（河南能源义煤公司 河南义马市 472300）
摘要：由于电力系统中节点很多，不可忽视无功功率的平衡对电压的影响，无功功率的增加或减少，均对系统电压产生较大的波动及增加电能损耗，以保持电压在正常范围内，同时减少功率损耗。网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。一切用电设备都是按照在它的额定电压条件下运行而设计、制造的，当其端电压偏离额定电压时，用电设备的性能就要受到影响。电压偏移过大，出了影响用电设备的正常工作之外，对电力系统本身也有不利影响。电压降低，会使电力网络中的功率损耗和能量损耗加大，电压过低还可能危及电力系统运行的稳定性，最终导致电力系统崩溃，造成大面积停电。而电压过高，各种电力设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等。
引言：现代工业生产和生活已经离不开电力。这就要求供电部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需要，而且也要满足对电能质量上的要求。所谓电能质量，主要是指所提供电能的电压、频率和波形是否合格，在合格的电能下工作，用电设备性能最好、效率最高，电压质量是电能质量的一个重要方面，同时，电压质量的高低对电网稳定、经济运行也起着至关重要的作用。
系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备（主要是异步电动机，特别是当异步电动机轻载时，所吸收的无功功率较多。）所吸收的无功功率。一般未经补偿的综合负荷的自然功率因数为0.6~0.9，以滞后功率因数运行，低值对应与异步电动机比例较高的负荷，高值对应于采用大容量同步电动机的场合。负荷的无功功率的峰值与有功功率的峰值不一定同时出现，其峰值出现在工业负荷最大的时刻，一般在白天。要保持节点的电压水平就必须维持无功平衡，因而保持充足的无功电源是维持电压质量的关键。多数在0.7~0.8之间，加之线路无功损耗约为总无功负荷的25%，变压器的总无功损耗最多可达总无功负荷的75%。因而，需要由系统中各类无功电源所供给的无功负荷最多可达系统总无功负荷的两倍左右，而从数量级上看甚至与有功负荷的两倍相接近。绝大多数电力系统必须采取专门的无功功率补偿措施，才能达到维持电压水平的目的。
无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备（主要是异步电动机）所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。
1、变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数 ％，约为1％～2％。因此励磁损耗为
式中， 为变压器的额定容量（MVA）； 为变压器的负荷功率（MVA）。
由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。
2、电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km，电压等级为220kV电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km左右时，对220kV电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km时，线路为电容性的。
电压中枢点是指电力系统中能够控制其他节点电压的少数几个比较重要的节点。中枢点调压方式：逆调压、顺调压、常调压。
逆调压时，要求最大负荷时将中枢点电压升高至 ，最小负荷是将其下降为 。
顺调压时，最大负荷时允许中枢点电压低一些，但不得低于电力线路额定电压的 ，最小负荷时允许中输电电压高一些，但不得高于电力线路额定电压的 。
常调压时，在任何负荷下都保持中枢点电压为一基本不变的数值，一般比电力线路额定电压高 。
电力系统的电压调整可以采用以下措施：
（1）调节发电机的励磁电流以改变发电机的端电压 ；
（2）通过适当选择变压器的变比 进行调压；
（3）通过改变电力网络的无功功率 分布进行调压；
（4）通过改变输电线路参数 进行调压。
在系统无功功率不足的条件下，不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电压。因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升高后，该地区所需的无功功率也增大了，这就可能进一步扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电压水平更加下降。所以从全局来看，当系统无功不足时不宜采用改变变压器变比进行调压。有载调压器是可以在带负载的情况下进行分接头切换的变压器。
当电压变化幅度比较大或要求逆调压，普通变压器不能满足调压需求时，可采用有载调压变压器灵活的满足调压要求。电容器只能发出感性无功功率以提高电压，但电压过高时却不能吸收感性无功功率来时电压降低。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。同步调相机既能过励运行，发出感性无功功率使电压升高，也能欠励运行，吸收感性无功功率使电压下降，但吸收的无功功率只是发出感性无功功率的50%~60%。
改变网络中无功功率分布调压主要通过并联电容补偿来实现，改变输电线路参数进行调压主要通过串联电容补偿来实现，从调压角度来看，并联电容补偿的作用和串联电熔补偿作用都在于减少电压损耗中的 分量，并联电容补偿负荷的无功功率能减少Q，串联电容补偿的线路参数能减小X。只有在电压损耗中 分量占有较大比重时，这两种调压措施的调压效果才明显。
相比之下，就调压效果而言，一般串联补偿优于并联补偿。若要提高相同大小的电压值，所需串联电容器容量是并联电容器的20%左右。这是因为串联补偿在线路上产生的电压降直接抵消线路的电压降以提高末端电压，并且提高电压的数值 随无功负荷大小而变，负荷大时增大，负荷小时减小，恰好与调压要求一致，对电压起正向调节作用。并联补偿是通过改变流动的无功功率来减小电压降落，即 ，其效果不如串联补偿显著，对电压的调节为负效应，即负荷大时减小的电压降落小，负荷小时减小的电压降落大，若随负荷变动由操作来投入或切除电容器又需要时间。因此，在负荷变化大且频繁，功率因数较低的网络，宜采用串联电容补偿.
电力系统中无功功率是否平衡，直接影响电压的质量。为保证电压质量，满足用户的用电要求，系统中必须有充足的无功电源备用。当系统的无功功率大于（或不能满足）无功负荷的需要时，就得调整无功功率的输出，采用调压措施，调整负荷侧电压，以改善电压的偏移。在电压调整的过程中，不可忽视无功功率的平衡。实际上电力系统的无功电源发出的无功功率大于（或不能满足）无功负荷及网络中损耗时，负荷的电压就不可能维持在正常的运行水平，这主要是因为无功电源发出的无功功率与系统中所需的无功功率不平衡所至。
不论怎样改变变压器的变比，负荷的电压还是偏高或偏低，无法达到电压在正常范围内运行，此时在负荷侧可考虑加装静止无功补偿器等。这样既可发出无功功率，又可吸收无功功率的设备，同时应尽量使无功功率就地平衡。
论文作者:王克宣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/27
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