摘要交流電力系統(tǒng)可以看成是有功電源負荷和無功電源負荷兩個并存且不可分割的電力系統(tǒng)。如果說交流系統(tǒng)運行的目的是傳輸和消費電能，那幺無功系統(tǒng)運行就是為此目的而不可缺少的手段。使用無功系統(tǒng)不僅使交流電電壓維持穩(wěn)定，確保電網(wǎng)供電系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性及可靠性，并降低電網(wǎng)在傳送電量過程中的能量損失。
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng) 無功功率 無功補償 配置
當(dāng)前能夠?qū)δ茉催M行有效利用并便于傳輸?shù)墓╇娤到y(tǒng)基本上都是交流電形式，即其電壓和電流變化在時間軸上的變化規(guī)律是按照正弦周期性變化。
電流及電壓值隨時間軸按正弦方式作周期變化的交流電力系統(tǒng)，是當(dāng)今有效利用能源、方便傳輸能量、靈活使用能量的有利工具。相比于直流供電形式，交流系統(tǒng)電源主要以兩種方式向負載供應(yīng)電功率：有功功率及無功功率，有功功率即實現(xiàn)將電能轉(zhuǎn)為其他用途的功率(如光能、機械能等)，而無功功率則主要在電網(wǎng)線路內(nèi)部用于電、磁場之間的轉(zhuǎn)化，以及在一些特殊電器件中形成并保持磁場。在正常情況下電力系統(tǒng)中的無功功率是由異步電動機、電力變壓器，電弧爐和線路無功損耗以及串并聯(lián)電抗器等無功負荷產(chǎn)生的，其中電機、變壓器在電網(wǎng)中所占的無功功率比例是最高的，有些甚至占全廠負荷載重的80%之上。若此時電網(wǎng)供給的無功功率不能滿足其負載需求，則無功電源及其負載保持低電壓平衡。由于電力系統(tǒng)運行電壓水平低，會給電力系統(tǒng)帶來一系列危害，表現(xiàn)在以下四個方面：
1 設(shè)備出力不足
線路及變壓器裝置允許的通過容量減少，由于并聯(lián)電容器與之電壓有平方關(guān)系，故其也減少出力，進而造成無功功率更少，導(dǎo)致發(fā)電機出力不足，電壓降低幅度在10%到15%，有功、無功功率出力降低約為10%到15%。
2 設(shè)備損壞
由于電壓低，用戶電動機出力降低。如果電壓降低20%，電動機轉(zhuǎn)矩減少36%，電流增加約為20~25%，設(shè)備溫度升高12~15%。若電壓降低，則無法帶動電機軸正常運轉(zhuǎn)，造成其堵轉(zhuǎn)，繞組形成過電流，因發(fā)熱過多而燒壞設(shè)備。
3 電力系統(tǒng)損耗增加
線路、變壓器有功損耗和無功損耗增加。如果線路電壓平均降低15%，線路損耗增加大約32%。
4 電力系統(tǒng)穩(wěn)定度降低
若電網(wǎng)系統(tǒng)的無功功率不足時，則發(fā)電機無功出力將被迫增大，同時受端系統(tǒng)的電壓值降低。若送電線路突發(fā)故障時，電源供給的無功功率更小，則受端系統(tǒng)的電壓降低幅度更大，若電壓降到低于額定值的70%或更多，則可能會造成電壓崩潰，進而造成斷電。
由于無功不足帶來的危害極大，需要用無功補償設(shè)備補償系統(tǒng)中無功功率的不足，以維持整個系統(tǒng)的無功平衡和穩(wěn)定。電容器、調(diào)相機和靜止無功補償器是無功補償?shù)闹饕O(shè)備，而其中的電容器具有小成本投入、有功功耗低且運維管理便利等特點，因而常使用并聯(lián)形式的電容器用于電網(wǎng)運行系統(tǒng)中的無功功率補償器件。當(dāng)其連接到電網(wǎng)線路時，需注意以下要求：
（1）為降低因無功功率在傳輸中造成的電網(wǎng)有功功率的損耗，原則上應(yīng)對無功功率進行就地平衡補償，即低電壓區(qū)的無功功率使用低壓電容器件進行補償，高電壓區(qū)進行高壓補償；另外，在正常環(huán)境下的電廠中，低壓電容器應(yīng)盡量以分散形式補償；針對容量大、負荷穩(wěn)定且頻繁工作的用電設(shè)備的無功功率補償，應(yīng)單獨就地進行。
（2）若使用的電容器容量值較大，則應(yīng)按照其工作電壓變化情況、負荷跳動、設(shè)備本身的技術(shù)條件、電網(wǎng)處的背景諧波含量等因素進行分組，且分組后的電容器裝置在各組中工作時，不能出現(xiàn)諧振情況。
（3）為了抑制諧波和抑制涌流，電容器組宜串聯(lián)適當(dāng)參數(shù)的電抗器。僅用于抑制涌流時，電抗率宜取0.1%~1.0%。在對諧波進行抑制時，電抗率的選定需以并聯(lián)電容器件接到電網(wǎng)處的背景諧波含量為參考依據(jù)。
（4）為更好地對無功功率進行補償，并減少功耗，應(yīng)避免用戶向電網(wǎng)傳輸無功功率；在高壓區(qū)無高壓負載時，不應(yīng)在高壓區(qū)安裝并聯(lián)電容器。
為使無功功率在遠程傳輸或多級變壓器中功率損失降低最低，并減少在其過程中造成的有功功耗，提升電網(wǎng)的整體供電效率，對無功功率的補償應(yīng)遵循“就地補償、分層分區(qū)進行平衡”等原則。這個原則對地區(qū)配電網(wǎng)顯得尤其重要，以下是根據(jù)東北電網(wǎng)和一些地區(qū)電網(wǎng)的實際調(diào)查分析，無功負荷構(gòu)成比例參加如圖：
通過表格看出，地區(qū)電網(wǎng)中負荷和配電網(wǎng)無功網(wǎng)損占無功總負荷的80%左右；35KV及以上電網(wǎng)無功網(wǎng)損占20%左右，所以合理配置配電網(wǎng)中的無功補償顯得尤其重要。
綜上所述，在供配電電網(wǎng)中進行無功補償和無功平衡，是保障電網(wǎng)中電壓穩(wěn)定及滿足用戶對用電質(zhì)量需求的必要方法，同時對降低電能的損耗，提高電網(wǎng)在供電上的有效利用率方面也極具重要意義。