漫谈电力系统无功功率

关于电力系统电压与无功补偿问题探讨电力系统中无功补偿对电力系统的重要性越来越受到重视，合理地投停使用无功补偿设备，对调整电网电压、提高供电质量、抑制谐波干扰、保证电网安全运行都有着十分重要的作用。

如果系统无功电源不足，则会使电网处于低电压水平上的无功功率平衡，即靠电压降低、负荷吸收无功功率的减少来弥补无功电源的不足。

同样，如果由于电网缺乏调节手段或无功补偿元件的不合理运行使某段时间无功功率过剩，也会造成整个电网的运行电压过高。

因此，要维持整个系统的电压水平，就必须有足够的无功电源来满足系统负荷对无功功率的需求和补偿线路和变压器中的无功功率损耗。

一、无功功率就地补偿的概念无功补偿装置的分布，首先要考虑调压的要求，满足电网电压质量指标。

同时，也要避免无功功率在电网内的长距离传输，减少电网的电压损耗和功率损耗。

无功功率补偿的原则是做到无功功率分层分区平衡，就是要做到哪里有无功负荷就在那里安装无功补偿装置。

这既是经济上的需要，也是无功电力特征所必需的，如果不这样做，就达不到最佳补偿的目的，解决不了无功电力就地平衡的问题。

二、无功功率的平衡在电力系统中，频率与有功功率是一对统一体，当有功负荷与有功电源出力相平衡时，频率就正常，达到额定值50Hz，而当有功负荷大于有功出力时，频率就下降，反之，频率就会上升。

电压与无功功率也和频率与有功功率一样，是一对对立的统一体。

当无功负荷与无功出力相平衡时，电压就正常，达到额定值，而当无功负荷大于无功出力时，电压就下降，反之，电压就会上升。

电压与无功功率之间的关系要比频率与有功功率之间的关系复杂得多，大体上有以下几点：2.1在一个并列运行的电力系统中，任何一点的频率都是一样的，而电压与无功电力却不是这样的。

当无功功率平衡时，整个电力系统的电压从整体上看是会正常的，是可以达到额定值的，即便是如此，也是指整体上而已，实际上有些节点处的电压并不一定合格，如果无功不是处于平衡状态时，那么情况就更复杂了，当无功出力大于无功负荷时，电压普遍会高一些，但也会有个别地方可能低一些，反之，也是如此。

电力系统中的无功功率集控值班员2016-07-021.1.1 无功功率对有功功率的影响输电线路的主要任务足输送有功功率,而为了实现有功功率的传输和电网无功功率的平衡也需要输送一定量的无功功率。

输送无功功率时需要消耗有功功率。

当有功功率一定时，无功功率越大，则网络中的有功功率损耗就越大。

当电力线路的传输能力一定时，传输无功功率越小，则传输有功功率的能力越大。

1.1.2无功功率对电压的影响(1)无功功率平衡水平对电压水平的影响。

电力系统中无功功率平衡水平对电压水平有较大的影响。

如果发电机有足够的无功功率备用，系统的无功电源比较充足，就能满足较高电压质量下大功功率平衡的需要，系统就有较高质量的运行电压水平。

反之，如果无功功率不足，系统只能在较低质量的电压水平下运行。

另外，电能在电力网中传输时，要损失掉部分有功功率和无功功率。

当无功功率损耗较大时。

将引起系统电压大幅度下降，影响系统运行的稳定性、经济性。

(2)无功功率对电压质量的影响。

电力系统是向用户提供电能的网络，因而电能质量是供电部门生产；经营活动中的一个重要经济技术指标。

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。

在保证工农业生产和人民生活个使用的各种用电设备都是按照额定电压米设计制造的。

这些设备在额定电压厂运行时，才能取得最佳的运行状态。

电压超出所规定的范围时，对用电设备将产生不良的后果。

目前大多数国家规定的电压允许变化范围一般为l 5％——10％UN (额定电压)。

电力部门为了确保电力系统正常运行时能够提供优质的电压，确保优质的供电服务，必须确保各输配电线路的母线电压稳定在允许的偏差范围之内。

电力系统正常运行时，应有充足的无功电源。

无功电源的总容量要能满足系统在额定电压下对无功功率的需求。

否则．电压就会偏离额定值。

当电力网有能力向负荷供给足够的无功功率时，负荷的电压才能维持在正常的水平上。

电力系统无功功率浅谈作者：刘鑫来源：《硅谷》2013年第02期摘要：作为电能质量的重要指标电压和无功功率有着密不可分的联系，系统电压的波动大小都会影响用电设备的运行特性及用电设备所取用的功率，对电力系统带来不利的影响。

无功功率从发电机和变压器向负荷输送，在输送过程中会产生电压损耗，电压损耗的多少会受到无功功率潮流的变化的影响。

无功功率的不足会引起系统电压水平的下降，电压降降低，严重影响设备的出力，为了使电压上升，就需要使电源增加无功出力。

关键词：电力系统；无功功率1 无功功率的产生简单的说，只有电动机的定子中产生磁场才能使电动机旋转，为产生磁场而消耗的功率称为无功功率。

其实变压器就是一种静止的电动机，同理才能在次级产生感应电压，一次变压器也要消耗无功功率。

无功功率仅仅是在完成电能与磁能之间的转换，并不对外做功，也不消耗燃料或其他形式的能量，因此称为无功功率。

但无功功率与有功功率同样重要，没有无功功率，电动机就不能旋转，变压器也不能变压，也就没有有功功率！2 无功功率的设备电力系统的无功功率的产生除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这四种装置又称为无功补偿装置。

除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。

2.1 同步电机。

同步电机可作为发电机，电动机和补偿机运行，这是其主要运行的方式。

同步发电机是其常见的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要运行方式，同步电动机的功率因数是可以调节的。

再不要求调速的情况下，用大型同步电动机可以提高系统设备的运行效率。

如将同步电机并列于电网中可作为同步补偿机，空载的情况下调节励磁电流可向电网发出所需的感性或容性无功功率，以达到改善电力功率因数及调节系统电压，提高系统运行的经济性的目的。

2.2 并联电容器。

并联电容器可以改善系统的功率因数、降低系统中的电能损耗，调整电压，可提高输变电设备的输送能力，减少线路的电压降，提高供电质量，并联电容器补偿是我国使用最广泛的一种节电措施，不仅在工业、企业乃至我们的街头巷尾就可以见到。

无功功率在电力系统中的重要作用随着工业的发展，电能成为现代工业的主要能源，电能质量的好坏，直接影响到工业设备的运行及企业的经济效益、社会效益等，为用户提供安全、可靠、稳定、、高效的电能是十分重要的。

在电力系统的运行过程中，通常用功率因数来衡量电网运行的效率，功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率中有功功率的有效利用的程度。

为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好,却往往忽视了无功功率在电网中的重要作用。

无功功率在电网对用户输电的过程中，电网要提供给负载的电功率有两种：有功功率和无功功率。

有功功率（p)是指保持设备运转所需要的电功率，也就是将电能转化为其它形式的能量（机械能，光能，热能等）的电功率；而无功功率（Q）是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电功率。

无功功率比较抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备（电路系统）中建立和维护磁场的功率。

它不表现对外做功，由电能转化为磁能，又由磁场转化为电能，周而复始，并无能量损耗。

特别指出的是无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供能量，作用却十分重要。

电机运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护的，有了璇转的磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。

变压器也需要无功功率，才能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压，凡是有电磁线圈的电气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率，没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。

因此供电系统中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气设备将无法运行。

功率因数电网的电力负荷中的电气设备都是由电感、电容、电阻等元件组合而成，既有感性负载又有容性负载如电机、变压器、电抗器等，感性负载的电压与电流的相量间存在一个相位差，通常用相位角的余弦cosφ来表示，cosφ称为功率因数式中cosφ-功率因数，P-有功功率，KW;Q-无功功率，KVar; s-视在功率，KVA;功率因数的大小，反映了电网系统中电源输出的视在功率的有效利用程度，为了提高电网系统中电能输送质量，希望功率因数越大越好。

浅析传统电力系统无功优化的现状【摘要】本文浅析了传统电力系统无功优化的现状。

在介绍了传统电力系统的发展历程、无功优化的重要性以及研究目的和意义。

正文部分分析了无功功率在电力系统中的作用、传统电力系统无功优化方法及现状，探讨了存在的问题和优化方法技术的发展趋势，同时总结了国内外研究现状。

结论部分指出传统电力系统无功优化仍存在挑战，强调了加强研究和应用的重要性，并展望了未来的发展方向。

通过本文的分析，可以看出传统电力系统无功优化面临着一些挑战，但也有着广阔的发展前景，需要不断加强研究和应用，不断探索新的优化方法和技术，以推动电力系统的进一步发展和提高能源利用效率。

【关键词】传统电力系统、无功优化、现状、功率、优化方法、问题、发展趋势、研究现状、挑战、研究应用、未来发展方向1. 引言1.1 传统电力系统的发展历程传统电力系统是以发电厂、输电线路和配电设备为基础，通过输送电能实现电力供应的系统。

传统电力系统的发展历程可以追溯至19世纪末的工业革命时期。

当时，人们开始利用燃煤等传统能源进行发电，并通过输电线路将电能传输至各个城市和工厂，以满足日益增长的电力需求。

随着电力系统的不断发展，传统电力系统在20世纪逐渐完善和规范。

电力系统逐渐建立了供电网络，实现了电力的长距离输送和大规模供电。

电力系统的发展促进了工业、农业和生活的现代化，推动了社会经济的快速发展。

在传统电力系统的发展过程中，随着电力需求的增加和供电负荷的变化，无功功率在电力系统中愈发显得重要。

对于传统电力系统来说，无功功率优化是提高系统运行效率和稳定性的重要途径，也是推动电力系统智能化发展的关键。

加强对传统电力系统的无功优化研究具有重要意义，这也是本文将研究的重点之一。

1.2 无功优化在电力系统中的重要性在电力系统中，无功功率优化具有非常重要的意义。

无功功率是电力系统中一个至关重要的参数，它的优化与电力系统的稳定运行、能效提升以及减少系统损耗密切相关。

漫谈电力系统无功功率目前世界范围内掀起环境保护的热潮，电力系统是一种的特定环境，公用电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但它给电网运行带来了许多麻烦。

无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率。

在实际电力系统中，异步电动机作为传统的主要负荷使电网产生感性无功电流；电力电子装置大多数功率因数都很低，导致电网中出现大量的无功电流。

无功电流产生无功功率，给电网带来额外负担且影响供电质量。

因此，无功功率补偿(以下简称无功补偿)就成为保持电网高质量运行的一种主要手段之一，这也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域所面临发展的一个重大课题，且正在受到越来越多的关注。

设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法，目前在国内外均获广泛应用。

电容器与网络感性负荷并联，以并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其阻抗是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。

随着电力系统的发展，要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机(Synchronous Condenser--SC)。

它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的情况下，能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。

自20世纪2、30年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统中作为有源的无功补偿曾一度发挥着主要作用，所以被称为传统的无功动态补偿装置。

然而，由于它是旋转电机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。

20世纪70年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置(Static Var Compensator--SVC)所取代，目前有些国家已不再使用同步调相机。

早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturated Reactor--SR)型的，1967年英国GEC公司制成了世界上第一批该型无功补偿装置。

饱和电抗器比之同步调相机具有静止、响应速度快等优点；但其铁芯需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。

电力系统中的有功功率和无功功率节约技术研究随着经济的发展和人民生活水平的提高，电力需求量也呈现出不断增长的趋势。

然而，由于电力系统本身的特殊性质以及各种不可预见的因素的影响，电力系统中所面临的问题也越来越复杂，其中之一就是有功功率和无功功率的节约问题。

有功功率和无功功率是电力系统中最基本的两种功率形式，是度量系统运行能力和电力质量的重要指标。

有功功率是指电流通过电阻元件时所产生的功率，是产生功效的能量；而无功功率是指电流通过电容或电感元件时所产生的功率，是不产生功效的能量，主要是用于维持系统的电磁场和电压稳定。

在日常生活中，大多数人只关注电费的高低，而很少对有功功率和无功功率产生的影响有深入了解。

事实上，有功功率和无功功率的浪费不仅会增加电费，还会给电力系统带来很大的安全隐患，因此在电力系统中采取有功功率和无功功率节约技术非常必要。

有功功率节约技术有功功率节约技术主要是通过调整负载和优化设备来减少有功功率的消耗，从而实现电力系统的节能目的。

具体措施如下：1. 合理配电：合理调整负载特性曲线，均衡负载，在不影响正常使用和生产情况下减少有功功率浪费。

2. 选用高效设备：采用高效电气设备和LED照明等节能技术，减少能源浪费，提升系统能效。

3. 尽量减少电流和电压波动：通过使用稳压稳流器、过滤器等器件控制电流和电压波动，在保证设备正常工作情况下减少能源浪费。

4. 合理设计变压器：采取分级变压器、干式变压器等节能型变压器，在不影响设备使用情况下减少有功功率的消耗。

5. 执行能源管理标准：建立科学的能源管理体系，完善能源管理标准，增加能源使用效益。

无功功率节约技术与有功功率不同，无功功率不直接产生功效，只是用于维持系统的电磁场和电压稳定。

因此，节约无功功率就是尽量减少维持系统电磁场和电压稳定所需的能量，避免呈现出过度补偿的情况，从而实现能源的有效利用，减少能源的浪费。

具体措施如下：1. 适当调整功率因数：合理调整负载特性曲线，使功率因数尽可能接近1，降低补偿装置的过度补偿情况。

关于无功功率，这些认知误区不要再犯了！无功功率，这一看似深奥的电力术语，实际上在电力系统中扮演着举足轻重的角色。

它是交流电路中，电源向负载供电时，并不直接做功的那部分功率。

尽管无功功率不直接转化为机械能、热能或其他形式的能量，但它对于维持电力系统的稳定、确保电能质量具有不可或缺的作用。

在电力传输过程中，无功功率的存在如同电流的“润滑剂”，使得电网中的电压和电流得以稳定传输。

它帮助建立和维护电磁场，使得电动机、变压器等电力设备能够正常运转。

同时，无功功率也是衡量电力系统经济运行的重要指标之一。

过高的无功功率会导致电网电压波动、设备损耗增加，甚至可能引发电力事故。

今天就给大家分享关于无功功率的一些认知误区。

误区一：无功功率是用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，最终会在建立和维持过程中损耗掉。

《辞海》中对于无功功率的解释：“在具有电感和电容的交流电路中，电感的磁场和电容的电场在一周期的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间内将能量返回电源。

在整个周期内平均功率是零，也就是没有能量消耗，但能量是在电源和电感或电容之间来回交换的，能量交换的最大值叫做无功功率。

”这个解释说明，无功功率的物理意义在于交流电源与负载之间的能量交换，无功功率就是交流正弦电路中能量交换的最大值，它表明了交流电源与负载之间能量交换的能力。

实际的无功设备在能量交换时一定有能量的损耗（如漏磁、介质损耗等），这部分丢失的损耗不能算入无功，这是因无功作用而产生的有功损耗。

同理有些人把设备产生的不是需要的热能等能量损失称为无功是不对的，这是无用功，而不是无功，因其不能转回电能。

误区二：无功功率是不消耗能量的无用功率, “无功”乃“无用之功”无功功率决不是无用功率，相反它的用处很大。

电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。

变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。