[科普中国]-电力系统无功功率平衡

电力系统无功功率平衡就是根据电源发展规划和电力网发展规划进行无功功率平衡计算，使电力系统的无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷相平衡，其主要目的就在于维持各种运行方式下电力网各点的电压水平，确定无功补偿装置的配置。电力系统无功功率平衡的基本要求是：电力系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。

简介电力系统无功功率平衡就是根据电源发展规划和电力网发展规划进行无功功率平衡计算，使电力系统的无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷相平衡，其主要目的就在于维持各种运行方式下电力网各点的电压水平，确定无功补偿装置的配置。并且由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，因此如果要想保持负荷端电压水平，就必须要向负荷供应所需要的无功功率，也就是电力系统必须保持无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡，只有这样才能维持电力系统电压水平的稳定1。

电压系统无功功率的平衡与调整的必要性电力系统的电压需要经常调整，如果电压偏移超过极限值时对电力系统本身及其用电设备都会带来不良影响，这会在一定程度上使电力系统效率下降，经济性变差，当系统电压降低时，各类负荷中占比重最大的异步电动机的转差率增大，进而电动机各绕组中的电流将增大，温升将增加，效率将降低，寿命将缩短，同时同时电压过高，照明设备寿命就会大大的下降，影响绝缘，因此电力系统中无功功率的平衡与电压调整就显得十分重要了。而电力系统中无功功率平衡原则就是按地区并按电压等级对无功电源和无功负荷进行平衡，避免经长距离线路或多级变压器传送大量无功功率，以降低电力网损耗，实现经济运行。

无功功率平衡对电压的影响在正常的情况下，运行的电力系统，要求电源的无功出力应时刻都同负荷的无功功率和网络无功损耗之和相等，也就是说系统中的无功电源对系统中的电压的影响为当无功电源比较充足时，就能很大程度上满足较高电压水平下的无功平衡需要，系统就有比较高的运行电压水平，但是当无功电源不足时就会造成运行电压水平偏低，因此，应该在保证额定电压的基础之上保持电力系统无功功率平衡，然后根据要求选择必要的无功补偿装置2。

电力系统中无功功率的平衡电力系统中送电线路不仅仅能产生无功功率，同时还能能消耗一定的无功功率，因此只有电力系统中线路所产生的无功功率恰好与线路上所消耗的无功功率相互平衡时，这是才能保证电力系统供电的质量。

电力系统中无功功率平衡的基本要求就是无功功率电源可能发出的无功功率应该大于或者至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗，同时为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统必须配置一定的无功备用容量。同时电力系统中一般要求发电机接近于额定功率因数运行，可按额定功率因数计算发电机所发出的无功功率，此时如系统的无功功率能够平衡，则发电机就保持有一定的无功备用，其它的无功补偿装置按额定容量来计算其无功功率。在电力系统中当系统的无功功率电源比较充足时系统就能具有较高的运行电压水平，但是当系统中的无功功率电源不足时就应该采取一些措施进行无功补偿。例如可以设置一些由电力电容器和可调电抗器组成的静止补偿器，它可以根据母线电压的高低自动控制可调电抗器吸收的感性无功功率的大小，从而控制装置发出或吸收的感性无功功率的大小，进而达到稳定电压的目的。同时还可以采用将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机同时投切的方式进行无功补偿，它具有电力系统中用电设备运行时，无功补偿就会投入，但是当用电设备停运时，补偿设备也跟着退出，不需频繁调整补偿容量的优点。同时还可以采用以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上的补偿方式，此种方式可以比较好地跟踪无功负荷变化，运行方式灵活，运行维护工作量小。

电力系统中电压的调整在电力系统中无功功率平衡是电网管理的首要条件，电压调整只是对变压器传输不同功率时引起电压变化的平衡，但是当电力系统中的无功补偿和调节能力暂时还达不到理想程度的时候，就应该采取别的措施进行电压的调整，只有这样才能保证系统中所有的设备电压保持在容许极限内，因此电压调整就成为电力系统有效与可靠运行的最重要的条件之一。在电力系统中经常采用的就是利用变压器分接头调压，因为变压器低压绕组的额定电压是一定的，因此只要改变高压绕组的分接头，即可改变变压器的变比，从而使变压器二次侧的电压得到调整，但是这种电压调整方式一般仅用于具有停电条件的供给季节性用户的变电所，或者具有多台变压器并列运行容许经常进行切投操作的变电所。除此之外还可以采用并联静止补偿器的方式进行电压的调整，它反应比较快、谐波量比较小、准确度也比较高，同时重量比较轻，安装简便，运行与维护费用比较低，既可以户外布置，也可置于变电所内，还有它可以进行平滑无级调压，因而调节性能好。

总结电压是衡量电能质量的一个重要指标，但是在电力系统的正常运行中，用电负荷和系统运行方式是经常变化的，由此引起电压发生变化，不可避免地出现电压偏移，同时无功功率的平衡直接影响到电力系统的稳定性，因此必须要随地进行无功功率平衡与电压调整，只有这样才能保证电力系统的稳定运行3。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所