文獻綜述
課題入門：
1.1什麼是電力系統中的無功功率？
1、電力系統從源頭發電機到終端裝置都是由非純阻性元件組成的，因此必然存在無功功率的交換。
2、電感元件或電容元件雖然不消耗功率，但功率p瞬時值按正弦規律正負交替變化，這說明元件與外電路在不斷的進行著能量交換。因此電感電容元件的瞬時功率又稱為交換功率。元件交換功率的幅值越大，表面同樣時間內「吞吐」的能量就越多，也即能量交換的規模越大。
基於上面的分析，可得如下結論：電感元件的瞬時功率的幅值，可以作為衡量電感或電容元件與外電路能量交規模的指標，並稱之為電感或電容元件的無功功率，用符號q表示。則q=ui無功功率的單位為var。
3、然而電力系統中大部分的無功功率並非無用的功率，相反在電力傳輸當中起著什麼重要的作用。許多用電裝置均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器、電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞，磁場交變就需要與電源進行能量交換。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的"無功"並不是"無用"的電功率，只不過它的功率並不轉化為機械能、熱能而已；因此在供用電系統中除了需要有功電源外，還需要無功電源，兩者缺一不可。
1.2為什麼要進行無功補償？
一、減低電力系統網路損耗。
當電力系統執行時，**路和變壓器中將要產生功率損耗和電能損耗。通常配電網的損耗是由兩部分組成的：一部分是與傳輸功率有關的損耗。
它產生在輸電線路和變壓器的串聯阻抗上，傳輸功率愈大則損耗愈大，這種損耗叫變動損耗，在總損耗中所佔比重較大；另一部分損耗則僅與電壓有關，它產生在輸電線路和變壓器的併聯導納上，如輸電線路的電暈損耗、變壓器的勵磁損耗等，這種損耗叫固定損耗。
電力系統的有功功率損耗不僅大大增加了發電廠和變電所的裝置容量，同時也是對動力資源的額外浪費。電能損耗還密切影響到電能成本，從而影響整個國民經濟的效益。
電力系統各元件中的無功功率損耗相對來說較有功功率損耗還大，由於無功功率損耗要有發電機或其他無功電源來供給，因此在眾多發、輸電裝置視在容量為一定的條件下，無功功率的增大勢必相應減少發、輸電的有功功率，即減少發、輸電容量。而且，當通過輸電線路和變壓器輸送無功功率時。也將引起有功功率損耗，這些對於電力系統來說都是非常不經濟的。
我們應盡力採取措施去降低功率損耗和電能損耗，這從節約能源、降低電能成本、提高裝置利用率等方面來看都是非常必要的。
配電網的降損措施只要有
1合理的使用變壓器，採用節能型的變壓器，同時避免經多級變壓；
2重視和合理進行無功補償。合理地選擇無功補償方式、補償點及補償容量，能有效地穩定系統的電壓水平，避免大量的無功通過線路遠距離傳輸而造成有功網損。對電網的無功補償通常採用集中、分散、就地相結合的方式，具體選擇要根據負荷用電特點來確定。
一般的電網中，無功補償裝置安裝在變壓器的低壓側；
3對電力線路改造，擴大導線的載流水平
4調整用電負荷。保持均衡用電。調整用電裝置執行方式，合理分配負荷，降低電網高峰時段的用電，增加低谷時段的用電；改造不合理的局域配電網，保持三相平衡，使用電均衡，降低線損。
二、提高電壓質量
衡量電能質量的指標主要是電壓、頻率、波形、電壓波動與閃變和三廂不平衡度等。其中電壓質量對各類用電裝置的安全執行都有直接影響。
影響電力系統電壓的主要因素是無功功率。只有系統有能力向負荷提供足夠的無功功率時，系統電壓才可能維持在正常水平；如果系統內無功電源不足，系統的端電壓就將被迫降低。所以，電力系統無功功率平衡與維持電力系統的電壓水平有著不可分割的關係。
1.3電力系統的無功平衡
影響電力系統電壓的主要因素是無功功率。只有系統有能力向負荷提供足夠的無功功率時。系統電壓才有可能維持在正常水平；如果系統內的無功電源不足，系統的端電壓就將被迫降低。
所以電力系統無功功率平衡與維持電力系統的電壓水平有著不可分割的關係。
（1）電力系統的無功負荷及無功損耗
電力系統的無功功率負荷
各用電裝置中，除了相對很小的白熾燈負荷只消耗有功功率、為數不多的同步電動機可發出一部分無功功率外，大多數都要消耗無功功率。因此，無論工業或農業使用者都也之後功率因數執行，其值約為0.6~0.
9。其中，較大的數值對應於採用大容量同步電動機的場合。
無功功率的負荷曲線的變化規律雖大體上也有功功率相似，也並非完全亦步亦趨。其最大值可能出現在白晝而不是傍晚。原因在於，系統總負荷的成分一晝夜間各不相同。
白晝，工業用電比重大；傍晚，生活用電等比重將增加，而二者的功率因數不同。大致可認為，如白晝和傍晚有功功率負荷的峰值約略相等，白晝無功功率負荷的峰值將大於傍晚；反之，如白晝有功功率負荷的峰值遠小於傍晚，白晝和傍晚無功功率負荷的峰值將約略相等。但無論是電力系統的執行或設計部門。
一般都不編制無功功率負荷曲線而只編制無功功率平衡表或各樞紐點電壓曲線。而且，這些**或曲線也只是隔一段時間製作一次。
無功功率損耗：變壓器中的無功損耗和電力線路上的無功損耗
變壓器中的無功功率損耗分兩部分，即勵磁支路和繞組支路中損耗。其中，勵磁支路損耗的百分數基本上等於空載電流的百分數，約為1%~2%；繞組漏抗中損耗在變壓器滿載時，基本上等於短路電壓的百分數，約為10%。因此，對一台變壓器或一級變壓的網路而言，變壓器中的無功功率損耗並不大，滿載時約為它額定容量的百分之十幾。
相對多電壓級網路，變壓器中的無功功率損耗就相當可觀。以乙個五級變壓器的網路為例，設電廠中10/200kv公升壓，網路中220/110、110/35、35/10、10/0.4kv降壓至使用者，典型計算的結果表明系統中變壓器的無功功率損耗佔相當大比例，較有功功率損耗大得多。
電力線路上的無功功率損耗也分兩部分，即併聯電納和串聯電抗中的無功功率損耗，併聯電納中的這種損耗又稱充電功率，與線路電壓的平方成正比，呈容性。串聯電抗中的這種損耗與負荷電流的平方成正比，呈感性。因此，線路作為電力系統的乙個元件究竟消耗容性或感性無功功率就不能肯定。
根據自然功率的概念，可做乙個大致的估計：當通過線路輸送的有功功率大於自然功率時，線路將消耗容性無功功率。而所以能作這樣估計的前提是線路「無損耗「且負荷功率因數為1。
一般，通過110kv及以下線路輸送的功率往往大於自然功率；通過500kv線路輸送的功率大致等於自然功率。通過220kv線路輸送的功率則因線路長度而異，線路較長時，小於自然功率；線路較短時，大於自然功率。
（2）電力系統的無功電源
發電機同步發電機既是有功功率電源。又是最基本的無功功率電源。
電容器和調相機
併聯電容器只能向系統**感性無功功率。它說**的感性無功功率與其端電壓的平方成正比。
調相機實質上是只能發無功功率的發電機。它在過激執行時容量的50%。這些也就是作為無功功率電源的調相機的執行極限。
靜止補償器和靜止調相機
靜止補償器和靜止調相機是分別與電容器和調相機相對應而又同屬「靈活交流輸電系統」範疇的兩種無功功率電源。目前常用的有閘流體控制電抗器型（tcr型）、閘流體開關電容器型（tsc型）和飽和電抗器型（sr型）三種。
1.4怎麼進行無功補償？
與系統中的有功功率電源是集中在各類發電廠的發電機不同的是，無功功率的電源除發電機外。還有電容器、調相機、和靜止補償器等，分散在各變電所。**有功功率和電能必須消耗能源，但無功功率電源一旦設定後，就可以隨時使用而不再有其他經常性耗費。
系統中無功功率損耗遠大於有功功率損耗。正常穩態執行時，全系統頻率相同，頻率調整集中在發電廠，而全系統電壓水平各點不同，而且，電壓調整可分散進行，調壓手段也多種多樣。
無功功率的補償原則：
無功補償措施：
1利用同步發電機進行補償
2利用調相機進行無功補償
3利用電容器進行無功補償
4利用靜止補償器進行無功補償
4併聯電抗器
就感性無功功率聞言，併聯電抗器顯然不是電源而是負荷，但在某些電力系統中的確裝有這種設施，用以吸取輕載或空載線路過剩的感性無功功率。而對高壓遠距離輸電線路而言，它還有提高輸送能力，降低過電壓等作用。（1減輕空載或輕載線路上的電容小於，以降低工頻暫態過電壓；2改善長距離輸電線路上的電壓分布；3使輕負荷時線路中的無功功率盡可能就地平衡，防止無功功率不合理流動，同時也減輕了線路上的功率損失；4在大機組與系統併聯時，降低高壓母線上工頻穩態電壓，便於發電機同期並列；5防止發電機帶長線路可能出現的自勵磁諧振現象；6當採用電抗器中性點經小電抗接地裝置時，還可用小電抗器補償線路相間及相地電容，以加速潛供電流自動熄滅，便於採用單相快速重合閘。
）無功功率的平衡
電源**的無功功率由兩部分組成，即發電機**的無功功率和補償裝置**的無功功率，而補償裝置**的無功功率又分調相機**的無功功率、併聯電容器**的無功功率和靜止補償器**的無功功率三部分。
無功功率損耗的無功功率包括三部分：變壓器中的無功功率損耗、線路電抗中的無功功率損耗和線路電納中的無功功率損耗。
進行無功功率平衡計算的前提應是系統的電壓水平正常。而如果不能在正常電壓水平下保證無功功率的平衡，系統的電壓質量總不能保證。
無功補償的原理
網路未加無功補償裝置前，負荷的有功功率、無功功率為p、o。與網路傳輸的功率相等。加裝了一部分無功補償裝置後。
網路傳輸的有功功率不變，傳輸的無功功率變為減少了，相當於無功消耗減少了。補償後的電力網的功率因數得到了提高。
無功補償的意義
加裝無功補償裝置後，電網的功率因數提高。具有以下幾個方面的意義。
1減少系統元件的容量，換個角度看是提高電網的輸送能力。
加裝了無功補償後，減少了電網無功輸送量，在輸送同樣的有功功率情況下，裝置安裝的容量可以減少，就能節約大量的有色金屬，也節約了投資。對執行中的電氣裝置而言，無功補償後其中通過的無功功率減少了，有功的輸送能力提高，使裝置容量得到充分利用。
2降低網路功率損耗和電能損耗
當符合電流流過線路是，其功率損耗為
線路輸送的無功由補償的q減少到q1時，線路的功率損耗下降，每年**路上和變壓器上的電能損耗也下降。
3改善電壓質量
減少線路輸送的無功功率，則電壓損耗有所下降，改善了電力網和使用者的電壓質量。可將無功補償是保證電能質量的重要措施。
電力系統的無功功率補償原則
電網的無功補償原則是按分層分割槽和就地平衡原則考慮。並應能隨負荷或電壓進行調整，保證系統各樞紐點的電壓在正常和事故後均能滿足規定的要求，避免經長距離線路或多級變壓器傳送無功功率。
電力系統中無功功率的最優分布
無功功率的最優分布包括無功功率電源的最優分布和無功負荷的最優補償兩個方面。但在討論這兩個方面問題之前，有必要對提高負荷的自然功率因數，既減低負荷對無功功率需求，因為面對十分低劣的負荷自然功率因數談論無功功率的最優分布，顯然是捨本逐末。將負荷的自然功率因數盡可能提高後，才考慮採用補償裝置人為地提高負荷功率因數，以及包括這些補償裝置在內的各種無功功率電源的最優分布問題。
什麼是無功功率
無功功率 定義 在正弦電流電路中，復功率的虛部 且供給電感的無功功率為正值。測量 許多用電裝置均是根據電磁感應原理工作的，如配電變壓器 電動機等，它們都是依靠建立交變磁場才能進行能量的轉換和傳遞。為建立交變磁場和感應磁通而需要的電功率稱為無功功率，因此，所謂的 無功 並不是 無用 的電功率，只不過它...
什麼是有功功率無功功率和視在功率
視在功率 有功功率的平方 無功功率的平方 開根號 有功功率 視在功率 cos 功率因數 有功功率 視在功率 sin 有功功率是保持用電裝置正常執行所需的電功率，也就是將電能轉換為其他形式能量 機械能 光能 熱能 的電功率。比如 5.5千瓦的電動機就是把5.5千瓦的電能轉換為機械能，帶動水幫浦抽水或脫...
低壓無功功率補償控制器的研製
0 概述 隨著現代工業的發展，對電能質量的要求也越來越高。目前電力網中的電力負荷如感應式非同步電動機 變壓器等，大部分屬於感性負載，在執行過程中需要向這些裝置提供相應的無功功率，造成電網的功率因數偏低。在電網中安裝併聯電容器可以供給感性電抗消耗的部分無功功率，減少電網電源向感性負載提供的無功功率，以...