電力系統無功功率平衡

電力系統無功功率平衡就是根據電源發展規劃和電力網發展規劃進行無功功率平衡計算，使電力系統的無功電源所發出的無功功率與系統的無功負荷相平衡，其主要目的就在於維持各種運行方式下電力網各點的電壓水平，確定無功補償裝置的配置。並且由綜合負荷的無功功率一電壓靜態特性分析可知，負荷的無功功率是隨電壓的降低而減少的，因此如果要想保持負荷端電壓水平，就必須要向負荷供應所需要的無功功率，也就是電力系統必須保持無功功率電源發出的無功功率要與無功功率負荷和無功功率損耗平衡，只有這樣才能維持電力系統電壓水平的穩定 ^[1]  。

電力系統的電壓需要經常調整，如果電壓偏移超過極限值時對電力系統本身及其用電設備都會帶來不良影響，這會在一定程度上使電力系統效率下降，經濟性變差，當系統電壓降低時，各類負荷中佔比重最大的異步電動機的轉差率增大，進而電動機各繞組中的電流將增大，温升將增加，效率將降低，壽命將縮短，同時同時電壓過高，照明設備壽命就會大大的下降，影響絕緣，因此電力系統中無功功率的平衡與電壓調整就顯得十分重要了。而電力系統中無功功率平衡原則就是按地區並按電壓等級對無功電源和無功負荷進行平衡，避免經長距離線路或多級變壓器傳送大量無功功率，以降低電力網損耗，實現經濟運行。

在正常的情況下，運行的電力系統，要求電源的無功出力應時刻都同負荷的無功功率和網絡無功損耗之和相等，也就是説系統中的無功電源對系統中的電壓的影響為當無功電源比較充足時，就能很大程度上滿足較高電壓水平下的無功平衡需要，系統就有比較高的運行電壓水平，但是當無功電源不足時就會造成運行電壓水平偏低，因此，應該在保證額定電壓的基礎之上保持電力系統無功功率平衡，然後根據要求選擇必要的無功補償裝置 ^[2]  。

電力系統中送電線路不僅僅能產生無功功率，同時還能能消耗一定的無功功率，因此只有電力系統中線路所產生的無功功率恰好與線路上所消耗的無功功率相互平衡時，這是才能保證電力系統供電的質量。

電力系統中無功功率平衡的基本要求就是無功功率電源可能發出的無功功率應該大於或者至少等於負荷所需的無功功率和網絡中的無功損耗，同時為了保證運行可靠性和適應無功負荷的增長，系統必須配置一定的無功備用容量。同時電力系統中一般要求發電機接近於額定功率因數運行，可按額定功率因數計算發電機所發出的無功功率，此時如系統的無功功率能夠平衡，則發電機就保持有一定的無功備用，其它的無功補償裝置按額定容量來計算其無功功率。在電力系統中當系統的無功功率電源比較充足時系統就能具有較高的運行電壓水平，但是當系統中的無功功率電源不足時就應該採取一些措施進行無功補償。例如可以設置一些由電力電容器和可調電抗器組成的靜止補償器，它可以根據母線電壓的高低自動控制可調電抗器吸收的感性無功功率的大小，從而控制裝置發出或吸收的感性無功功率的大小，進而達到穩定電壓的目的。同時還可以採用將低壓電容器組與電動機並接，通過控制、保護裝置與電機同時投切的方式進行無功補償，它具有電力系統中用電設備運行時，無功補償就會投入，但是當用電設備停運時，補償設備也跟着退出，不需頻繁調整補償容量的優點。同時還可以採用以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用户0.4kV母線上的補償方式，此種方式可以比較好地跟蹤無功負荷變化，運行方式靈活，運行維護工作量小。

在電力系統中無功功率平衡是電網管理的首要條件，電壓調整隻是對變壓器傳輸不同功率時引起電壓變化的平衡，但是當電力系統中的無功補償和調節能力暫時還達不到理想程度的時候，就應該採取別的措施進行電壓的調整，只有這樣才能保證系統中所有的設備電壓保持在容許極限內，因此電壓調整就成為電力系統有效與可靠運行的最重要的條件之一。在電力系統中經常採用的就是利用變壓器分接頭調壓，因為變壓器低壓繞組的額定電壓是一定的，因此只要改變高壓繞組的分接頭，即可改變變壓器的變比，從而使變壓器二次側的電壓得到調整，但是這種電壓調整方式一般僅用於具有停電條件的供給季節性用户的變電所，或者具有多台變壓器並列運行容許經常進行切投操作的變電所。除此之外還可以採用並聯靜止補償器的方式進行電壓的調整，它反應比較快、諧波量比較小、準確度也比較高，同時重量比較輕，安裝簡便，運行與維護費用比較低，既可以户外佈置，也可置於變電所內，還有它可以進行平滑無級調壓，因而調節性能好。

電壓是衡量電能質量的一個重要指標，但是在電力系統的正常運行中，用電負荷和系統運行方式是經常變化的，由此引起電壓發生變化，不可避免地出現電壓偏移，同時無功功率的平衡直接影響到電力系統的穩定性，因此必須要隨地進行無功功率平衡與電壓調整，只有這樣才能保證電力系統的穩定運行 ^[3]  。