、同步发电机和同步电动机三种。同步调相机的功能与同步电动机具有相似性，但是两者却存在明显的差别，因为同步调相机既能够励磁运行，也能够在欠励磁状态下运行，如果过滤池运行时同步调相机会生成感性无功功率起到升压的效果，在欠励磁运行的状态下能够吸收感性无功功率，起到降压的效果，同步调相机自身的无功补偿机制非常灵活，应用范围非常广泛。
同步发电机自身的无功补偿效果，已经无法满足现代化电力系统的运行需求，逐渐被其他的装置所取代。由于同步发电机的无功补偿原理与同步调相机大体类似，也能够实现无功功率补偿，通常情况下同步发电机并不适用于无功补偿装置，因为发电机自身容量小，在运行时由于同步发电机内部会产生电压波动，导致电路运行效果不理想，在发电机超负荷运转时也有可能因为功率过度而导致绝缘层击穿引发故障[3]。
3.2静止类无功补偿装置
静止类无功补偿装置缺乏旋转部分，整个设备的运行也始终保持相对静止状态，静止类无功补偿装置的体积更小效率更高，能够利用集成化的控制，静止类无功补偿装置，具有响应速度快的特点。在电力系统中被广泛应用，精子类无功补偿装置，包括固定电容精杂管控制电抗器和静止无功补偿器等，其中固定电容能够实现负载侧无功补偿，整体的结构更加的简单，具有经济实用的优点，但是在实际应用的过程中，固定电容自身的缺点也比较明显，例如在电容通电时，瞬间电压会超过额定电压的几十倍甚至上百倍，很容易导致电容击穿造成设备损坏，此外固定电容只能够实现分级补偿，这也导致无功补偿的效果并不明显，无法确保无功补偿和电力系统调控的实效性。
晶闸管控制电抗器在电力系统运行的过程中，由于其基本构成的部分非常的复杂，作为一种感性无极补偿器晶闸管，电抗器能够根据晶闸管内部电压的变化，对整个电抗器进行无级调节，通常来说电力系统的负荷电压变化可以根据用电的实际情况进行判断，例如，在夏季电力需求高峰時期，能够对电力系统的输电流量进行及时调节，避免受到局部电压过高造成电网瘫痪的问题，经常管控制电抗器，能够利用电抗性补偿措施，在用电高峰时提高电网电压上限，确保整个电力系统的稳定运行。
4无功补偿装置的主要优点
4.1操作简单
大多数的无功补偿装置都利用单片机的形式对数据进行处理和分析，能够提高系统运行的整体质量，在设备安装之前可以专人对整个设备的控制程序录入到单片机中，可以保证无功补偿装置自动化运行，每一台装置都有人机交互界面，能够方便管理人员对电力系统的运行情况进行全面的掌握，确保界面操作的效果得到提升。
在整个电力系统当中，所使用电子器件的具体性能将对整个无功补偿装置的运行效率产生直接性的影响。因此，为了提高无功补偿装置的运行效能，可以尝试从材料、技术、工艺等多个方面入手，提高基于半控制或全控制电力电子期间的性能[4]。
4.2通讯灵活
无功补偿装置在内部预先安装无线传输和接收装置，能够对远端计算机的控制，信号进行实时接收与发送，确保无功装置单片机的实时通讯，多个通讯串口与无功补偿装置设备进行连接，可以保证电单片机的控制指令，控制串口即时发出，保证了无功补偿的动态效果，也能够被数据库直接调用，提高无线通讯装置的远程传输质量。
5结束语
本文对无功补偿装置在电力系统中的实际应用进行分析，详细的说明了无功补偿装置的必要性，对无功补偿装置的分类和具体的应用范围进行介绍，可以提高我国电力系统运行的稳定性，满足各个行业的电力需求。
参考文献：
[1]葛宝江.电力系统中无功补偿装置的应用研究[J].中国高新区，2017（20）：114.
[2]王丽娟.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].山东工业技术，2017（15）：221.
[3]周元.电力系统中无功补偿装置的应用分析[J].中国设备工程，2017（14）：145-146.
[4]王辉.电力系统中无功补偿装置的应用研究[J].江西建材，2017（01）：193+195.