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摘要：无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此无功补偿是电力部门在节能减排大背景下越来越关注的一个问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用；本文是对阳泉电网近几年来无功系统中低压配网总结回顾的基础上，重点对近年来新推出的分组和动态补偿装置展开分析，在补偿功率因素和经济性以及可行性等方面进行探讨。
关键词：电力系统；无功补偿装置；应用研究
引言
无功功率的存在是众多电气设备正常工作的需要，但无功功率的分布和变化会影响电网电压的稳定，且它的存在挤占了电网给负载提供有功功率的资源，因此应科学、合理地进行无功补偿。
1、无功补偿原理
无功补偿的本质是利用无功补偿器所发出的无功功率来抵消负载或潮流的无功部分，以减轻输电线路的负担。这种无功补偿器可以给电网提供所需的无功功率，也可以根据电网需求从电网吸收无功功率。理论上无功电源本身是不产生也不消耗任何有功功率的，因此，它不需要原动机，只需在适当的时刻提供或吸收所需大小的无功功率，即可完成无功补偿的任务。从无功补偿的实现原理来看，几乎毫无例外地只有两种机理：一种是电流补偿型，以线路电压作为参考矢量，通过节点注入无功电流，不仅使合成补偿电流的幅值减小，而且使合成电流在垂直于线路电压方向上的电流分量得到降低；另一种是电压补偿型，以线路电流作为参考矢量，在线路中串联一种无损元件，使该器件上的电压抵消线路电压在垂直于线路电流方向上的无功分量，因而合成电压的无功分量同样得到有效降低。对电网的无功功率进行适当的补偿，不仅能提高电网电压的稳定性，而且能提高系统的功率因数和设备利用率，减小线损，增强输电系统的输电能力，平衡三相功率，保障电力系统运行的安全性和可靠性。
2、现阶段主要的电力系统中无功补偿的种类
2.1机械旋转类无功补偿机制
机械旋转类无功补偿机制其属于一种最为传统的无功补偿装置，其在使用中最为显著的特点是，可以通过使用转子绕组其存在的励磁电流调节实现无功功率其吸收和输出的改变。机械旋转类无功补偿机制在电力系统的初期曾经发挥过极其主要的作用，即是到了今天对电力系统的静态电压稳定以及无功的调节仍然具有着显著的作用。机械旋转类无功补偿机制就现阶段而言，其在有三种装置。其一为同步调相机，同时其也被成为同步补偿机，其在本质上进行观察可以看着一种不携带任何负载的同步电动机，其工作的特点是既可以发出感性的无功功率实现电压的升高，同时也可以吸收感性无功功率实现电压的降低；第二种为同步发电机，同步发电机是不功补偿装置中使用最早的装置之一，但是在时代和技术不断发展的背景下，该电机已经不再被使用；第三种为同步电动机，在其本质上属于交流电机的一种，其在特性上和同步调相机相似，都是通过控制感性无功功率进行电力系统的调控。
2.2静止类无功补偿装置
静止类无功补偿装置其本质为该补偿装置在实际的运作之中是固定的不动的，从结构上进行观察是指该类无偿补偿的设备是没有设置旋转部分的，故此其具有效率高、体积小、动态效应时间短以及占地面积小等诸多的优点。在其工作原理上依托于柔性的交流输电技术。目前静止类无功补偿装置在市场中使用较为广泛的主要有以下几种：固定电容；静止无功补偿器，静止无功补偿器又可以划分为晶闸管偷窃电容、晶闸管控制电抗器、磁控电抗器三种；电磁同步补偿器，该补偿器实现了超前的无功电流的有效控制，此外其还有调节精度高、速度快、输出谐波小等诸多的优点。
2.3复合类无功补偿器
现阶段主要使用的复合类无功补偿器主要有FC+TCＲ、FC+MCＲ两种。对于固定的电容补偿而言其最大的优点是在其成本上很低，但是其也有一定的缺点，即只能给以分组的投切，通常情况下，操作都需要在人工干预之下，因此该设备是不具备自动控制的能力的。面对固定电容的这一缺点，FC+TCＲ得以诞生，其可以在一定程度上实现固定电容的自动化控制，并且在解决振荡现象的效果上，还具有时效性的优点，并且在使用中不会出现频繁电容投切的现象，进而也就可以避免检查不准致使的冲击电流。FC+MCＲ其和FC+TCＲ在符合补偿的方式上，是十分相似的，只是对TCＲ使用了MCＲ给以代替，相较之FC+TCＲ，FC+MCＲ其在谐波产生上要更小一些，其适用于电压出现大幅度波动的情况，故此目前FC+MCＲ主要在500KV以上的超高电压的输电系统中得到了广泛的应用。
3、无功补偿装置的优越性
3.1无功补偿带无源滤波
这类无功补偿还能起到滤波的作用，其基本原理是利用并联的ＬＣ串联电路对某次谐波形成短路（即对谐波形成无阻通道），而对基波则形成纯电容或纯电感的无功补偿。这类补偿一般仅针对低次谐波，如５次、７次、１１次、１３次等。
3.2方便快捷的人机操作
补偿装置大都内置高速微处理器，能实现快速数据采集、信号处理、分析计算、决策优化、输出控制等功能，正式投入运行前需进行一些参数设置，方便的人机操作使控制系统的灵活性和准确性得到很好的发挥，在某些情况下还可以利用键盘和显示器调用历史数据。
3.3控制参数的整定设置
现代的无功补偿装置智能化程度很高，如控制目标可设定为电压稳定或功率因数补偿、瞬时无功控制、专家系统或智能控制等。为满足通用性的要求，有些控制器还要求设置电流或电压互感器变比、通信波特率、历史数据查询、故障或停电次数记录等。
3.4灵活的网络通信功能
所有的无功补偿设备都具有远程通信功能，可以设置相应的远程通信端口、通信协议和波特率。一般有ＥＩＡ－２３２、ＥＩＡ４８５等串行信道。补偿装置可将现场采集到的所有数据通过串口与各种接收设备进行数据传输。
4、无功补偿最新进展
4.1多功能化
从电力系统构成的角度来看，除了应满足上述共性要求外，大体上还有无功补偿带无源滤波、方便快捷的人机操作、控制参数的整定设置、灵活的网络通信等附加功能，有的甚至还要求在电源合闸前先对负荷有无潜在故障点进行检测。
4.2集成化
控制器采用的集成芯片尺寸更小，功能更强；整体的硬件排列更紧凑，占用空间更少。
4.3综合化
无功补偿的综合性体现在硬件设备组成的复合形式、控制策略的多样性两方面。
4.4智能终端
网络技术的发展，使得电力系统的无功补偿可通过电网监控中心发出的指令实施投切操作，这种操作指令均是通过有线或无线通信网络传递的。电网监控中心通过从各远程终端发送过来的数据，经最优控制、决策运算后，通过网络传输信道启动相关的无功补偿设备，电力系统综合自动化中常采用这种形式。
结束语
电力电子开关不仅能保证快速、准确地实施补偿，还能够将先进的智能控制技术引入到无功补偿中，使无功补偿具有高度的灵活性和实时性，更好地保障系统运行的稳定性和可靠性。如能保证在电容电压过零瞬间使电容投入运行，也能保证在电感电流过零瞬间切除电感运行，因而能极大地增强无功补偿系统运行的可靠性。合理地选择补偿装置，可以最大限度地减少网络损耗，使电网质量得到有效提高；反之，如选择或使用不当，会造成供电系统电压波动、电能质量下降等诸多问题。
参考文献：
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