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摘 要 对配电网络的分析表明，配电网络在供电线路中最大的线损高达30%～40%，其电压质量也是最差的。提出采用无功补偿的方法来提高功率因数，降低线路损耗，提高供电质量。相同的电压补偿效果，并联补偿比串联补偿需要更大的容量，因此配电网络电压降低而需要电容补偿时，采用串补比并补效果更显著。用同样容量的电容器来提高网络末端电压时，在一般情况下，采用串补比并补更有效。
关键词 线损 无功功率 无功补偿 并联电容补偿 串联电容补偿
研究表明，配电网络在供电线路中最大的线损高达30%～40%，其电压质量也是最差的，原因有诸多方面：一是大部分导线截面小，负荷大；二是线路无功负荷大，没有补偿；三是功率因数低等。
一、母线运行电压与无功功率平衡
无功电源发出的无功功率应随时与用电设备需要的无功功率相平衡，这是研究的出发点。用电设备需要的无功功率与运行电压有关，不同的运行电压与用电设备需要的无功功率之间的关系，称为用电设备的无功-电压静特性。不同的用电设备有着不同的无功-电压静特性，即或是同一设备在输出不同时，它的无功-电压静特性亦不同。当母线运行在某一电压时，无功电源送到母线上的无功功率必须等于该电压下母线上用电设备所需要的总无功功率。母线的运行电压完全取决于母线上无功功率的平衡。因此，要抬高母线运行电压，无功电源必须增加送往母线的无功功率；反之，若降低母线运行电压，则应减少送往母线的无功功率。
二、无功电源配置与无功潮流
无功电源与用电设备不完全装在同一地点，必须通过送电线路把一部分无功功率从无功电源处送往用电设备处，从整个电力网看，若某一地区的无功电源充足，而另一地区无功电源不足，则无功功率必须从无功充足的地区送往无功不足的地区。在输配电线路中，输送无功功率时，送端与受端的母线必须有电压差，即无功从电压高的母线送往电压低的母线，输送的无功功率越多，则电压差亦越大。若无功电源不足，布置不合理，则会造成有些地区电压过高而有些地区电压过低等现象。电力网中，输配电线上输送的无功功率称为无功潮流，无功潮流越大，则网损亦越大。
综上可知，为了改善电压质量和减少网损，必须尽可能减少无功潮流，即要合理配置无功电源，同时要求无功功率补偿就地平衡。
三、无功功率补偿对改善电压质量的影响
电网中无功功率不足会造成负荷端电压过低，影响用户的生产和生活用电，反之，如无功功率过剩，则会造成电压过高，同样造成不良影响。因此，电网中无功功率补偿设备的合理布置与电网供电电压质量的关系是十分密切的。合理安装无功补偿设备，可以改善电压质量。当电力负荷（P、Q）从线路输送到末端负荷点时，线路电压损失如下：
式中： u-线路额定电压KV；P-输送有功功率kW；
-输送的无功功率 ；R-线路电阻 欧姆（Ω ）；
x-线中电抗 欧姆（Ω ）；
安装补偿电容 后，线路电压降
显而易见 ，减少了电压损失，由于一般情况 ，故可认为 ，投入补偿容量 后，引起的稳态电压升高为：
由于愈靠近线路末端，线路电抗值X愈大，因此可以看出，愈靠近线路末端装设无功补偿设备，升压效果愈好。
四、无功补偿对降低电能损耗的影响
安装无功补偿设备的主要目的是为了降低电网中传输和分配功率造成的电能损耗，以达到节能降损目的。如输送有功功率P为一定值时，加装无功补偿设备的功率因数COS 1，提高到COS 2，由于负荷电流I与COS 成反比而线路的有功功率损失又与电流I的平方成正比。因此，输送有功功率时，安装无功补偿设备减少线路有功功率损失，从公式中可知：
式中： ——安装补偿设备前线路有功损耗kW；
——安装补偿设备后线路有功损耗kW；
上式可知，提高功率因数可以大量降低电能损耗，当功率因数COS =0.6，提高至COS 1=0.85，线路电能损耗可降低50%。无功功率的补偿有两种，分别为并联补偿与串联补偿。
五、并联补偿与串联补偿的比较
1.并联电容补偿。并联补偿实质上就是改变电网内无功功率的分布。改变电压损耗，提高功率因数，以达到调整电压目的，从公式 = 可知，装了并联补偿电容后，式中无功功率 只是由发电厂经线路输送给用户的一小部分。而大部分是由负荷点附近装设的电容器供给。因此，线路上无功功率 值的流动减少，这就减少了电网中的电压损耗，同时，还收到了减少功率及电能损耗的效果。并联补偿电容器，只有在输配电线路导线截面比较大和负荷功率因数较低的情况下，即上式中的 占主要成分时，才有显著的效果。并联补偿电容器输送出的无功功率按下式计算：
=
式中： ； ——千乏； ——微法； ——千伏
可知，并联补偿电容器输出的无功功率与电网的电压平方成正比，变电所电压下降，并联补偿电容器输出的无功功率将成平方比减少。在装设并补电容器时应该考虑电压降的输出容量。
2.串联电容补偿。在配电线路上装设串联电容补偿。实质上是改变线路的参数，用电容器的容抗去抵消线路的感抗，这就相当于缩短了线路的送电距离，从而改善了电压损耗，达到调整电压的目的。在式 = 中，由于线路装设了串联电容器，增加了容抗 ，使线路感抗 减少了线路电抗，因此，电压损耗 也随之减少。当 大于 时， 值为负值， / 称为串补电容器的补偿度K，当 时，称之过补。在110 kV及以下的线路上，补偿度一般取1～4，当功率因数越低，线路导线感抗 与 之比越大时，其效果越显著。
串联电容器补偿容抗还可起到调压目的。这种调压作用，与流过其中的电流成正比即 ，当线路电流I较大时，线路压降增加，线路末端电压下降，与此同时，由于电流增加，电容器补偿效果越显著。电容器上增大的电压上升正好与感抗 上加的电压降 相补偿。因而串联补偿电容器组起到自行调整线路末端电压的作用。这是并补电容器或其他方式所不能及的优点。
由于配电线路采用串补电容器补偿，可以改善电压质量，提高线路输送能力，在一定的输送功率下，可降低线损，因而可收到较理想的好效益。在10 kV配电线路上，往往由于送电距离远，导线截面小，功率因数低，线路末端电压水平低，线损大等。所以送电成本高，在这种情况下采用串联补偿，对提高电压质量和降低线损将起到很好的作用。串联补偿可增加输送容量，改善电压质量，降低线损等目的。
补偿后压降：
补偿度：K=（串联补偿装置每相电容容抗）/（ 每相沿线分布电感电抗）=
为达到同一调压效果，采用串联补偿所需电容器容量，仅为并联补偿的1/2，当功率因数COS ≤0.7， 之值越大，调压效果越显著。串联补偿有自行按需要调整末端电压的特点。
在线路末端有并联补偿，功率因数较高时，投入串联补偿调压效果差。反之则效果佳。对于线损，当线路输送功率一定时，电压由于串补而提高，输送电流下降，线损下降。特别是线损高的线路，线损下降的幅度更大。只有在导线截面有余度的情况下，才采用串联补偿。
六、结束语
1.相同的电压补偿效果，并联补偿比串联补偿需要更大的容量，因此配电网络电压降低而需要电容补偿时，采用串补比并补效果更显著。用同样容量的电容器来提高网络末端电压时，在一般情况下，采用串补比并补更有效。
2.并联补偿在改善负荷功率因数方面比串联补偿效果好，因此，因负荷功率因数低而需要补偿时，应采用并联补偿的方式。
关键词 线损 无功功率 无功补偿 并联电容补偿 串联电容补偿
研究表明，配电网络在供电线路中最大的线损高达30%～40%，其电压质量也是最差的，原因有诸多方面：一是大部分导线截面小，负荷大；二是线路无功负荷大，没有补偿；三是功率因数低等。
一、母线运行电压与无功功率平衡
无功电源发出的无功功率应随时与用电设备需要的无功功率相平衡，这是研究的出发点。用电设备需要的无功功率与运行电压有关，不同的运行电压与用电设备需要的无功功率之间的关系，称为用电设备的无功-电压静特性。不同的用电设备有着不同的无功-电压静特性，即或是同一设备在输出不同时，它的无功-电压静特性亦不同。当母线运行在某一电压时，无功电源送到母线上的无功功率必须等于该电压下母线上用电设备所需要的总无功功率。母线的运行电压完全取决于母线上无功功率的平衡。因此，要抬高母线运行电压，无功电源必须增加送往母线的无功功率；反之，若降低母线运行电压，则应减少送往母线的无功功率。
二、无功电源配置与无功潮流
无功电源与用电设备不完全装在同一地点，必须通过送电线路把一部分无功功率从无功电源处送往用电设备处，从整个电力网看，若某一地区的无功电源充足，而另一地区无功电源不足，则无功功率必须从无功充足的地区送往无功不足的地区。在输配电线路中，输送无功功率时，送端与受端的母线必须有电压差，即无功从电压高的母线送往电压低的母线，输送的无功功率越多，则电压差亦越大。若无功电源不足，布置不合理，则会造成有些地区电压过高而有些地区电压过低等现象。电力网中，输配电线上输送的无功功率称为无功潮流，无功潮流越大，则网损亦越大。
综上可知，为了改善电压质量和减少网损，必须尽可能减少无功潮流，即要合理配置无功电源，同时要求无功功率补偿就地平衡。
三、无功功率补偿对改善电压质量的影响
电网中无功功率不足会造成负荷端电压过低，影响用户的生产和生活用电，反之，如无功功率过剩，则会造成电压过高，同样造成不良影响。因此，电网中无功功率补偿设备的合理布置与电网供电电压质量的关系是十分密切的。合理安装无功补偿设备，可以改善电压质量。当电力负荷（P、Q）从线路输送到末端负荷点时，线路电压损失如下：
式中： u-线路额定电压KV；P-输送有功功率kW；
-输送的无功功率 ；R-线路电阻 欧姆（Ω ）；
x-线中电抗 欧姆（Ω ）；
安装补偿电容 后，线路电压降
显而易见 ，减少了电压损失，由于一般情况 ，故可认为 ，投入补偿容量 后，引起的稳态电压升高为：
由于愈靠近线路末端，线路电抗值X愈大，因此可以看出，愈靠近线路末端装设无功补偿设备，升压效果愈好。
四、无功补偿对降低电能损耗的影响
安装无功补偿设备的主要目的是为了降低电网中传输和分配功率造成的电能损耗，以达到节能降损目的。如输送有功功率P为一定值时，加装无功补偿设备的功率因数COS 1，提高到COS 2，由于负荷电流I与COS 成反比而线路的有功功率损失又与电流I的平方成正比。因此，输送有功功率时，安装无功补偿设备减少线路有功功率损失，从公式中可知：
式中： ——安装补偿设备前线路有功损耗kW；
——安装补偿设备后线路有功损耗kW；
上式可知，提高功率因数可以大量降低电能损耗，当功率因数COS =0.6，提高至COS 1=0.85，线路电能损耗可降低50%。无功功率的补偿有两种，分别为并联补偿与串联补偿。
五、并联补偿与串联补偿的比较
1.并联电容补偿。并联补偿实质上就是改变电网内无功功率的分布。改变电压损耗，提高功率因数，以达到调整电压目的，从公式 = 可知，装了并联补偿电容后，式中无功功率 只是由发电厂经线路输送给用户的一小部分。而大部分是由负荷点附近装设的电容器供给。因此，线路上无功功率 值的流动减少，这就减少了电网中的电压损耗，同时，还收到了减少功率及电能损耗的效果。并联补偿电容器，只有在输配电线路导线截面比较大和负荷功率因数较低的情况下，即上式中的 占主要成分时，才有显著的效果。并联补偿电容器输送出的无功功率按下式计算：
=
式中： ； ——千乏； ——微法； ——千伏
可知，并联补偿电容器输出的无功功率与电网的电压平方成正比，变电所电压下降，并联补偿电容器输出的无功功率将成平方比减少。在装设并补电容器时应该考虑电压降的输出容量。
2.串联电容补偿。在配电线路上装设串联电容补偿。实质上是改变线路的参数，用电容器的容抗去抵消线路的感抗，这就相当于缩短了线路的送电距离，从而改善了电压损耗，达到调整电压的目的。在式 = 中，由于线路装设了串联电容器，增加了容抗 ，使线路感抗 减少了线路电抗，因此，电压损耗 也随之减少。当 大于 时， 值为负值， / 称为串补电容器的补偿度K，当 时，称之过补。在110 kV及以下的线路上，补偿度一般取1～4，当功率因数越低，线路导线感抗 与 之比越大时，其效果越显著。
串联电容器补偿容抗还可起到调压目的。这种调压作用，与流过其中的电流成正比即 ，当线路电流I较大时，线路压降增加，线路末端电压下降，与此同时，由于电流增加，电容器补偿效果越显著。电容器上增大的电压上升正好与感抗 上加的电压降 相补偿。因而串联补偿电容器组起到自行调整线路末端电压的作用。这是并补电容器或其他方式所不能及的优点。
由于配电线路采用串补电容器补偿，可以改善电压质量，提高线路输送能力，在一定的输送功率下，可降低线损，因而可收到较理想的好效益。在10 kV配电线路上，往往由于送电距离远，导线截面小，功率因数低，线路末端电压水平低，线损大等。所以送电成本高，在这种情况下采用串联补偿，对提高电压质量和降低线损将起到很好的作用。串联补偿可增加输送容量，改善电压质量，降低线损等目的。
补偿后压降：
补偿度：K=（串联补偿装置每相电容容抗）/（ 每相沿线分布电感电抗）=
为达到同一调压效果，采用串联补偿所需电容器容量，仅为并联补偿的1/2，当功率因数COS ≤0.7， 之值越大，调压效果越显著。串联补偿有自行按需要调整末端电压的特点。
在线路末端有并联补偿，功率因数较高时，投入串联补偿调压效果差。反之则效果佳。对于线损，当线路输送功率一定时，电压由于串补而提高，输送电流下降，线损下降。特别是线损高的线路，线损下降的幅度更大。只有在导线截面有余度的情况下，才采用串联补偿。
六、结束语
1.相同的电压补偿效果，并联补偿比串联补偿需要更大的容量，因此配电网络电压降低而需要电容补偿时，采用串补比并补效果更显著。用同样容量的电容器来提高网络末端电压时，在一般情况下，采用串补比并补更有效。
2.并联补偿在改善负荷功率因数方面比串联补偿效果好，因此，因负荷功率因数低而需要补偿时，应采用并联补偿的方式。