摘要：我国科技不断更新进步，推动了国民经济的高速发展。人民生活水平的不断提高，带来了电力负荷的高速增长。尤其是近几年，电力负荷迅猛增长，造成发电装机容量和输配电能力供应不足现象。电力用户对电能质量的要求也不断提高，电力生产与供应企业也非常重视电力系统运行的经济性。电力系统电能质量和运行的经济性与无功功率息息相关。无功功率是电力系统不可缺少的，也是必备的。电网中无功功率的损耗及感性负荷的存在，要求供电系统提供足够的无功功率。无功功率分配不合理将造成线路损耗增加，供电系统利用率降低。电力负荷随时动态变化，所以需要无功也要随时动态跟踪。为了达到维持无功功率平衡，要求无功补偿装置实现动态自动补偿。
关键词：输电线路；无功补偿；电气特性
引言：
随着电力电子器件技术的发展，在大宾馆、大饭店里，大量安装了大型空调系统、供水系统、供汽系统，这些设备所采用的电动机容量大、数量多，还大量使用荧光灯照明，使这些单位的自然功率因数也很低，况且当前这些单位的用电负荷并不亚于大中型企业的用电负荷。未来的功率器件容量，将逐步得到提高，应用有源滤波器进行谐波抑制，柔性交流输电系统技术，进行无功功率补偿，将成为电力自动化系统的发展方向。因此，大力宣传、推广使用无功功率的就地补偿对提高各行各业的经济效益，缓解供电紧张局面，具有十分重要的意义。
在采取措施对输电线路进行无功补偿前，了解掌握输电线路无功补偿的特点、特性至关重要。笔者对于输电线路的波阻抗、自然功率和传播常数、电气长度、最大传输功率两方面特征量进行论述和说明，并讨论对应关系，为了无功补偿方法提出提供理论依据，从而可以确保电网的安全稳定运行。
1 概述
电力系统包括发电、输电、配电三个基本的环节。其中，发电主要指发电厂电源侧发出电能，以装机容量（MW）和发电量（kWh）作为计量单位，经过升压变压器提高电压等级到110kV、220kV、500kV、750kV交流或者经过高压直流输电（通常为±500kV或±800kV），借助输电线输送电能到各个负荷区域，再经过降压变压器，即通过配电环节，把电能最终输送到各个负荷中心，消耗电能。这样通过电力系统发电、输电、配电三个环节就完成了电能具有的商品属性，即生产、输送和消费的特点。
2 无功补偿的特点
所谓无功功率补偿，就是在用户变电所或在用电设备等处装设无功功率电源，以改变电力系统中无功功率的流动，从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和降低配电线路的成本节约电能，保证电网安全稳定和经济地运行。又称无功支持服务或无功电压控制服务，指发电机组（或无功补偿设备）向电网注入或吸收无功功率，以维持系统正常运行时节点电压波动水平在允许范围内，在电力系统故障后提供足够的无功支持以防止系统电压崩溃的服务。
3 无功补偿技术的发展历程
纵观无功补偿技术的发展历程，依据无功补偿装置执行元件、补偿原理以及补偿效果的不同，可将其发展历程分为以下几个阶段。
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第一阶段，20实际三十年代，出现了世界上第一种无功补偿装置——并联电容器，以及另一种同样可以达到动态无功补偿效果的装置——同步调相机。
第二阶段，随着科学技术的不断发展，电抗器制造工艺的逐步提高，出现了一种特殊的装置——磁饱和电抗器。
第三阶段，时间为20世纪70年代初，由于晶闸管的大量开发应用，出现了新型的无功补偿装置——静止无功补偿装置(SVC)。
第四阶段，20世纪80年代，伴随着自换相变流电路的发展，出现了最新一代的无功补偿装置——静止无功发生器(SVG)。最新一代的SVG具有体积小、反应速度快等优点，可以在感性到容性的整个范围内进行连续的无级调节、在欠压条件下仍然可以有效地发出无功功率等优点。自从1980年日本研发出采用强迫换相晶闸管桥式电路的SVG后，我国科研工作者也对此产生了浓厚的兴趣，并且为之付出了很多的努力。
4 线路无功自动补偿的重要意义
我国乡镇10KV配电系统，受供电半径大、负荷季节性强等因素影响，线路损耗大，功率因数低，无功缺口大。高压线路无功自动补偿装置实时地跟踪线路功率因数和无功功率的变化，自动投入或切除电容器组，对线路无功补偿进行自动补偿和优化线路的无功配置，实现减损节能、改善电网供电质量之目的。线路无功自动补偿优于固定补偿，既不会造成电压波动，也不会造成线路无功过补。高压线路无功补偿装置具有选址灵活、安装简便、安全可靠、智能化程度高、运行可靠、使用寿命长等优点。
5 输电线路电气特性
我们认识电力系统，只有了解其基本特性后，才能对系统内部结构做更深入的分析。系统构成大部分都是复杂的，当开始分析的时候，要能从复杂的构成中看到本质，这就要找到其最基本的部分。那对于输电线路的分析，还是要从分析电气特性开始，因为电气的特性是最能体现其功能的地方，如果不了解输电线路最基本的特性，那对于其它方面就更无从谈起了。
5.1电力线路数学模型
在电力系统稳态分析中，电力线路数学模型就是以电阻、电抗、电纳、电导来表示的等值电路。严格的来说，电力线路是均匀分布的，一般情况下，仅仅分析其两端电压、电流、功率的关系，而不考虑线路的分布参数特性。输电线路精确的描述是分布参数的输电线路模型。
5.2输电线路特征量
关于输电线路特征量的问题，也有几个方面，分析的时候要从这几个方面来考虑。其中既有波阻抗的问题，也有自然功率的问题，还有关于传播系数相关的问题，几方面问题纵横交错，有联系又有差异，需要理清思路，一个一个地进行分析。
5.3波阻抗和自然功率
波阻抗和自然功率是输电线路的第1个特征参数。波阻抗自然或波阻抗负荷当一条输电线路终止于它的特性阻抗，它传输的功率称之为自然功率。
5.4传播常数、电气长度和最大传输功率
（1）传播常数。其中α为衰减系数，β为相位系数。γ只与线路的参数和频率有关，而与线路的电压和电流无关。
（2）电气长度。
（3）最大传输功率。线路的最大传输功率反映的是线路的输电能力，在一定条件下，合理的增加线路的最大传输功率可以增加线路的输电能力，以最小的消耗来满足用户端最大需求。
前面论述了输电线路与补偿的相关知识，并对其性能进行了深入分析。这其中掌握其基本特点是非常重要的，然后再根据特性展开分析和对比，最后才能得出准确的结论，采取有效的措施，既是重要的理论依据，也是首要的论证依据。
6 结语
在采取措施对输电线路进行无功补偿前，了解掌握输电线路无功补偿的特点、特性至关重要。笔者对于输电线路的波阻抗、自然功率和传播常数、电气长度、最大传输功率两方面特征量进行论述和说明，并讨论对应关系，为了无功补偿方法提出提供理论依据，从而可以确保电网的安全稳定运行。
参考文献：
[1]程时杰，等.电力系统分析（第2版）[M].北京：中国电力出版社，2011.
[2]丁毓山，等.电网无功补偿实用技术[M].北京：中国水利水电出版社，2009.
[3]唐本翔写，《配电线路无功补偿的优化配置》，油田地面工程（第12卷第5期），1993。
论文作者:杨金辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年第6期
论文发表时间:2019/10/2
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