无功补偿的效益最大化的措施

无功功率的重要特征是，感性无功功率与容性无功功率可以抵偿。无功补偿就是在电网中靠近负载的地方，装设与负载无功性质相反的无功功率补偿装置，由补偿装置提供负载工作所需要的无功功率，从而减小电源通过电网供给负载的无功功率，达到降低电网电能损耗、调节电网电压、改善用电环境的目的。

（1）无功补偿与电网节能降耗

虽然无功功率本身并不产生电能消耗，但是无功功率在电网中的传输将在电网中产生额外的电能损失，常称线损。电网的供电量与售电量之差称为线损电量，线损电量与供电量之比定义为电网的线损率η：

上式中，η表示线损率，它由铜损率η_Cu（亦称可变线损率）和铁损率η_Fe（亦称不变线损率）两部分组成。线损率是衡量一个电网的重要经济技术指标，反映了电网的规划、设计、运行和经营管理的水平。

假定电网结构不变，电网等值电阻为R，电网输送的有功功率恒为P，负载位移因数恒为cosφ，流过电网中的电流为I，则电网中的有功功率损失和铜损率分别为

显然，电网的有功功率损失与负载位移因数的平方成反比，提高位移因数，必将显著降低线路功率损失和线损率。在供电量不变的条件下，通过无功补偿，将位移因数由cosφ₁提高到cosφ₂，则电网铜损率降低的百分数为

譬如，将位移因数由0.8提高到0.95，则电网的铜损率将可降低29％。

无功补偿装置除提高电网功率因数外，还可以平衡三相负载，改善负载的三相不平衡度，减小三相不平衡引起的额外的电网电能损耗。设三相电网电压正弦对称，在负载有功功率不变、各相功率因数相同的条件下，与三相平衡时的铜损率相比，由三相不平衡负载引起的铜损率的增量百分数为

Δη_Cu％＝2ε²_I×100％ （3-8）

因此，若由无功补偿装置将负载三相电流不平衡度从ε₁降低到ε₂，则电网铜损率降低的百分数为

d％＝2（ε²₁-ε²₂）×100％ （3-9）

（2）无功补偿与电网电压质量(www.xing528.com)

由于电网存在阻抗，当电网传输电能时，必将在电网（线路、变压器）中产生电压损失，使得电网末端电压降低。设电网额定电压为U_N，电网等值电阻和电抗分别为R和X，电网输送的功率为（P＋jQ），则电网中的电压损失百分数为

对于高压电网而言，通常有X＞＞R，因此，上式可近似为

式中S_k——电网考核点的系统短路容量。

显然，在电网结构不变的情况下，电网输送的无功功率越小，则电压损失越小，电压质量就越高。

静态稳定的无功功率将在电网末端引起较大的电压偏差，而动态变化的无功功率将会引起电压波动，剧烈变化的冲击性负载还会进而引起电网的电压闪变。静态补偿装置可以补偿相对稳定的无功功率，因而具有调节电网电压、降低电压偏差的作用；动态补偿装置可以实时补偿快速变化的无功功率，因而可以抑制电网的电压波动和闪变。

（3）无功补偿与电网电压稳定性

电网电压稳定性是电力系统稳定性的一个方面，反映了电网电压随负载扰动的变化特性。参考文献［2］给出了两种电压稳定性的定义：①若电力系统在某种运行状态下发生任意的小扰动，负载近端电压不变或接近于扰动前的值，则称电力系统是小扰动电压稳定的；②若电力系统在某种运行状态下遭受一个给定的扰动，负载近端电压趋于扰动后可接受的平衡值，则称电力系统是电压稳定的。

引起电压不稳定的主要因素是电力系统本身不能满足负载无功功率的需求。电力负载持续增加导致系统无功支持不足，致使负载端母线电压缓慢下降，在到达电力系统承受负载增加能力的临界值或接近临界值时，任何使系统状态越出临界值的扰动，可能使母线电压发生不可逆转的突然下降。

无功补偿是提高电网电压稳定性的有效途径。如果电网在适当的节点装配有足够的无功功率储备，在电网发生扰动或变化时，根据需要及时提供无功支持，稳定电网电压，则可避免电压不稳定现象的发生。

无功补偿容量的适时控制是稳定电网电压的关键。静止无功补偿器（SVC、SVG等）具有快速改变无功功率大小和方向的功能，在电网电压稳定性较弱时，及时调整控制目标和策略，可增强电网的电压稳定性。