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摘要：在电力系统中，发电机在生产有功功率的同时也会生产无功功率，其中无功功率主要被系统内部元件所消耗，以维持其正常运行。无功功率的平衡性关系到电力系统端电压的稳定性，因此确保无功功率的平衡是供电单位亟待解决的问题之一。本文阐述了电力系统无功功率的特性，分析了无功功率的平衡对电压稳定性的影响，并根据实际运行工况提出了保证电压稳定的措施，对于电力系统的电压稳定及安全可靠性提供了一定理论依据。
关键词：电力系统；无功功率；平衡性；稳定性
1概述
在现代电力系统中，同步发电机是其关键部件，同步发电机生产有功功率和无功功率，一般而言，用户所消耗的大部分为有功功率。而无功功率主要被系统内部元件所消耗，另外一小部分也会被用户消耗[1]。
随着我国电力系统的飞速发展，电网支路越来越多，电力系统的结构比之前复杂多了，由此导致生产的无功功率越来越多。无功功率的是否平衡，关系到电力系统端电压的是否稳定。一般情况下，电压主要会发生向大和向小偏移两个方面：一、电压就会向大偏移：同步发电机生产的无功功率远远超过电力负荷所需要的无功功率；二、电压会向小偏移：同步发电机生产的无功功率低于电力负荷所消耗的无功功率[2]。
不管是电压过高还是电压过低，都会对电力系统产生不利影响，严重时会影响到电力的输出，最终导致用户断电。因此，保持电力系统内部无功功率在一定水平，进而维持端电压的稳定，保证电力系统的稳定运行，对于当地供电及经济发展有着极其重要的作用。
2无功功率产生原因及其特性
电力系统在生产有功功率的同时，会不可避免地伴随着无功功率的产生。另外电力系统中很多设备均能产生无功功率，其中同步发电机是无功功率最主要生产设备，但是它也是调节无功功率大小的主要设备。
根据能量守能定律，发电机生产有功功率转化为能量，最终通过电网向外界传输电力[3]。与此同时，电力系统内部会消耗一部分能量。而无功功率就是指在有功功率生产过程中所消耗的功率，这是不可避免的。电力系统中的很多设备和原件为了维持正常运行，都需要消耗一定量的无功功率[4]，在这其中，异步电动机是无功功率最大的消耗设备。通常来说，电力系统65%左右的无功功率都被异步电动机所消耗了。
打个比方，同步发电机一共能生产5千瓦的能量，但是这其中有1千瓦的能量被电力系统内部所损耗掉了，比如说为各类电气设备提供交变磁场，以维持其正常工作。因此，电力系统实际输出的只有4千瓦。
3端电压失稳现象及其原因
在电力系统中，电压是否稳定是衡量供电质量的主要标准，良好的电压质量能够降低电路的损耗、保证电力系统的安全稳定。因此，如何将端电压的波动控制在可控范围内，是发电单位所亟待解决的关键问题，也是当前电力行业学者所研究的热点。
在电力系统中，无功功率的平衡性对于端电压的稳定性有着极其重要的作用。如果无功电源所生产的无功功率比较充足，完全可以应付较高电压对无功功率的需求，进而保证系统电压的水平较高；与此相反，如果无功功率产能不足，而此时对无功功率需求较高，则会导致电力系统电压的降低甚至失稳。
针对电压失稳的现象，可做如下表述：当电力系统电压受到一定程度扰动，比如说电力负荷突变或者系统瞬间切换，而导致电压迅速下降或者向下漂移，电压出现脱离工作人员控制的现象，这便是电压不稳定状态。
而电压稳定可以表述如下：电力系统在受到外界一定程度扰动时，电力系统能够依靠自身的反馈调节功能，将端电压恢复到初值，或者将波动稳定到一定允许范围内，而不至于造成电压失稳甚至电压崩溃。
4保持电压稳定的若干措施
4.1无功电源的无功功率补偿措施
为了提高供电系统的功率因数，保持电力系统电压稳定在有一定水平，需要对无功功率的平衡性做出调整，其中最重要的就是无功功率的补偿。无功功率补偿的本质是减少无功功率对电力系统的影响，降低用电设备和输电线路的负荷，尽可能的输出有功功率，保持设备在最佳工作状态进行工作。总之，补偿无功功率最终的目的还是减少能量损耗，减少用电电费。
一般而言，无供电源自身可以对电压进行调节，这也是保证电压稳定最主要的措施之一。在电力负荷较高的区段，适当提高该段无供电源的电力补偿量，以保证该电压在维持正常运行时有富余的电压，从根本上保证电压的稳定。
一个典型的例子就是发电机，发电机可以通过调整发电机的励磁电流大小，来调节无功功率生产量量。在用电高峰时，可以增加无功功率，在用电低谷时，减少无功功率量。通过这个方法，可以实现对系统的调压。
在无供电源的布置中，有几点问题需要注意：一是要保证无供电源能够得到及时维护；二是要保证无供电源在一定分区分层的平衡；三是在电力设计过程中，确保运行电压和无供电源高于正常水平，即留有一定裕度。
4.2提高工作人员专业技能水平
随着无功功率补偿技术的迅猛发展，从技术上保证电压的稳定性已经趋于成熟。但是近年电力系统电压稳定性故障出现频率没有明显的下降，一个主要原因就是工作人员的专业性技能不强。
对于电压稳定性的维护，必须有一整套维护运行的维护方案，并且做好充分的预案准备，同时加大对工作人员的技能培训。工作人员必须要主动加强专业技能学习，通过国家相关标准的认证，具备精钻的检修能力。在实际维护过程中，严格按照相关安全手册所规定的各项要求，穿戴好绝缘手套、绝缘靴以及安全帽，按步骤、有顺序地进行作业。
同时，工作人员必须时刻关注电力系统电压的实际变化，采用现代科技手段，合理调配电力，缓解电网压力，以稳定电压。同时可以对电力系统运行状态进行监测和数据存储，并对其各种分析和规划，建立相关模型，对电力进行预测，提前做好预防保障措施。
5结语
在电力系统中，发电机在生产有功功率的同时，无功功率的出现是不可避免的。保证无功功率的平衡对于维持电压的稳定性具有很重要的影响。在电力系统实际运行中，可以通过设置无功电源的无功功率补偿和提供工作人员专业技能水平，来保证电压的稳定性，进而保证电力系统的安全可靠性，保障当地居民生活用电和工厂生产用电。
参考文献：
[1]李天然，王正风，司云峰.发电机无功功率与系统稳定运行[J].现代电力，2005，22（1）：37-40.
[2]全敏，吴家雷.浅析电力系统无功功率及电压控制[J].电子制作，2013（21）：183-183.
[3]刘秉琦.配电网络无功功率补偿方法的研究[J].价值工程，2013（22）：21-22.
[4]王正风，胡晓飞.发电机无功功率与电力系统稳定运行研究[J].东北电力技术，2008，29（4）：15-18.
作者简介：
宋伟峰（1983.05.20--）；性别：男，籍贯：山东省泰安人，学历：专科，毕业于山东科技大学；现有职称：中级工程师；研究方向：变压器工艺；