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摘要：无功补偿是电网建设和改造的重要组成部分，直接影响到系统中的电压质量。本文分析了电网中无功补偿的原理、分类和补偿方式。寻找合理的无功补偿方式及容量，提高功率因数，降低能量损耗，改善电压质量，从而达到降损节能、保障安全。
关键词：无功补偿；降损；配置原则；配电网
随着经济的发展，社会对电力需求的增加，对电力供应的可靠性和供电质量也有了更高的要求。近年来，电力短缺已成为制约我国国民经济发展的瓶颈，加上配电网建设滞后，网架薄弱，设施老化，线路长，线径小，配电变压器也大部分存在高能耗问题。在众多的节电方式中，无功补偿是节能降耗、改善电网电压质量最方便、最经济有效的方法之一。无功补偿是电力网建设和改造的重要组成部分，它是保持网络无功平衡，提高电压质量，降低网络损耗的有效措施，是降损措施中投资少、回报高的方案。
一、无功补偿的原理及意义
在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。无功补偿的道理就是将同一电路中的电感电流与电容电流方向互差180℃，可采用一定比例安装特定的电容元件，实现通过电磁元件中的电路达到相互抵消电流，电流矢量与电压矢量的夹角缩小，从而能显著提高电能作功。采用无功补偿方式具有重要的现实作用。
(1)依据用电设备的功率因数测算输电线路的电能损失进而进行技术改造，能及时实现节电目的。
(2)用无功补偿设备提供相应无功功率，提高系统功率因数，达到降低能耗、改善电压质量，从而使设备运行稳定、减少损耗。
(3)依据不同的线路及负载情况，动力配线的电力损耗约2％～3％左右，而使用电容增加功率因数后，能使总电流降低，进而降低供电端与用电端的电力损失。
(4)改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。
(5)改善功率因数后线路总电流减少，降低机器设备和线路容量负荷，实现降低温度、延长设备寿命(温度每降低10℃，寿命可延长1倍)。
(6)运营能满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因功率因数过低而产生的罚款。
(7)无功补偿实现电能质量改善、降低损耗、挖掘发供电设备潜力，能减少用户电费支出。
二、无功补偿的总体原则
电力网无功功率消耗的状况得出，各级低压配电网的网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，无功补偿设备的配置按照“分级补偿，就地平衡”的原则能最大限度地减少传输损耗，提高输配电设备的效率。
(1)网路总体平衡与节点局部平衡相结合，以局部为主。
(2)电力部门总体补偿与用户个体补偿相结合，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡。
(3)高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，并做到分散补偿、相互补充。
(4)系统的降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。
(5)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿实现变压器本身的无功损耗，并相应减少变电所以上输电线路的无功电力。分散补偿能降低配电网络的无功损耗，实现变电所以下的配电线路向负荷端输送的低线损。在中、低压配电网应以分散补偿为主。
三、无功补偿的方式
无功补偿通常采用的方法主要有3种。
1.低压就地无功补偿
根据用电设备无功的产生量将单台或多台低压电容器组并连用电设备，通过控制、保护装置与电机同时投切。从源头上转化了无功能量，能够减少大量的线路损耗能量，提高配变利用率，降低了视在功率；无功补偿与用电设备同进同退；单个设备、占位小、安装容易，真实有效地减少大量的视在功率，节电(节能)效果显著，但是一次性投资金额较大，对自动补偿控制器的响应要求高，不容易测量单机节电效果。
2.低压集中、分组无功补偿
以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，通过低压母线上的无功负荷直接控制电容器的投切。低压集中、分组补偿，仅能补偿无功能量对变压器的“涡流效应”引起的配变利用率过低，在一定程度上提高配变利用率；同时对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损。低压集中无功补偿，企业投资大而收益少，主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用，对上游电网的贡献大，社会效益大，而企业节约电费的收益非常有限。
3.并联电容器组
并联电容器组直接装在变电所的6～10kV中压母线上的中压集中无功补偿方式：当用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又处于一定的高压负荷时，能减少对电力系统无功消耗，起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损，保护上游电网。同时便于运行维护，社会效益巨大。
四、当前配电网无功补偿存在的问题分析
1.无功倒送问题
固定补偿部分容量过大，也容易出现无功倒送，从而增加线路和变压器的损耗，加重线路供电负担。
2.三相不平衡问题
对机关、学校等单相负荷多、三相不平衡较大的用户，采用分相无功补偿装置，减少因三相不平衡而造成的增大线路和变压器的损耗。
3.谐波的问题
谐波含量过大易造成电容器损耗或过早损坏；而由于电容器谐波的放大作用会加重谐波干扰。因此在较大谐波干扰地点应增加滤波装置、做谐波治理，并着眼于整个电力系统，计算全网的无功潮流，确定配网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点，发挥最大的效益。
五、结束语
对配电网进行无功补偿，提高功率因数、实现无功功率平衡，是一项建设性的降损技术措施。确定无功补偿设备的合理配置和分布，需寻找技术上和经济上的最优方案以提高配电变压器出力，降低线损，提高电质量。本文分析了3种配电网无功补偿方式以及配置原则，认为应更多考虑系统的特点并有机结合起来灵活进行无功补偿，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，充分发挥补偿电容器的补偿效益，达到节约电能的目的。
参考文献：
[1]丁建云，配电网4种无功补偿方式的比较[J]，宁夏电力，2007,(6)，
[2]蒋文静，配电网四种无功补偿方式的比较[J]，现代商贸工业，2007,(11)
[3]叶剑，浅谈配电网无功补偿方式[J]，农村电工，2007,(7)，
[4]周茜，农村配电网的无功补偿方式浅析[J]，农村电工，2007,(2)，
[5]王乙伊，低压配电网无功补偿方式的研究[J]，广东电力，2。07，(2)
[6]李妍红，配电网低压无功装置的补偿度及电容器分组方式研究[J]，继电器，2006，(23)
(责任编辑：苏宇嵬)
关键词：无功补偿；降损；配置原则；配电网
随着经济的发展，社会对电力需求的增加，对电力供应的可靠性和供电质量也有了更高的要求。近年来，电力短缺已成为制约我国国民经济发展的瓶颈，加上配电网建设滞后，网架薄弱，设施老化，线路长，线径小，配电变压器也大部分存在高能耗问题。在众多的节电方式中，无功补偿是节能降耗、改善电网电压质量最方便、最经济有效的方法之一。无功补偿是电力网建设和改造的重要组成部分，它是保持网络无功平衡，提高电压质量，降低网络损耗的有效措施，是降损措施中投资少、回报高的方案。
一、无功补偿的原理及意义
在交流电路中，由电源供给负载率有两种：一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也就是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。无功补偿的道理就是将同一电路中的电感电流与电容电流方向互差180℃，可采用一定比例安装特定的电容元件，实现通过电磁元件中的电路达到相互抵消电流，电流矢量与电压矢量的夹角缩小，从而能显著提高电能作功。采用无功补偿方式具有重要的现实作用。
(1)依据用电设备的功率因数测算输电线路的电能损失进而进行技术改造，能及时实现节电目的。
(2)用无功补偿设备提供相应无功功率，提高系统功率因数，达到降低能耗、改善电压质量，从而使设备运行稳定、减少损耗。
(3)依据不同的线路及负载情况，动力配线的电力损耗约2％～3％左右，而使用电容增加功率因数后，能使总电流降低，进而降低供电端与用电端的电力损失。
(4)改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。
(5)改善功率因数后线路总电流减少，降低机器设备和线路容量负荷，实现降低温度、延长设备寿命(温度每降低10℃，寿命可延长1倍)。
(6)运营能满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因功率因数过低而产生的罚款。
(7)无功补偿实现电能质量改善、降低损耗、挖掘发供电设备潜力，能减少用户电费支出。
二、无功补偿的总体原则
电力网无功功率消耗的状况得出，各级低压配电网的网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，无功补偿设备的配置按照“分级补偿，就地平衡”的原则能最大限度地减少传输损耗，提高输配电设备的效率。
(1)网路总体平衡与节点局部平衡相结合，以局部为主。
(2)电力部门总体补偿与用户个体补偿相结合，要尽可能地实现就地补偿，就地平衡。
(3)高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，并做到分散补偿、相互补充。
(4)系统的降损与调压相结合，以降损为主，兼顾调压。
(5)分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。集中补偿实现变压器本身的无功损耗，并相应减少变电所以上输电线路的无功电力。分散补偿能降低配电网络的无功损耗，实现变电所以下的配电线路向负荷端输送的低线损。在中、低压配电网应以分散补偿为主。
三、无功补偿的方式
无功补偿通常采用的方法主要有3种。
1.低压就地无功补偿
根据用电设备无功的产生量将单台或多台低压电容器组并连用电设备，通过控制、保护装置与电机同时投切。从源头上转化了无功能量，能够减少大量的线路损耗能量，提高配变利用率，降低了视在功率；无功补偿与用电设备同进同退；单个设备、占位小、安装容易，真实有效地减少大量的视在功率，节电(节能)效果显著，但是一次性投资金额较大，对自动补偿控制器的响应要求高，不容易测量单机节电效果。
2.低压集中、分组无功补偿
以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，通过低压母线上的无功负荷直接控制电容器的投切。低压集中、分组补偿，仅能补偿无功能量对变压器的“涡流效应”引起的配变利用率过低，在一定程度上提高配变利用率；同时对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损。低压集中无功补偿，企业投资大而收益少，主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用，对上游电网的贡献大，社会效益大，而企业节约电费的收益非常有限。
3.并联电容器组
并联电容器组直接装在变电所的6～10kV中压母线上的中压集中无功补偿方式：当用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又处于一定的高压负荷时，能减少对电力系统无功消耗，起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损，保护上游电网。同时便于运行维护，社会效益巨大。
四、当前配电网无功补偿存在的问题分析
1.无功倒送问题
固定补偿部分容量过大，也容易出现无功倒送，从而增加线路和变压器的损耗，加重线路供电负担。
2.三相不平衡问题
对机关、学校等单相负荷多、三相不平衡较大的用户，采用分相无功补偿装置，减少因三相不平衡而造成的增大线路和变压器的损耗。
3.谐波的问题
谐波含量过大易造成电容器损耗或过早损坏；而由于电容器谐波的放大作用会加重谐波干扰。因此在较大谐波干扰地点应增加滤波装置、做谐波治理，并着眼于整个电力系统，计算全网的无功潮流，确定配网的补偿方式、最优补偿容量和补偿地点，发挥最大的效益。
五、结束语
对配电网进行无功补偿，提高功率因数、实现无功功率平衡，是一项建设性的降损技术措施。确定无功补偿设备的合理配置和分布，需寻找技术上和经济上的最优方案以提高配电变压器出力，降低线损，提高电质量。本文分析了3种配电网无功补偿方式以及配置原则，认为应更多考虑系统的特点并有机结合起来灵活进行无功补偿，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，充分发挥补偿电容器的补偿效益，达到节约电能的目的。
参考文献：
[1]丁建云，配电网4种无功补偿方式的比较[J]，宁夏电力，2007,(6)，
[2]蒋文静，配电网四种无功补偿方式的比较[J]，现代商贸工业，2007,(11)
[3]叶剑，浅谈配电网无功补偿方式[J]，农村电工，2007,(7)，
[4]周茜，农村配电网的无功补偿方式浅析[J]，农村电工，2007,(2)，
[5]王乙伊，低压配电网无功补偿方式的研究[J]，广东电力，2。07，(2)
[6]李妍红，配电网低压无功装置的补偿度及电容器分组方式研究[J]，继电器，2006，(23)
(责任编辑：苏宇嵬)