（乌兰察布电业局）
摘要：无功补偿作为电力系统中的一个重要技术，对提高电力资源的使用效率，为我国整个电力系统提供了重要的技术支持。本文围绕电力系统无功补偿技术的应用展开分析，同时对其发展趋势与方向进行简要介绍。
关键词：电力系统；无功补偿；应用；发展
一、无功补偿技术概述
1.无功补偿应用原则
对于电感负载，无论是工业负荷还是民用负荷都需要在过程中消耗大量的无功功率。形成无功功率的原因一般情况下有两条：一是输电系统直接提供；二是补偿电容器提供。在输电系统提供的情况下，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。而由补偿电容器就地提供无功功率，避免了由输电系统传输无功功率，从而降低损耗，提高系统的传输功率。
无功补偿技术在实际操作中，还要考虑以下几点：一是高压补偿需要与低压补偿有效结合。由于电力供应系统随着人们用电量需求的变化，需要不同的电量供应需求。无功补偿在电力系统应用的过程中，将高压补偿和低压补偿有效的结合起来。低压补偿在电力系统应用的过程中更能降低输电损耗。二是注意整体和局部平衡的有效结合原则。整体无功平衡是整个电力系统在运行中达到的最佳状态，为实现电网的无功平衡需要电力网络在应用无功补偿技术时，应根据电力负荷与线路的实际情况，注重整体和局部的总体平衡。三是集中补偿和分散补偿的结合。分散补偿首先能够满足用电设备的平衡，同时还能极大地缩小电力传输的距离。因此在无功补偿中应采用集中补偿辅助分散补偿的有效结合方式。四是无功补偿和有功补偿有效结合。无功补偿过度或是无功补偿不足都会对整个无功补偿乃至配电系统产生不利影响，在无功补偿技术应用中，还应将有功补偿结合起来，从而提高整个无功补偿的效果。五是调压和降损有效结合原则。无功补偿在实践中应采取降损为主、调压为辅的方式可以提高整个线路的供电能力，减少整个线路损失、提高线路的负荷水平。
2.无功补偿的分类
无功补偿随着应用的逐渐广泛，无功补偿技术也在逐渐的完善与创新，人们根据电力系统中发电、输电、配电的不同过程，搭配不同的无功补偿设备和方式，形成了多种无功补偿方法。本文研究无功补偿的应用，根据补偿应用的方式可分为变电站集中补偿、随线补偿、随机补偿、低压集中补偿、低压分散补偿等方式。变电站集中补偿是通过并联电容器、同步调相机、静止补偿器等设备连接在十千伏变电站母线上，通过空载无功损耗来改善输电网的功率因数，进而提高终端变电站电压。随线补偿是在高压配电线路上分散安装并联电容器，对配电线路的无功功率进行补偿，进而提高配电网功率因数。随机补偿通过配电变压器、电动机直接并联电容器，通过控制、保护装置与变压器、电动机同时投切，实现补偿配变的空载和漏磁无功功率以及电动机的无功功率。低压集中补偿也称跟踪补偿，是指以无功补偿自动投切装置作为控制保护装置，将电容器组并联在低压母线上，用以补偿变压器和低压侧配电线路的无功损耗以及所带用电设备就地补偿不足部分的无功功率。
二、无功补偿技术的应用
在当前技术条件支持下，电力系统无功补偿所采取的方法类型众多，主要包括同步发电机、同步电动机、并联电容器、静止无功补偿装置以及静止无功发生器等。其中同步发电机、同步电动机已经逐步被电容器以及新型静止无功发生器所取代，而新型静止无功发生器以其独特的应用优势与发展速度在无功补偿领域中受到了越来越广泛的重视。
在以上多种无功补偿技术当中，以同步发电机模式为最早应用的补偿设备之一，这种补偿方式的运行效率低下，已逐步被淘汰。在此之后，并联电容器在无功补偿中得到了应用，它是通过降低电压相量与电流相量相位差的方式，提高回路功率因数，但由于存在谐波干扰的问题，同样较少使用。随着现代电力电子技术的发展，静止无功补偿装置得到了整个行业的关注与重视。1967年，英国首先制成了第一批自饱和电抗器下的静止无功补偿装置，被尝试应用于115kV电网系统中，取得了满意的无功补偿效果。当前，静止无功补偿装置的具体结构有两种类型：第一是基于半导体控制投切电容的静止无功补偿装置。这种无功补偿装置的主回路上有多台电容器保持并联关系，根据系统所需的无功电流大小来决定补偿电流的水平以及电容的投入数量；第二是基于可抗电抗器的静止无功补偿装置，它的主回路上通过控制双向晶闸管导通角的方式发挥对电抗器电流的控制目的。
当然，在具体工作中，以上两种结构的静止无功补偿装置可以混合使用，一方面解决因单独使用半导体控制投切电容可能出现的电流无法持续补偿问题，另一方面可以解决因单独使用可抗电抗器可能出现的大容量补偿体积过大问题。
在静止无功补偿装置的基础之上，新型静止无功发生器的应用同样得到了各方人员的关注与重视。这种无功补偿装置的主要通过电抗器或采取直接的方式将自换相桥式电路与电网并联，对交流侧输出电压相位以及电压幅值进行调整的方式，让电路实现吸收或发出所需无功电流的目的。相对于静止无功补偿装置而言，这种无功发生器的优势在于调节速度快、运行范围广、谐波干扰小。
三、无功补偿技术的发展
根据以上分析来看，无功补偿技术在近年来取得了非常显著的发展成效，在无功补偿效能方面也有一定的完善。然而在当前的无功补偿技术方案中，还存在一定的不足，未来在无功补偿技术上还需要向着以下三个方向做进一步的发展：
第一，合理应用新型信息检测技术以及信号处理技术，当前大量的理论与实践研究已经证实——广义瞬时无功功率检测方法即便是在电网电压出现畸变或不对称问题的情况下，仍然能够对基波正序瞬时无功电流以及不对称（高次谐波）瞬时无功电流进行准确的分离。在此基础之上，根据分离得到的不同类型的瞬时无功电流，在无功补偿时有选择性地进行部分补偿或完全补偿，整体运行效能好，未来需要进一步探索将这种信息检测技术与无功补偿装置的融合方法。除此以外，考虑到电力系统具有数据规模庞大、数据质量整体水平较低以及数据量大等方面的特点，同时系统要求相关装置能够根据所接收的数据快速、高效地做出反应，因此，在无功补偿装置方面，还需要探索将其与数据挖掘技术以及粗糙集技术的融合方法，以提高无功补偿装置在处理庞大数据以及获取重要信息方面的能力。
第二，促进控制理论、控制方法的发展。在现代计算机技术快速发展的背景之下，无功补偿装置中现代化的控制器、控制方法以及控制理论得到了非常深刻的体现。在无功补偿装置系统设置中，通过引入新型的数字化处理器，不但能够使数据采集的工作效率得到提高，还对处理的精度、实时性有重要影响，通过对控制方法的完善达到提高无功补偿装置运行效能的目的。
第三，提高电力电子器件性能。在整个电力系统当中，所使用电子器件的具体性能将对整个无功补偿装置的运行效率产生直接性的影响。因此，为了提高无功补偿装置的运行效能，可以尝试从材料、技术、工艺等多个方面入手，提高基于半控制或全控制电力电子期间的性能。特别是在国内当前技术水平比较薄弱的全控型电子期间中苦下功夫，能够为无功补偿技术的应用带来非常深远的影响。
结语
电力系统在多个行业与领域中都有着非常广阔的应用空间，无功补偿的应用范围也在持续不断地扩展。同时，随着电力电子技术、控制理论以及计算机技术等研究工具的不断发展与创新，无功补偿在整个电力系统中所处的地位也越来越关键。正是由于无功补偿技术在电力系统运行中发挥着关键性的作用，在近年来，无功补偿技术取得了长足的发展与进步，当然未来还需要向着更好的方向发展，以促进其综合运行水平的不断提高。
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