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摘要：无功补偿装置的使用能够降低电力线路的线损、保证电力系统无功功率平衡、提高供电的质量。当前无功补偿装置在电网中的使用越来越广泛，并且发挥了重大的作用，提高了整个电力系统的运行效率，为工业生产提供了优质的电能。本文从无功补偿原理出发，对无功补偿装置的使用原则进行了分析，并对利用无功补偿装置提高电能质量进行了分析。
关键词：无功补偿装置；提高；配电网；电能质量
引言
当前，我国国民经济迅速发展，工业企业也取得了迅速的发展。在工业的生产中会用到很多的电能，但是电网中的非线性、冲击性用电负荷的大量使用，给电能的质量造成了严重的影响，比如电压波动与闪变、电压发生畸变、谐波污染、三相不平衡等问题，严重影响了电网的运行稳定性和可靠性，影响了供电的质量，对企业的经济利益造成严重影响。而使用无功补偿装置就能有效减少无功功率的远距离输送，保证电能的质量、降低电力系统的电能损耗，使电网安全、可靠运行。
1无功补偿装置工作原理
1.1并联电容器
假设负荷由电阻和电感串联组成，对负荷进行无功补偿的电路图如图1所示。在电容器未投入使用时，电源的功率因数为：
当电容器投入后，电源功率因数为：
由上式可知，电容器并联补偿提高了功率因数，当时，电压U的相位就会超前于I，此时为欠补偿状态，其向量图如图2所示；当时，电压U相位滞后于I，为过补偿，向量图如图3所示。
1.2静止无功补偿器（SVC）
静止无功补偿器通过改变晶闸管的触发延迟角（90°～180°）和投切的电容器个数来实现无功功率连续、平滑动态的调节。它可以提高线路输送能力、避免电压振荡、减少通信干扰、改善系统暂态稳定性、削弱电压闪变。静止无功补偿器有各种不同的组成形式，有TCR+TSC、TCR+FC、TCR+TSC+FC等。其中，TCR为晶闸管投切电抗器、TSC为晶闸管投切电容器、FC为晶闸管投切电抗器+固定电容，这里以TCR+FC型静止无功补偿器为例进行分析。
TCR由两个晶闸管反向并联后再和电抗器串联构成，TCR一般接成三角形以避免3的整数倍次谐波流入电网。TCR可等效为电感，通过调节晶闸管的控制角α实现连续调节功率的输出。α不同，稳态电流的波形也不同。当α=90°时，电抗器两端电压的相位超前于电流90度，TCR为纯感性阻抗，电流波形为正弦波，晶闸管全部导通，由于α在0～90°范围内时电流会存在直流分量，所以应避免触发角为0～90°，当α在90～180°范围内时，晶闸管部分导通，通过改变θ来改变等效电抗值。如果晶闸管控制角是α，则α=2（90°-θ），当晶闸管的导通角减小时，电感中流过电流的基波分量会随之减小，基波无功功率会降低。
1.3静止无功发生器
静止无功发生器与其他无功补偿装置相比性能更优，并且无功补偿范围广、响应速度快，即使电压降低，其无功补偿能力也不会降低。静止无功发生器由电压源型逆变器和交流侧连接的电抗器或变压器构成，其主要通过改变逆变器的输入电压实现对静止无功发生器的控制。逆变器主要作用是进行电压的转化，将直流转换成交流，可通过脉宽调制技术控制电压源逆变器中可关断器件的通断来调节交流电压的大小、频率和相位。
2无功补偿原则
2.1总体和局部平衡相结合
合理的无功电源布局，能够平衡局部地区的无功功率，避免某些线路产生较多的无功功率，导致电压升高，过剩的无功功率外送等，无功功率在不同分区间远距离输送和交换会增加电网的功率损耗，所以在进行无功规划时，局部补偿方案的制定应以整体平衡为前提，从而达到最佳的无功补偿效果。
2.2降损与调压结合
在进行无功补偿设置时，要结合降压和将损，以降损为主，一般按最优补偿容量进行无功补偿能够实现电压的调整。若电网电压等级低于10kV，需要以将损为主，这是由于线路电阻远大于线路等值电抗。当电网电压等级高于35kV时，要以调整电压水平为主要原则。
2.3分散补偿与集中补偿相结合
以分散为主的无功补偿需要满足总体平衡和局部平衡，需要对供电部门和用户两方面开展无功补偿，这就需要同时进行分散补偿和集中补偿。其中，集中补偿指在变电站集中地安装无功补偿装置来改善电网的功率因数，避免无功的远距离输送，实现无功的就地平衡；分散补偿是指在配电线路、配电变压器低压侧和用户侧分散进行的无功补偿。但是分散补偿的容量过大，并且电网轻载运行时，会导致向电网倒送无功，会增加网损，给电力系统的安全运行造成严重的影响。
2.4电业部门补偿与用户补偿相结合
据相关数据显示，大约有2/5的无功功率消耗在用户侧，剩下的3/5消耗在工业网络中。所以，要想做好无功功率的管理，电力部门必须要和用户配合，共同采取措施进行无功补偿。
3利用无功补偿装置提高配电网电能质量的分析
3.1降低电能损耗
设流过线路的电流为I，则电网线路的有功损耗为：
由上式可知，随着的提高，功率损失？P将显著减小，消耗的电能会减少。
3.2提高发供电设备运行效率
（1）当设备容量S一定时，P=S，当功率因数增加时，即功率因数角减小时，P就会相应的增大，电力设备的有功出力就会提高。提高的有功出力？P公式为：
其中P1为补偿后的有功功率。
3.3改善电压质量
装设无功补偿装置后线路中的电压损失就会降低，电压的质量就会提高。选择无功补偿方案需要根据负荷变化情况来进行，当负荷波动较小时，应选择静态无功补偿装置，反之则选择动态无功补偿装置。此外，将无功补偿设备安装在距离线路末端较近的位置，能够提高补偿的效果。
结束语
综上所述，对电网进行无功补偿能够提高电网运行效率，改善电能质量，选择最优的无功补偿方式能够降低电网的电能损耗，提高电能的利用率，同时还能提高电力系统的运行效率和安全性。相关研究人员应该加强对无功补偿的研究，从而提高电网电能的质量。
参考文献
[1]周宇.基于SVG补偿装置的低壓配电网无功谐波综合治理[D].沈阳农业大学，2017.
[2]王亚凡.无功补偿装置监测与评价及其对电能质量的影响研究[D].吉林大学，2016.
[3]王忠明.解析采用无功补偿装置有效提高配电网电能质量的技术[J].中国新技术新产品，2010（05）：167-168.
关键词：无功补偿装置；提高；配电网；电能质量
引言
当前，我国国民经济迅速发展，工业企业也取得了迅速的发展。在工业的生产中会用到很多的电能，但是电网中的非线性、冲击性用电负荷的大量使用，给电能的质量造成了严重的影响，比如电压波动与闪变、电压发生畸变、谐波污染、三相不平衡等问题，严重影响了电网的运行稳定性和可靠性，影响了供电的质量，对企业的经济利益造成严重影响。而使用无功补偿装置就能有效减少无功功率的远距离输送，保证电能的质量、降低电力系统的电能损耗，使电网安全、可靠运行。
1无功补偿装置工作原理
1.1并联电容器
假设负荷由电阻和电感串联组成，对负荷进行无功补偿的电路图如图1所示。在电容器未投入使用时，电源的功率因数为：
当电容器投入后，电源功率因数为：
由上式可知，电容器并联补偿提高了功率因数，当时，电压U的相位就会超前于I，此时为欠补偿状态，其向量图如图2所示；当时，电压U相位滞后于I，为过补偿，向量图如图3所示。
1.2静止无功补偿器（SVC）
静止无功补偿器通过改变晶闸管的触发延迟角（90°～180°）和投切的电容器个数来实现无功功率连续、平滑动态的调节。它可以提高线路输送能力、避免电压振荡、减少通信干扰、改善系统暂态稳定性、削弱电压闪变。静止无功补偿器有各种不同的组成形式，有TCR+TSC、TCR+FC、TCR+TSC+FC等。其中，TCR为晶闸管投切电抗器、TSC为晶闸管投切电容器、FC为晶闸管投切电抗器+固定电容，这里以TCR+FC型静止无功补偿器为例进行分析。
TCR由两个晶闸管反向并联后再和电抗器串联构成，TCR一般接成三角形以避免3的整数倍次谐波流入电网。TCR可等效为电感，通过调节晶闸管的控制角α实现连续调节功率的输出。α不同，稳态电流的波形也不同。当α=90°时，电抗器两端电压的相位超前于电流90度，TCR为纯感性阻抗，电流波形为正弦波，晶闸管全部导通，由于α在0～90°范围内时电流会存在直流分量，所以应避免触发角为0～90°，当α在90～180°范围内时，晶闸管部分导通，通过改变θ来改变等效电抗值。如果晶闸管控制角是α，则α=2（90°-θ），当晶闸管的导通角减小时，电感中流过电流的基波分量会随之减小，基波无功功率会降低。
1.3静止无功发生器
静止无功发生器与其他无功补偿装置相比性能更优，并且无功补偿范围广、响应速度快，即使电压降低，其无功补偿能力也不会降低。静止无功发生器由电压源型逆变器和交流侧连接的电抗器或变压器构成，其主要通过改变逆变器的输入电压实现对静止无功发生器的控制。逆变器主要作用是进行电压的转化，将直流转换成交流，可通过脉宽调制技术控制电压源逆变器中可关断器件的通断来调节交流电压的大小、频率和相位。
2无功补偿原则
2.1总体和局部平衡相结合
合理的无功电源布局，能够平衡局部地区的无功功率，避免某些线路产生较多的无功功率，导致电压升高，过剩的无功功率外送等，无功功率在不同分区间远距离输送和交换会增加电网的功率损耗，所以在进行无功规划时，局部补偿方案的制定应以整体平衡为前提，从而达到最佳的无功补偿效果。
2.2降损与调压结合
在进行无功补偿设置时，要结合降压和将损，以降损为主，一般按最优补偿容量进行无功补偿能够实现电压的调整。若电网电压等级低于10kV，需要以将损为主，这是由于线路电阻远大于线路等值电抗。当电网电压等级高于35kV时，要以调整电压水平为主要原则。
2.3分散补偿与集中补偿相结合
以分散为主的无功补偿需要满足总体平衡和局部平衡，需要对供电部门和用户两方面开展无功补偿，这就需要同时进行分散补偿和集中补偿。其中，集中补偿指在变电站集中地安装无功补偿装置来改善电网的功率因数，避免无功的远距离输送，实现无功的就地平衡；分散补偿是指在配电线路、配电变压器低压侧和用户侧分散进行的无功补偿。但是分散补偿的容量过大，并且电网轻载运行时，会导致向电网倒送无功，会增加网损，给电力系统的安全运行造成严重的影响。
2.4电业部门补偿与用户补偿相结合
据相关数据显示，大约有2/5的无功功率消耗在用户侧，剩下的3/5消耗在工业网络中。所以，要想做好无功功率的管理，电力部门必须要和用户配合，共同采取措施进行无功补偿。
3利用无功补偿装置提高配电网电能质量的分析
3.1降低电能损耗
设流过线路的电流为I，则电网线路的有功损耗为：
由上式可知，随着的提高，功率损失？P将显著减小，消耗的电能会减少。
3.2提高发供电设备运行效率
（1）当设备容量S一定时，P=S，当功率因数增加时，即功率因数角减小时，P就会相应的增大，电力设备的有功出力就会提高。提高的有功出力？P公式为：
其中P1为补偿后的有功功率。
3.3改善电压质量
装设无功补偿装置后线路中的电压损失就会降低，电压的质量就会提高。选择无功补偿方案需要根据负荷变化情况来进行，当负荷波动较小时，应选择静态无功补偿装置，反之则选择动态无功补偿装置。此外，将无功补偿设备安装在距离线路末端较近的位置，能够提高补偿的效果。
结束语
综上所述，对电网进行无功补偿能够提高电网运行效率，改善电能质量，选择最优的无功补偿方式能够降低电网的电能损耗，提高电能的利用率，同时还能提高电力系统的运行效率和安全性。相关研究人员应该加强对无功补偿的研究，从而提高电网电能的质量。
参考文献
[1]周宇.基于SVG补偿装置的低壓配电网无功谐波综合治理[D].沈阳农业大学，2017.
[2]王亚凡.无功补偿装置监测与评价及其对电能质量的影响研究[D].吉林大学，2016.
[3]王忠明.解析采用无功补偿装置有效提高配电网电能质量的技术[J].中国新技术新产品，2010（05）：167-168.