摘要：随着我过电力工业的飞速发展，加大了电力负荷和电网容量，由于电网的结构越来越复杂，企业对于电网的调节能力又不是很灵活,所以会出现很多的电力问题，严重的电力问题可能会导致整个区域电网崩溃，对人们的生产、生活、以及安全造成严重的威胁。企业应该保证供配电系统安全、经济、高效、稳定的运行。由于我国电网结构比较复杂，并且研究无功功率的技术还不是很成熟，所以输送电力的过程中会产生大量的无用功损耗，并且会损失掉很多的电能，不仅造成资源的浪费，而且严重影响企业的收益。因此企业要对无用功进行优化。
关键词:电力系统；供配电节能；无功优化
无功优化指的是通过无功补偿的方法改变电力网络的分布，从而保证电压的质量，并且可以有效的降低系统的网损，无功补偿方法的花销也是最小的。无用功具有变量多、限制因素多等特点，并且是一个非线性规划问题。在分析过程中很难找到固定的规律，所以近些年对无用功的研究都是将其当做数学问题来看待，并通过一些算法来寻找优化的方法。
1.无功功率的平衡和补偿
众所周知，我们当前用的电都是因为电压、电流、电阻协调工作才能够正常工作的，生活中我们购买的电器都会明确标定多少电压和电流。通常情况下，我们所说的电多数指的是电压。电压是输电系统能够稳定运行的重要条件，如果电压不能够在安全的范围内波动，那么就会严重影响整个电力系统的供电工作。无功功率不平衡会导致电压的不稳定，电压升高则证明是感性无功过多，电压降低则代表感性无功缺少。无论是功率过多还是过少都会导致供配电系统的功损耗增加。所以只有想办法保证感性无功功率的稳定才能保证电压的稳定，从而保证了电能的质量。
1.1无功功率的的负荷和损耗
大多数的用电设备都会消耗无功功率，因为设备中的无功功率负荷元件可以吸收系统中的感性无功功率。只有少部分的照明设备只消耗有用功。同步发电机可以发出一部分的无功功率，而异步发电机则吸收无功功率。虽然无用功和有用功的负荷曲线变化规律有相似之处，但是每天电网的负荷变化比较大，所以两个曲线的峰值出现的时间是不一样的，比如日间工业用电较多、晚间生活用电占主要地位，因为它们之间的功率因数是不相同的。所以，有功曲线峰值出现在晚上，无功曲线的峰值出现在白天。变压器部分的无功损耗主要包括励磁支路损耗和绕组漏抗损耗。其中励磁支路损耗占百分之一到百分之二，绕组漏抗损耗占百分之十左右。由此可见，小规模的电网结构变压器消耗的无功功率的占比小，若供电系统的规模较大，那么变压器就会产生较大的无功损耗。线路无功损耗也是分为两个方面，容性和感性损耗。既充电功率与电压的平均值成正比关系时候就是容性无功损耗。串联电阻与负荷电流平均值成正比例关系时候，就是感性无功损耗。在远距离输电过程中，要无数次的进行升压和降压操作，这种操作会造成大量的无功损耗，约占用户无功负荷的百分之七十五，传输电缆的无功损约为百分之二十五，是有功功率的一倍多。正常情况下，无功负荷是不做功的，但是在于电源进行能量交换的时候，会严重占据发供电设备的容量，这就导致了供电设备出现因超载而供电力不足的情况，造成部分电压的损失，进而加大了有用功和无功功率的损耗。更有甚者会严重导致供电系统解列和供电设备损坏。
1.2无功功率补偿电源
将无功功率电源合理分布在电力系统中能够有效的提高电压的质量并且降低有功损耗。具体方法是利用无功设备改善无功电源在电力系统内的分布，从而减少有用功功率的损耗，如此，在保证供电设备正常运行的前提下，降低企业的供电成本，并且能够为用户更好的服务。无功补偿电源有很多种形式，如发电机、并联电容器、并联电抗器、静止无功补偿器等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆应用最广泛的是并联电容器，它的容量与端电压的平均值成正比例的关系，所以可以给系统进行感性无功的补偿，并且有自身功耗小、安装灵活、容量范围广等优点。在补偿功率过程中，可以将电容器组进行分批投入或移除，可以做到分相补偿，从而改变功率因数，达到无功补偿的目的。并联电抗器的结构相对就比较简单通常情况下被放在大地与超高压输电线的末端之间，可以对输电电缆线的充电容性产生的的无功进行吸收，因其简单的架构，不仅经济实惠，而且后期维护起来也是比较方便的。在输电过程成中，输电线路沿途可能会出现电容空载或者轻载的现象，这样就会导致电压升高，并且严重的超出了应有的范围内，因此，就会对供电设备造成极大的损害，特别是在电缆线路复杂及线路多的地方最容易出现这样的问题。为了更好的防止此类问题的发生，可以将并联电抗器安装在线路末端，利用其产生的感性无功来吸收过多的容性无功，如此便可以对传输中的电压进行调节，同时并联电抗器可以有效的提高电网功率因数。
1.3静止无功补偿器
晶闸管控制的投切电容与电抗器组成静止无功补偿器，晶闸管能迅速的控制信号，并且可以无限的通断。静止无功补偿器可以根据负荷的改变随时调整对电流的吸收力度以此来保证电压的稳定性，并且能够自如的应对冲击性，还可以调整无功出力的大小，用这种方式可以实现动态的无功补偿。基于它的优点，深受人们的喜爱。再好的方式还是会有它的缺点，如静止无功补偿的最大补偿量正比与端电压的平方，若是电压非常低的时候，就会导致无功补偿的量非常小。
1.4无功功率的平衡探究
无功功率平衡指的是，电源发出的无功功率与供电系统的无功负荷相对平衡，在电源发展规划和电网发展规划的规定下，尽量保证所有电力网点不同的运行方式下能够保证电压的稳定，并且将无功补偿设备科学合理的进行分配安装。供配电系统在正常运行情况下，负荷量会不断的发生变化，负荷量一旦发生变化就会导致电压在不可控的范围内变化，对供电设备造成巨大的威胁，所以工作人员要尽力保证无用功的平衡。
2.无功优化模型选择
想要更好的对无功进行优化，就需要多变量、多目标的复杂系统进行详细的优化。因为不同的研究目的和不同的发展需求，若考虑补偿设备成本，在保证系统正常供电的情况下，建立成本最低的模型。若同时考虑功耗、电压等因素，那么就建立多目标模型进行研究。因为电力系统的结构复杂，所以只能通过模型来研究，从而制定相应的无功优化方案。最好的无功补偿方案是将容性装置与感性装置并联在电路中，这样两个容器互相可以在一方释放能量的时候，另一方吸收能量，二者之间可以实现能量交换，感性负荷吸收的无用功可以从容性负荷中得到补偿。通常情况下，使用的最广泛的无功补偿方法有：集中补偿、分组补偿、直接补偿等方法。这几种方法都可以通过安装并联电容器进行补偿。常用的安装位置和接线方法有：高压集中补偿、低压分组和低压就地补偿。
结束语：
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论文作者:张亚
论文发表刊物:《电力设备》2017年第36期
论文发表时间:2018/5/10
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