技術知識

電力系統中無功功率負荷主要有以下幾類：

1）用戶與發電廠廠用電的無功負荷（主要是異步）；

2）線路和變壓器的無功損耗；

3）并聯電抗器的無功損耗。

一、在各種用電設備中，除了相對很小的白熾燈照明負荷只消耗有功功率，少數的可發出一部分無功功率外，大多數都要消耗無功功率。等值電路如圖1所示。異步電動機在電力系統無功負荷中占的比重很大，因此，電力系統綜合負荷的無功電壓靜態特性主要取決于異步電動機的特性。如圖2所示，圖中的β為受載系數，等于電動機的實際負荷與它的額定負荷之比。

由異步電動機的等值電路可知，它所消耗的無功功率為

異步電動機的無功功率主要由激磁無功功率和定、轉子漏抗中消耗的無功功率兩部分組成。

二、變壓器

變壓器中的無功功率損耗也由兩部分組成，即勵磁損耗與繞組漏抗損耗，后者與受負載大小有關，表達式為

變壓器的無功損耗在系統中的無功需求中占有相當大的比重，從發電廠到用戶，中間要經過多級變壓，無功功率損耗可達用戶負荷的50~70%。

三、并聯電抗器

并聯電抗器損耗的無功功率為

并聯電抗器主要用于吸收高壓電力網中過剩的無功功率和遠距離輸電線路參數補償的無功功率。在超高壓架空線路或高壓電力網中，輕載（或空載）運行時由于線路分布產生的無功功率大于線路電抗中消耗的無功功率，因此會出現無功功率過剩的現象，為解決無功功率過剩，在常安裝有并聯電抗器，吸收過剩的無功功率，防止電網電壓的升高。

無功功率平衡

電力系統中無功功率的平衡關系與有功功率相似，無功平衡表示式為

式中，供應的無功功率Q_GC由兩部分組成，即發電機供應的無功功率Q_G和補償設備供應的無功功率Q_C，而補償設備供應的無功功率又分調相機供應的Q_C1、并聯供應的Q_C2和靜止補償器供應的Q_C3三部分。因此，Q_GC可分解為

式中，負荷消費的無功功率Q_L可按負荷的功率團數計算。未經改善的負荷功率因數一般不高，僅達0.6~0.9，即負荷消費的無功功率約為其有功功率的0.5~1.3倍。但因規程對電力用戶的功率因數有一定限制，例如，不得低于0.90等等，系統運行部門作無功功率平衡時，可按規程規定確定負荷消費的無功功率Q_L。

式中，無功功率Q_Z損耗包括三部分：變壓器中的無功功率損耗Q_T，線路電抗中的無功功率損耗Q_X，線路電納中的無功功率損耗Q_b，而如前所述屬容性，如將其作感性無功功率損耗論處，則應具有負值。因此，Q_Z可分解為

系統中應保持一定的無功功率備用。無功功率備用容量一般可取最大無功功率負荷的5%～8%。

電力系統無功補償容量的配置應取分區平衡、分級補償原則。

無功功率管理的具體措施包括：

（1）電力用戶的功率因數達到0.95以上；

（2）分散安裝電容器，就地供無功功率。

（3）在一次及二次變電所的低壓母線上安裝電容器，樞紐變電所安裝調相機。在有無功沖擊負荷的變電所以及超高壓送電線末端宜安裝靜止無功補償器；

（4）對于水、火聯合電網，枯水期利用水電機組調相運行，豐水期利用火電機組調相運行，供出感性無功功率；

（5）同步電動機過激運行，供出感性無功功率。