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摘要：随着电网的日益发展，其对于有功功率同无功功率的平衡性要求也在不断提高。本文从无功补偿的结构组成、作用及其必要性入手，分别对无功补偿容量的确定、无功补偿的主要方式及其发展前景进行了探讨。
关键词：无功补偿；容量；方式；发展前景
Abstract: With the increasing development of the grid, for the active power with no reactive power balance requirements are also rising. This article from no reactive compensation structure, the role and the need to start to determine the capacity of reactive power compensation, reactive power compensation of the way of its development prospects discussed.
Keywords: reactive power compensation; capacity; way; development prospects
中图分类号：U665.12文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
配电网络不断发展的同时，用户对于无功电源等相关的要求也在不断提高，如何确保有功及无功功率维持平衡是如今摆在不少研究人员面前的重大课题。鉴于此，如何确保配电网络中无功补偿等相关问题的顺利解决对于整个电网的节能降损具有十分重要的意义。
1 无功补偿的概念、结构组成、作用及其必要性分析
无功补偿主要指的是通过对供电变压器以及输送线路中损耗的降低而实现电力系统电网功率因数提高的过程。如今，我国无功补偿结构的组成主要包括低压短路器、隔离开关、功率因数控制器等等，无功补偿装置技术较为先进、装置性能可靠、便于实施、成本相对较低，且适用性广、维护较为简单。
通常而言，无功补偿的作用即负责实现功率因数的提高，以及设备容量、损耗的降低，以达到供电质量的提高以及稳定电压的目的。也就是说，无功补偿可以有效限制电网中无功功率的传输，从而实现线路电压损耗的大幅度降低，进而实现配电网络电压质量的不断提高。
由于无功补偿对于电压稳定性的维持以及运行过程的经济性等方面都起着相当重要的作用。因而为了确保系统电压的稳定性，必须确保有功功率与无功功率的平衡性。否则将会对电力系统造成严重地影响，不仅导致电压发生波动，还会大幅降低系统的供电质量，进而带来巨大经济损失。因此，对电网系统进行无功补偿十分有必要。
2 无功补偿容量的确定
一般来说，无功补偿的容量主要是以提高功率因数为目的的。因而进行无功补偿容量的确定时，必须注意如下问题：一是防止过补偿或欠补偿情况的发生，若过补偿，则会导致过补偿相电压的升高，进而导致此相的用电设备以及保护元件等由于过电压而发生损坏。若欠补偿则会导致该相回路电流的增大，因而导致线路以及断路器等相关设备因增加的电流而产生发热现象，甚至被烧坏。无论是过补偿还是欠补偿都会给电网的整体运行带来极大的危害；二是注意适当提高功率因数即可，一般而言，提高至0.95最为科学。选择无功补偿电容器的容量时，应以不同的使用日为依据，以功率因数的改善来实现运行电压的提高，以及线路损失的降低等条件来进行容量的确定。通常而言，国内外通用的容量选择方法是以功率因数的改善来进行补偿容量的确定，此法明确且简便。以功率补偿图为依据，可针对其中功率间存在的向量关系而获得无功补偿的容量值，公式如下：
Qc=Px（tgψ1-tgψ2）
其中，Qc——无功功率，kVar；
P——负荷最大月份的有功功率平均值，kW；
tgψ1——补偿前功率因数角所具有的正切值；
tgψ2——补偿后功率因数角所具有的正切值。
然后通过公式进行计算，所得值进行图表的绘制，这样即可查出每一千瓦有功功率以及功率因数，还可查出改善前以及改善后所需要补偿的容量值，然后再同负荷最大月份的有功功率平均值相乘，即可求出無功补偿的容量值。除此之外，根据经验还可得到一种十分简便的算法，即无功补偿的容量值通常为20-30%的变压器额定容量。
3 基于用电负荷的无功补偿方式分析
3.1 住宅等民用建筑无功补偿方式分析
通常而言，民用建筑中使用较多的是单相负荷，由于空调、照明、家用电器等系统负荷变化的随机性相对较大，以及住宅运行过程中各用户用电情况的不均衡性，导致三相不平衡情况相当严重。由此看来，住宅等民用建筑的负荷属于十分典型的三相不平衡负荷。根据目前低压系统中无功补偿的常用做法，即在用户变压器的低压侧进行三相电力电容器组的安装，并以采样相功率因数的测量值为依据，进行三相电容器组的投切，以达到对三相负载无功功率的集中补偿。此方式虽在三相负荷为主的低压配电系统中应用情况较好，但是，在以单相负荷为主的低压系统的应用情况并不太理想。这主要是由于无法实现相间无功负荷的平衡性，而且很难通过对各相负载进行调节等方式来将其消除，因此，如通过低压三相电容器组进行系统的采集而实现无功补偿时，通常补偿之后的三相功率的因数并不保持一致，如果采样相的补偿效果相对较好，其他两相则会有欠补偿或过补偿情况的发生，因而后果相当严重。
3.2 工业企业中无功补偿方式分析
通常而言，工业企业中的多数设备属感性负荷，因而其进行运行的过程中需要进行大量无功功率的吸收，因此，所增加的无功功率将会降低企业供电系统的功率因数，进而导致系统的电压发生下降，无法实现电气设备的充分利用，线路损耗的进一步增加，以及供电设备供电能力的进一步降低等情况的发生。因此，采用就地补偿以及实现功率因数的提高等对于节能降损都具有十分重要的意义。一般而言，因功率因数低会为线路以及变电设备带来极大的损失，因此进行补偿的过程中必须尽量实现分级的效果，在靠近负载的地方进行电容器的安装，即所谓高压集中补偿及低压分散补偿相结合的无功补偿方式。
4 无功补偿的意义及其发展前景分析
通常而言，在电力系统中进行无功补偿的引入是确保系统保持稳定性的有效方式，其因功率因数的提高，因而可获得显著的经济效益，此外还可有效提高设备的利用效率，使系统运行过程中不至于过载，同时，实现了变压器、线路投资以及电能损耗的大幅度降低，以及线路末端电压稳定性及其电能质量的提高，确保了产品的质量。
对于目前我国低压系统的无功补偿而言，许多地方仍采用落后的调节方式，因而同电网的进一步发展越来越不适应，因此必须不断应用新型补偿技术，对无功补偿技术进行不断完善，在无功补偿技术的发展过程中需要重点考虑如下方面的问题：一是合理进行控制目标的选取，控制目标通常是无功电流、功率，电压以及功率因数等。以具体情况为依据，进行配变容量的挖掘，对于电压而言不应成为主要的控制目标，可将功率因数作为检测量，但是在轻载的时候易出现投切振荡的情况，在重载的时候又会出现补偿不充分的情况，若将无功功率作为检测量，则会导致精度的大大降低。因此，应当尽可能将无功电流作为检测量，此时对于无功功率的控制效果相对较好。二是实时性等相关问题，随着自动化水平的不断提高，电网系统对于无功补偿实时性方面的要求也在不断提高，因此，应当借助于自动化控制等相关设备，实现无功补偿及其电压调节的实时性，实现离线到实时处理方面、就地到全网平衡方面、单独控制到集中控制等方面的转变，实现电压质量及其稳定性的显著提高，此技术和方案应用前景十分乐观。三是无功优化方面的问题，通过无功优化可确保全网的电压都能够在额定值附近进行运行，因而经济效益可观，因而其应用前景也相当广阔。
5 结语
低电压等级的无功补偿不仅可以有效地实现节能降损的目的，还是实现经济效益不断提高的有效手段，因此应当给予足够的重视，并对其进行积极地利用。对于供电企业而言，用户端的功率因数情况同电网功率及其电能的损耗都密切相关，同时还关系着线路电压损失及其波动，以及整个供电系统的电能质量。因此，通过无功补偿方式来提高其功率因数已经成为如今相关研究领域的重要课题之一。
参考文献：
[1] 曹重华. 对10／0．4kV杆变电网无功功率分析及对策[J]. 上海电力, 2003, 16(5): 444-448.
[2] 张振乾, 王毅, 罗礼全, 等. 基于ATT7022A的0．4kV低压电网无功补偿控制器的设计[J]. 电子设计应用, 2007, (11): 126-128.
[3] 陈作兵, 容亮, 林尚庆, 等. 0．4kV低压网的无功补偿方式及现状研究[J]. 大众科技, 2006, (2): 112-114.
关键词：无功补偿；容量；方式；发展前景
Abstract: With the increasing development of the grid, for the active power with no reactive power balance requirements are also rising. This article from no reactive compensation structure, the role and the need to start to determine the capacity of reactive power compensation, reactive power compensation of the way of its development prospects discussed.
Keywords: reactive power compensation; capacity; way; development prospects
中图分类号：U665.12文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）
配电网络不断发展的同时，用户对于无功电源等相关的要求也在不断提高，如何确保有功及无功功率维持平衡是如今摆在不少研究人员面前的重大课题。鉴于此，如何确保配电网络中无功补偿等相关问题的顺利解决对于整个电网的节能降损具有十分重要的意义。
1 无功补偿的概念、结构组成、作用及其必要性分析
无功补偿主要指的是通过对供电变压器以及输送线路中损耗的降低而实现电力系统电网功率因数提高的过程。如今，我国无功补偿结构的组成主要包括低压短路器、隔离开关、功率因数控制器等等，无功补偿装置技术较为先进、装置性能可靠、便于实施、成本相对较低，且适用性广、维护较为简单。
通常而言，无功补偿的作用即负责实现功率因数的提高，以及设备容量、损耗的降低，以达到供电质量的提高以及稳定电压的目的。也就是说，无功补偿可以有效限制电网中无功功率的传输，从而实现线路电压损耗的大幅度降低，进而实现配电网络电压质量的不断提高。
由于无功补偿对于电压稳定性的维持以及运行过程的经济性等方面都起着相当重要的作用。因而为了确保系统电压的稳定性，必须确保有功功率与无功功率的平衡性。否则将会对电力系统造成严重地影响，不仅导致电压发生波动，还会大幅降低系统的供电质量，进而带来巨大经济损失。因此，对电网系统进行无功补偿十分有必要。
2 无功补偿容量的确定
一般来说，无功补偿的容量主要是以提高功率因数为目的的。因而进行无功补偿容量的确定时，必须注意如下问题：一是防止过补偿或欠补偿情况的发生，若过补偿，则会导致过补偿相电压的升高，进而导致此相的用电设备以及保护元件等由于过电压而发生损坏。若欠补偿则会导致该相回路电流的增大，因而导致线路以及断路器等相关设备因增加的电流而产生发热现象，甚至被烧坏。无论是过补偿还是欠补偿都会给电网的整体运行带来极大的危害；二是注意适当提高功率因数即可，一般而言，提高至0.95最为科学。选择无功补偿电容器的容量时，应以不同的使用日为依据，以功率因数的改善来实现运行电压的提高，以及线路损失的降低等条件来进行容量的确定。通常而言，国内外通用的容量选择方法是以功率因数的改善来进行补偿容量的确定，此法明确且简便。以功率补偿图为依据，可针对其中功率间存在的向量关系而获得无功补偿的容量值，公式如下：
Qc=Px（tgψ1-tgψ2）
其中，Qc——无功功率，kVar；
P——负荷最大月份的有功功率平均值，kW；
tgψ1——补偿前功率因数角所具有的正切值；
tgψ2——补偿后功率因数角所具有的正切值。
然后通过公式进行计算，所得值进行图表的绘制，这样即可查出每一千瓦有功功率以及功率因数，还可查出改善前以及改善后所需要补偿的容量值，然后再同负荷最大月份的有功功率平均值相乘，即可求出無功补偿的容量值。除此之外，根据经验还可得到一种十分简便的算法，即无功补偿的容量值通常为20-30%的变压器额定容量。
3 基于用电负荷的无功补偿方式分析
3.1 住宅等民用建筑无功补偿方式分析
通常而言，民用建筑中使用较多的是单相负荷，由于空调、照明、家用电器等系统负荷变化的随机性相对较大，以及住宅运行过程中各用户用电情况的不均衡性，导致三相不平衡情况相当严重。由此看来，住宅等民用建筑的负荷属于十分典型的三相不平衡负荷。根据目前低压系统中无功补偿的常用做法，即在用户变压器的低压侧进行三相电力电容器组的安装，并以采样相功率因数的测量值为依据，进行三相电容器组的投切，以达到对三相负载无功功率的集中补偿。此方式虽在三相负荷为主的低压配电系统中应用情况较好，但是，在以单相负荷为主的低压系统的应用情况并不太理想。这主要是由于无法实现相间无功负荷的平衡性，而且很难通过对各相负载进行调节等方式来将其消除，因此，如通过低压三相电容器组进行系统的采集而实现无功补偿时，通常补偿之后的三相功率的因数并不保持一致，如果采样相的补偿效果相对较好，其他两相则会有欠补偿或过补偿情况的发生，因而后果相当严重。
3.2 工业企业中无功补偿方式分析
通常而言，工业企业中的多数设备属感性负荷，因而其进行运行的过程中需要进行大量无功功率的吸收，因此，所增加的无功功率将会降低企业供电系统的功率因数，进而导致系统的电压发生下降，无法实现电气设备的充分利用，线路损耗的进一步增加，以及供电设备供电能力的进一步降低等情况的发生。因此，采用就地补偿以及实现功率因数的提高等对于节能降损都具有十分重要的意义。一般而言，因功率因数低会为线路以及变电设备带来极大的损失，因此进行补偿的过程中必须尽量实现分级的效果，在靠近负载的地方进行电容器的安装，即所谓高压集中补偿及低压分散补偿相结合的无功补偿方式。
4 无功补偿的意义及其发展前景分析
通常而言，在电力系统中进行无功补偿的引入是确保系统保持稳定性的有效方式，其因功率因数的提高，因而可获得显著的经济效益，此外还可有效提高设备的利用效率，使系统运行过程中不至于过载，同时，实现了变压器、线路投资以及电能损耗的大幅度降低，以及线路末端电压稳定性及其电能质量的提高，确保了产品的质量。
对于目前我国低压系统的无功补偿而言，许多地方仍采用落后的调节方式，因而同电网的进一步发展越来越不适应，因此必须不断应用新型补偿技术，对无功补偿技术进行不断完善，在无功补偿技术的发展过程中需要重点考虑如下方面的问题：一是合理进行控制目标的选取，控制目标通常是无功电流、功率，电压以及功率因数等。以具体情况为依据，进行配变容量的挖掘，对于电压而言不应成为主要的控制目标，可将功率因数作为检测量，但是在轻载的时候易出现投切振荡的情况，在重载的时候又会出现补偿不充分的情况，若将无功功率作为检测量，则会导致精度的大大降低。因此，应当尽可能将无功电流作为检测量，此时对于无功功率的控制效果相对较好。二是实时性等相关问题，随着自动化水平的不断提高，电网系统对于无功补偿实时性方面的要求也在不断提高，因此，应当借助于自动化控制等相关设备，实现无功补偿及其电压调节的实时性，实现离线到实时处理方面、就地到全网平衡方面、单独控制到集中控制等方面的转变，实现电压质量及其稳定性的显著提高，此技术和方案应用前景十分乐观。三是无功优化方面的问题，通过无功优化可确保全网的电压都能够在额定值附近进行运行，因而经济效益可观，因而其应用前景也相当广阔。
5 结语
低电压等级的无功补偿不仅可以有效地实现节能降损的目的，还是实现经济效益不断提高的有效手段，因此应当给予足够的重视，并对其进行积极地利用。对于供电企业而言，用户端的功率因数情况同电网功率及其电能的损耗都密切相关，同时还关系着线路电压损失及其波动，以及整个供电系统的电能质量。因此，通过无功补偿方式来提高其功率因数已经成为如今相关研究领域的重要课题之一。
参考文献：
[1] 曹重华. 对10／0．4kV杆变电网无功功率分析及对策[J]. 上海电力, 2003, 16(5): 444-448.
[2] 张振乾, 王毅, 罗礼全, 等. 基于ATT7022A的0．4kV低压电网无功补偿控制器的设计[J]. 电子设计应用, 2007, (11): 126-128.
[3] 陈作兵, 容亮, 林尚庆, 等. 0．4kV低压网的无功补偿方式及现状研究[J]. 大众科技, 2006, (2): 112-114.