1 课题研究背景
电网输出的功率包括两部分：一是有功功率：直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；二是无功功率：消耗电能，但只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率。
无功补偿，全称无功功率补偿[1]，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
1978年12月19日法国大停电，1983年12月27日瑞典大停电，以及1987年7月23日东京大停电，都是由于高峰负荷使无功功率不足造成电压崩溃，从而造成系统重大事故[2]。一方面，如果系统的无功不足，将使电压水平低下，一些工厂和家庭的电器就不能正常运行，而且系统一旦发生扰动，就可能使电压低于临界电压，产生电压崩溃，从而导致系统因失去同步而瓦解的灾难性事故。另一方面，系统无功过剩会是电压过高，危害系统和设备的安全。另外，系统无功的不合理流动，会使线路的压降增大、线路的损耗增加、供电的经济性下降[3]。
因此就要对电力系统进行无功优化[4]。所谓电力系统无功优化，即是当系统的结构参数及负荷情况给定时，通过对某些控制变量的优化，在满足制定约束条件的前提下，使系统的某一个或多个性能指标达到最优时的无功调节手段。是保证系统安全、经济运行的一种有效手段，是提高电力系统电压质量的重要措施。
由公式得出其中为补偿后的功率因数，为补偿前的功率因数则：gt;，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿势在必行。
合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。采用无功补偿可以收到以下效果：
①减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。
②改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。
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