（华北电力大学电气与电子工程学院北京市102206）
摘要：国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高导致近年电力负荷增长迅猛，并且随着电力市场的开放，电力用户对电能质量的要求也在提高，电力生产与供应企业也比以往任何时候都重视电力系统运行的经济性。电力系统中谐波的存在降低了系统的功率因数，增加了负序电流，从而影响了电能的利用率，直接威胁到电力系统的安全与稳定。无功补偿技术是针对电力系统运行中存在的隐患而采取的技术措施之一，其最直接的作用就是减少电力系统中的谐波和负序电流，从而保证电力系统的健康稳定运行，。
关键词无功补偿技术；电力系统；应用分析
1、无功补偿的原理
当电网电压的波形为正弦波，且电压与电流同相位时，电阻性电气设备从电网上获得的功率P等于电压U和电流I的乘积，即：P=U×I。
电感性电气设备由于在运行时需要建立磁场，此时所消耗的能量不能转化为有功功率，故被称为无功功率Q。此时电流滞后电压一个角度φ。在选择变配电设备时所根据的是视在功率S，即有功功率和无功功率的矢量和：
有功功率与视在功率的比值为功率因数：cosf=P/S
当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。
无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降，故需对其进行补偿。对于无功补偿，基本上采用的技术就是提高系统的功率因数。
2、无功补偿方式
无功补偿按照原理常采用三种方式：集中补偿、分组补偿和就地补偿。在我国，电力运行模式分为三种—高压网、中压网以及低压网。除了中压网之外，高压网以及低压网都很不稳定。低压电力用户量大面广，其负荷的功率因数又大都比较低，因此在低压电网中进行无功功率的就地补偿是整个电力系统无功补偿的重要环节。低压电网的无功补偿主要采用并联电容器进行，它包括固定电容器（FC）补偿和自动投切电容器的动态补偿以及两者混合补偿等方式。电力系统中电力负荷是随时变化的，所需要的无功功率也是随时变化的，为了维持无功平衡，要求无功补偿设备实行动态补偿，即要根据无功负荷的变化及时投切电容器。现在随着电力电子技术和微机控制技术的迅速发展和广泛应用，出现了一种智能型的动态无功补偿装置—静止无功补偿装置（SVC）），它是以电力电子器件作为无功器件（电容器、电抗器）的控制或开关器件，作为动态无功补偿技术的发展方向，它正成为传统无功补偿装置的更新换代产品，SVC装置可以改善电能质量—谐波、电压波动和闪变、三相不平衡。
3、电力系统中无功补偿装置的选择
3.1晶闸管控制电抗器（TCR）
TCR的作用就像一个可变电纳，改变触发角就可以改变电纳值，因为所加的交流电压是恒定的，改变电纳值就可以改变基波电流，从而导致电抗器吸收无功功率的变化。TCR不具备大的过负荷能力，只能吸收感性的无功功率，有谐波产生，可以连续调节补偿装置的无功功率，一般与TSC或FC滤波器配套使用。TCR的主要优点是控制的灵活性和易于扩容，具有反应快速、补偿效果好、节能效果显著的特点，能较好解决单相负荷造成供电网严重三相不平衡及功率因数低、谐波、电压波动与闪变等问题。近年来，TCR已得到高度的关注和迅速推广应用，在一些经济发达地区的低压配电系统中已逐步占据无功补偿的主导地位。
3.2晶闸管投切电容器（TSC）
晶闸管投切电容器是在解决晶闸管控制电抗器的弊端基础上产生的。它是一种有效的无功补偿装置，能够很好地提高功率因数、稳定电压、提高电能质量。该装置由若干电容补偿单元组成，因而可以组合成不同补偿容量，满足系统的无功变化。TSC可断续调节补偿装置的无功功率，无谐波产生，可单独使用或与FC滤波器配套使用。与机械投切电容器相比，晶闸管的开、关无触点，其操作寿命几乎是无限的。
3.3可控饱和电抗器
可控饱和电抗器稳定、可靠，可连续平滑调节功率，控制灵活、成本较低，而寿命较长，维护管理简便，在电力系统中可用作无功功率补偿装置，限制操作过电压、减小线路的空载及轻载损耗，提高电力系统的输电能量、稳定性和电网可靠性。可控饱和电抗器在动态无功补偿、电机软启动、小电流接地选线等方面具有广阔的应用前景。
3.4真空断路投切电容器
真空断路投切电容器投入时涌流的频率较高，可能造成断路器触头融焊、烧损，涌流产生的电动力可能会使零件损坏。合闸涌流对非自持破坏性放电（NSDD）有一定的影响。它的电闸不能频繁开合，电闸开关容易损坏松动，操作次数受限。但它相对于其他设备来讲，体积更小，构造简单而且能节约投资成本。
3.5无源滤波器
无源滤波器，又称LC滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波。其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道。无源滤波器具有结构简单、成本低廉，运行可靠性较高、运行费用较低等优点，是被广泛应用的谐波治理方法。
3.6有源滤波器
有源滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。补偿后的源电流几乎为纯正弦波，其行为模式为主动式电流源输出。它实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功。尽管价位相对高，但有源滤波器可以同时滤除多次及高次谐波，不会引起谐振。
4、电力系统中无功补偿技术应用分析
电力系统运行过程中大量的感性负荷和无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则系统电压将下降，电能质量将得不到保证，同时无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。随着无功补偿技术在电力系统的广泛应用，系统的稳定性通过该技术得以改善，无功补偿技术在一定幅度上降低了电力网络运行中的损耗，它是保证电能质量和实现系统经济运行的基本手段。
目前无功补偿技术正在我国电力系统中被大力推广，该技术具有以下优势：一是可以提高供电效率，增强供电质量。无功补偿技术无论从技术原理还是应用需求上都符合了电力系统发展的需求，因此其对提高供电效率，增强供电质量有着重要的意义。二是可以减少电能浪费，提高企业效益。目前我国电力企业正在逐步融入市场经济之中，电力企业的经济效益问题越来越受到关注，而将无功补偿技术应用到电力系统中去，明显减少了无功功率，提高了功率因数，减少了电流和线损率，优化了电能质量，稳定了电网电压，有效地减少了电力在运输过程中的耗能问题，避免了不必要的资源浪费，既节约了能源又提高了电力企业的经济效益。
5、结论
通过以上对无功补偿技术在电力系统中的应用进行的探析中可以看出，无功补偿技术对于电力系统的安全稳定运行具有非常重要的作用，这一技术虽然在实践应用中取得了良好的效果，但这一技术还不够完善，技术实力还有待提升，今后要加强无功补偿装置的整合性研究，提升其实际应用效果，不断优化无功补偿技术，为电力系统的稳定安全运行提供良好的技术保障。
参考文献
[1]王兆安，杨君，刘进军.谐波抑制和无功功率补偿.北京：机械工业出版社，1998
[2]无功补偿相关知识，无功补偿与谐波治理网，2012-01-01