无功补偿在电网中的应用

　　电能质量一般是指电压或电流的幅值、频率、波形等参量距规定值的偏差。历史上，电力系统中许多机电备都能在上述参量相对较大的变化范围内正常地工作。但是在近5～10年，随着高新技术尤其是信息技术的飞速发展，基于计算机、微处理器控制的用电设备和电力电子设备在系统中大量投入使用，他们对系统干扰比机电设备更加敏感，因此对供电质量的要求也更高。一旦出现电能质量问题，轻则造成设备故障或停运，重则造成整个系统的损坏，由此带来的损失是难以估量的。另一方面，大量为提高生产效率、节约能源和减小环境污染而采用的基于电力电子技术的现代化设备正成为产生电能质量问题的主要来源。以电气化铁路机车牵引式负荷为例，他属于整流负荷，是典型的谐波源;他采用工频单相式交流供电，又是典型的负序源;同时他又具有波动性和不确定性，是典型的电压波动源和闪变源。普通用户中大量使用的开关式电源，公共照明系统中荧光照明负荷正逐渐成为配电系统中主要的谐波源和波动源。可以说，在这些新技术成功解决实际生活环境中的污染问题的同时，如不加防范则会造成电力系统中新的污染问题。因此，现代社会的电能质量问题具有一系列新的特点。
　　1.1 负荷侧对电能质量的污染呈增长趋势
　　多年来电能质量问题主要来源于系统侧，包括系统正常运行状态改变，如电源投入、有计划的无功补偿电容器组的投入/切除、大型电动机启动等;非正常的系统状态改变如系统元件故障，人员误操作等将给系统带来较大的冲击;自然环境中的雷击、大风和雨雪天气也会造成相应的电能质量问题。而近年来，用户端大量非线性负荷的应用正成为电能质量恶化的重要因素。例如从低压小容量家用电器到高压大容量的工业交直流变换装置中存在的各种静止变流器，它是以开关方式工作的，会引起电网电流、电压波形的畸变 。大型电弧式设备，如电弧熔炉，弧焊设备等，也成为重要的冲击源和谐波源。一个值得注意的问题是为了减少重要设备对电能质量问题的敏感度，设备制造商努力进行设备的升级和改进，用户则采用各种保护性装置，而这些改进措施和保护装置常常顾此失彼，对公共供电的电能质量造成更大的危害。一些信息设备和公用设备的谐波远远超出了行业标准。
　　1.2　电能质量问题的内涵发生了较大改变
　　交流输电功率包括有功功率和无功功率。在有功功率不变的情况下，无功功率越大就会使功率因数降低， 视在功率增大，从而需要增大发、输、配电设备的容量，增加投资和电力损耗费用;使输电线路电压降变大，不利于有功电力的输送与合理应用。但如果无功储备不足将会导致电网电压水平降低，冲击性的无功功率负载还会使电压产生剧烈的波动，恶化电网的供电质量。对于给定的有功分布，要想使无功潮流最小以减少系统的损耗，就要求对无功功率的流向与转移进行很好的控制。
　　随着电网的不断发展，对无功功率进行控制与补偿的重要性与日俱增：
　　① 输电网络对运行效率的要求日 益提高，为了有效利用输变电容量，应对无功进行就地补偿;
　　② 电源(尤其水电)远离负荷中心，远距离的输电需要灵活调控无功以支撑解决稳定性及电压控制问题;
　　③ 配电网中存在大量的电感性负载，在运行中消耗大量无功，使得配电系统损耗大大增加;
　　④ 直流输电系统要求在换流器的交流侧进行无功控制;
　　⑤ 用户对于供电电能质量的要求日益提高。因此，对电网的无功进行就地补偿，尤其是动态补偿， 在输配电系统中十分必要。