5.1.1 无功功率和电压的关系
1. 节点电压的大小对无功功率分布起决定作用
核心关系式：
对于线路 → → ，传输功率
功率与电压的关系：
无功功率表达式：
重要结论：
- ， 与两端电压幅值差成正比，从电压高的一端流向低的一端
- 电压的变化使流经线路的 发生变化，进而影响电网的无功潮流
- 的改变影响电压损耗、线路的有功和无功损耗，进而引起电压变化
- 负荷所需的无功功率应尽可能由附近的电源供给，因为无功会导致电压降
2. 无功功率对电压水平有决定性影响
关键认识：
- 无功负荷与节点电压有关
- 当无功供给不足时，系统电压水平将下降
无功功率不足是系统电压低下的根本原因
重要原则：
无功功率实行分层、分区平衡的原则
5.1.2 无功功率电源、负荷及损耗
1. 无功功率电源
各种无功功率电源性能比较：
类型 | 投资 | 无功调节性能 | 安装地点 | 无功出力与电压的关系 | 对系统短路电流的影响 | 有功损耗 |
同步发电机 | 无需额外投资 | 可发可吸
平滑调节 | 各发电厂 | 基本不受影响 | 使短路电流增大 | 不必考虑 |
同步电动机 | 无需额外投资 | 可发可吸
平滑调节 | 某些大用户 | 基本不受影响 | 影响很小 | 不必考虑 |
同步调相机 | 大 | 可发可吸
平滑调节 | 枢纽变电所 | 基本不受影响 | 使短路电流增大 | 大 |
静止补偿器 | 较大 | 可发可吸
平滑调节 | 枢纽变电所 | 基本不受影响 | 不增大 | 中等 |
并联电容器 | 小 | 只能发出
可分级调节 | 分散在各变电所及大用户处 | 与电压平方成正比
（缺点） | 不增大 | 小 |
并联电抗器 | 小 | 只能吸取 | 高压远距离线路中间或两端 | 与电压平方成正比
（优点） | 不增大 | 小 |
选择建议：
- 同步发电机是最经济的无功电源
- 并联电容器投资小，适合分散补偿
- 调相机和静止补偿器适用于枢纽变电所
2. 无功功率负荷
基本特性：
- 负荷的功率因数一般为
- 负荷消耗的无功约为有功的 倍
无功功率负荷的波动分类
(1) 变化周期长、波动面积大的波动
- 成因： 生产、生活和气象等导致
- 特点： 是电网电压调整和控制的对象
- 应对： 系统性电压控制措施
(2) 变化周期短、波及面积小的随机波动
- 成因： 冲击性或间歇性负荷
- 特点： 影响局部电压质量
- 应对措施：
- 装静止补偿器
- 专用线路或母线单独供电
- 在波动点和电源间装串联补偿电容器
重要前提：
系统性电压控制的前提是已解决冲击性和间歇性负荷引起的电压波动
3. 无功功率损耗
(1) 电力线路上的无功功率损耗
串联电抗消耗感性无功功率：
- 与线路电流的平方成正比
并联电纳发出感性无功功率（充电功率）：
- 与电压的平方成正比
- 注意： 35kV 及以下的架空线充电功率很小
(2) 变压器中的无功功率损耗
励磁支路的无功损耗：与所加电压有关
绕组漏抗中的无功损耗：与通过变压器的视在功率成正比
其中：
- ：空载电流百分数，约
- ：短路电压百分数，约
- ：通过变压器的视在功率
- ：变压器额定容量
5.1.3 无功功率的平衡
无功平衡方程
其中：
- ：无功电源发出的无功功率
- ：无功负荷
- ：无功损耗
两层含义
1. 电力系统运行角度
电源发出的无功功率 = 无功负荷 + 无功损耗
2. 电力规划设计角度
配置的无功电源容量 = 所需的无功 + 无功备用功率
重要数据和原则
无功损耗规模：
- 电力系统中，无功损耗相当大（约占系统负荷的 50%）
- 每增减 1kW 的有功负荷，约需相应增加约 1.4kvar 的无功功率
无功备用：
- 无功电源的备用容量：一般取最大无功负荷的 7%~8%
补偿度：
- 无功功率补偿度：全系统无功补偿容量与最大负荷之比
- 要求：≥ 0.7~0.8
特殊考虑：
220kV 及以上的超高压电网，需考虑低谷负荷时的无功功率平衡。要求直接接在超高压电网的发电厂和变电所具有吸收过剩无功功率的能力。
