在电网中，由电源供给负载的电功率有两种：一种是有功功率，另一种是无功率，无功功率不是无用功率，它的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，如果没有无功功率，电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器更不会吸合。

在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率，如果电网中的无功功率不足，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行，因此拥有较充足的无功功率是保证电力系统有较好的运行电压水平的必要条件。电力系统中，凡是可以发出无功功率的设备或装置都可以称为无功功率电源，主要包括同步发电机、同步调相机、并联电容器、静止补偿器、静止无功发生器、输电线路以及各种分布式电源（风光发电电源）等。

7．2．1．1　同步发电机

同步发电机是目前电力系统唯一的有功功率电源，同时又是最基本的无功功率电源。从系统观点来看，它的容量最大，调节也最方便。电力系统中大部分无功功率需求都是由同步发电机提供的。

在不影响有功功率平衡的前提下，改变发电机的功率因数可以调节其无功功率的输出，从而调整系统的运行电压。图7-3所示为发电机的等值电路和由相量图演变而得到的发电机P Q功率极限图。

图7-3　发电机功率极限图

发电机在正常运行时，它的定子电流和转子电流是不允许超过其额定值的。当发电机在额定功率因数下运行时，如仅从定子电流也即视在功率不超过额定值的要求出发，其运行点就不应超过以A为圆心，以AB为半径所作的圆弧BF。同时励磁电流也即空载电势也不能超过额定值，则运行点又不应超过以O 为圆心，以OB 为半径所作的圆弧BD，如图7-3中的C点。显然，按励磁电流不超过额定值的条件确定的发电机的视在功率总小于按定子电流不超过额定值的条件确定的发电机的视在功率。在低于额定功率因数条件下运行时，发电机的视在功率SG小于额定视在功率SGN。发电机在高于额定功率因数条件下运行时，定子电流和转子电流都不是限制条件，发电机额定有功功率成了限制条件，因此发电机的运行点将不能超出图中的直线BE。由图可见，在直线BE上运行时，发电机的定子电流（视在功率）和转子电流（空载电势）都将低于额定值。由此可知，发电机只有在额定功率因数下运行时，视在功率才能达到额定值，容量才能充分得到利用。

综上可知，图7-3中EBD曲线是发电机的运行极限，也就是发电机的视在功率允许达到的最大限度，此图称为发电机P Q的极限图。根据以上讨论可知，要想发电机多发无功功率，就要少发有功功率。降低功率因数，在BD 弧上运行，即使在有功功率为零的极端情况下，最大无功出力也只能为AD。在系统有功备用比较充足的条件下，可利用靠近负荷中心的发电机，在降低有功功率的条件下，多发无功功率，以提高电网电压水平。

7．2．1．2　同步调相机

同步调相机是特殊运行状态下的同步电动机，轴上不带机械负载，相当于空载运行的同步电动机，它是专门用来生产无功功率的一种同步电机。它能在过励磁运行时向系统供给感性无功功率，起无功电源作用；在欠励磁运行时从系统吸收感性无功功率，起无功负荷作用。

同步调相机的主要优点是可以无限调节无功功率的数值，容量可以做得很大，且调节方便灵活，是一种很好的无功电源。通常，它可以直接装设在用户附近就近供应无功功率，从而减少输送过程中的损耗。但由于它是一种旋转机械，运行维护比较复杂，一次性投资较大，有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的1．5%～5%（容量越小，百分值越大）。小容量的调相机每千伏安容量的投资费用也较大。故同步调相机宜大容量集中使用，安装于枢纽变电站中，一般不安装容量小于5 Mvar的调相机。此外，同步调相机的响应速度较慢，难以适应动态无功功率控制的要求，因此只有在十分必要的场合才安装调相机。(www.daowen.com)

7．2．1．3　并联电容器

并联电容器只能作为无功电源向系统输送无功功率，一般采用三角形或星形接法组成电容器组，所提供的无功功率与其端电用的平方成正比。静电电容器在运行时的功率损耗较小，约为额定容量的0．3%～0．5%，电容器每单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关，既可集中使用，又可以分散安装。此外，由于它没有旋转部件，维护方便，因而在实际中仍被广泛使用；缺点是电压下降时急剧下降，不利于电压稳定。

7．2．1．4　静止无功补偿器

静止无功补偿器（static var compensator，SVC），简称静止补偿器，它是20世纪60年代起发展起来的一种新型可控的静止无功补偿装置，由电力电容器和电抗器并联所构成，电容器能发出无功功率，可控电抗器则能吸收无功功率，可按照负荷变动情况进行调节，从而使母线电压保持不变。

静止补偿器能够快速、平滑地调节无功功率的大小及方向，以满足无功功率的要求，这样就克服了静电电容器作为无功补偿装置只能作为无功电源而不能作为无功负荷、调节不连续的缺点。与同步调相机相比较，静止补偿器运行维护简单、功率损耗较小，响应时间较短，能做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化，对于冲击性负荷也有较强的适应性。静止补偿器能够作为系统的一种动态无功电源，对稳定电压、提高系统的暂态稳定性以及减弱动态电压闪变等均能起到一定的作用。静止补偿器兼有电容器投资小和调相机可连续调节无功功率的优点。其缺点是无功功率补偿量正比于端电压的平方，在系统电压很低时，无功功率补偿量将大大降低。

7．2．1．5　静止无功发生器

静止无功发生器（static var generator，SVG），又称高压动态无补偿发生装置，是采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。SVG的基本原理是将桥式变流电路通过电抗器并联（或直接并联）在电网上，适当调节桥式变流电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，从而实现动态无功补偿的目的。

静止无功发生器是近几年来新出现的一种基于大功率逆变器的无功补偿装置，是电力行业世界前沿科技柔性交流输电系统中的重要组成部分。SVG是目前无功功率控制领域内的最佳方案。它将电力电子技术、计算机技术和现代控制技术应用于电力系统，通过对装置输出电压相位的控制，对电力系统的网络参数和网络结构实施灵活、快速的控制，从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节，达到快速补偿系统对无功功率的需求，从而抑制电压波动并增强系统稳定性。SVG能动态地补偿无功电流和谐波电流，从而对减少线路损耗、增大有功输送能力、抑制谐波、提高电能质量都起到很好的作用。

7．2．1．6　输电线路

输电线路的充电功率也是重要的无功电源，导线间和导线对地间的电容效应产生的无功功率，称为线路的充电功率，它和电压的高低、线路的长短以及线路的结构等因素有关。

输电线路有一定的特殊性。由于输电线路存在分布电容，故能产生无功功率作为无功电源；又由于其自身串联阻抗的作用，所以能消耗无功功率作为无功功率负荷。如果当输电线路的传输功率较小时，电力线路中电纳产生的无功功率，除了抵消电抗中的无功功率损耗以外还有剩余，则输电线路作为无功电源，发出无功功率。

7．2．1．7　分布式电源

分布式电源（distributed generating source，DGS）是指小规模（功率在几千瓦至几兆瓦）、分散布置在负荷附近，可独立输出电能的系统，主要包括小型柴油发电机、微型燃气轮机、光伏发电、风能发电等。分布式发电具有投资小、清洁环保、供电可靠和发电灵活等优点，可以对未来大电网提供有力补充和有效支撑，是未来电力系统的重要发展趋势之一。