电力系统的无功功率平衡介绍

无功功率平衡是指要使系统的无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及无功损耗相平衡。同时，为了运行的可靠性及适应系统负荷的发展，还要求系统有一定的无功备用。

1.电力系统的无功功率负荷及无功功率损耗

无功功率负荷是滞后功率因数运行的用电设备所吸取的无功功率，其中主要是异步电动机的无功功率负荷，一般综合负荷的功率因数为0.6～0.9。

电网中无功损耗一般有两部分：一是输电线路的无功损耗，输电线路上的串联电抗产生的无功损耗，其数值与线路上传输的电流的平方成正比；输电线路上还有并联电抗器，它消耗的无功功率与网络电压的平方成正比；输电线路上接入的并联电纳，也消耗容性的无功功率。二是变压器上的无功损耗，也分为两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中的损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流I0的百分值，为1%～2%；绕组漏抗中的损耗，在变压器满载时，基本上等于短路电压US的百分值，约为额定容量的10%。

电力系统的无功损耗很大。从发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占其容量的10%左右，但多级变压器的无功损耗总和就很大了，较系统中有功功率损耗大得多。

2.无功功率电源

电力系统的无功功率电源包括同步发电机、调相机、电容器和静止无功补偿器。

同步发电机既是电力系统基本的有功功率电源，也是重要的无功功率电源。

调相机实质上就是空载运行的同步电动机，是电力系统中能大量吞吐无功的设备，在过激运行时向系统提供感性无功功率；在欠激运行时从系统吸取感性无功功率。改变调相机的励磁可以平滑地改变它的无功功率的大小及方向，但在欠激运行时，其容量约为过激运行时容量的50%。此外，调相机在运行时有少量有功功率的损耗。

并联电容器只能向系统供给感性无功功率，它可以根据需要与许多电容器连接成组，因此其容量可大可小，可集中，也可分散。并联电容器供给的感性无功功率与其端电压平方成正比，即

式中，XC——电容器的容抗；

U——端点电压。(www.xing528.com)

静止补偿器由电容器和可调电抗器组成，电容器发出无功，电抗器吸收无功，利用控制回路可平滑地调节它的无功功率的大小。

3.无功功率平衡

综合以上所述的无功负荷、无功损耗及无功电源，就可以得到系统的无功平衡，即

式中，∑QL——无功负荷总和；

∑ΔQL——电力网线路的无功损耗之和；

∑ΔQT——电网中所有变压器无功损耗之和。

无功功率电源∑QGC包括发电机发出的无功功率QG，调相机发出的无功功率QC1，并联电容器供给的无功功率QC2和静止无功补偿器供给的无功功率QC3等。其表达式为

无功功率平衡计算是指计算系统在最大无功负荷情况时的潮流分布，判断系统中无功功率能否平衡。

由于负荷功率因素一般为0.6～0.9，系统中无功损耗又大，因此当要求发电机在额定功率因数条件下运行时，必须在负荷处配置一些无功补偿装置，使功率因数得以提高。一般地，由高压供电的负荷的功率因数应该在0.9以上，其余负荷的功率因数应为0.85以上。

无功备用容量一般取最大无功功率负荷的7%～8%。