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【摘 要】电压质量是衡量电力系统电能质量的重要指标之一，无功补偿是低压电网建设和改造的重要部分。本文介绍了低压电网无功补偿的原理、原则、提高功率因数的基本方法和补偿技术的发展方向，以及提高功率因数所带来的效益。
【关键词】低压； 电网 ；无功功率 ；功率因数 ；无功补偿
Probe into the method for the reactive power compensation in low-voltage
Zhou Ming-zheng
(Wuhu City Water Irrigation Management Station Wuhu Anhui 241000)
【Abstract】The quality of voltage is an important indicator of power quality, low-voltage reactive power compensation is an important part of power grid construction and transformation. This article introduces the applicability , principles of low-voltage reactive power compensation ,basic approaches of improving power factor , compensation technology development direction, benefits to improve the power factor.
【Key words】Low-voltage Grid Reactive power Power factor Reactive power compensation
1. 引言
随着国家经济、城镇化的迅速发展和人民生活水平的日益提高，人们对电力的需求日益增长，对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。然而在电网中广泛存在着大量的感性负荷，它们在运行中会引起大量的无功功率，降低系统的功率因数，造成线路电压及电能损失增加，直接影响着供电质量和经济效益。要想解决这一问题，可采用无功补偿方法来实现。
2. 无功补偿的原理
在配电网络中无论是工业负荷还是民用负荷，大部分为感性负荷。从电工学中我们知道，感性无功功率的电流相位滞后于电压相位，而容性无功功率的电流相位则超前电压相位。故常用容性无功功率补偿感性无功功率，以减少电网无功负荷，也就是所谓的电动机、变压器“吸收”无功电流而并联电容器“发出”无功电流的原因，即并联补偿的原理。
3. 无功补偿的原则
无功补偿的总原则是：全面规划，合理布局，分散补偿，就地平衡。改变以往自上而下的补偿为自下而上的补偿，并根据国家及有关部门的规定，按以下原则进行：
3.1 总体平衡与局部平衡相结合。
既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。
3.2 集中补偿与分散补偿相结合。
以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。
3.3 高压补偿与低压补偿相结合。
以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。
3.4 降损与调压相结合。
以降损为主，兼顾调压。这是针对线路长，分支多，负荷分散，功率因数低的线路，这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。
3.5 供电部门的无功补偿与用户补偿相结合。
因为无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，得不到理想的效果。
4. 低压电网中无功补偿的方法
低压电网无功补偿通常采用的方法主要有3种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这3种补偿方式特点。
4.1 随机补偿。
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于保持电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。其优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，设备也退出，而且需要频繁调整补偿容量。具有投资少、配置灵活，维护简单、事故率低等特点。
4.2 随器补偿。
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。其优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配电变压器空载无功，限制电网无功负荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器的利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿最有效的手段之一。
4.3 跟踪补偿。
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户，补偿效果好。其优点是：运行维护工作量小，运行可靠。但其缺点是控制保护装置复杂、前期投资较大。当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
5. 无功补偿技术的发展方向
由于各地电网质量的复杂性，随着电子技术和通信技术的不断发展，无功补偿将向以下几个方面发展：
(1)由传统三相共补发展为共补和分补相结合即混合补偿。
(2)由功能单一的无功补偿发展为同时具有滤波及抑制谐波功能的补偿装置。
(3)由传统采用机械式接触器或继电器不过零投切发展为采用晶闸管开关实现过零投切。
(4)由传统功能单一的无功补偿控制器，发展为具有无功补偿控制、谐波监测、数据采集、分析、储存、数据上传等综合功能的控制器。
(5)由传统靠分立元器件组装起来的体积庞大、接线复杂、功能落后补偿装置发展为控制电路单元和电容器单元高度集成的一体化模块，具有体积小、接线简单、功能先进等特点。
6. 无功补偿的作用
(1)提高电网及负载的功率因数，降低设备所需容量，减少不必要的损耗。
(2)在三相负载不平衡的场合，可对三相视在功率起到平衡作用。
(3)稳定电网电压，提高电网质量。
7. 结束语
在低压电网的无功补偿中，不仅要分析低压线路的具体特征，还应该从无功补偿的运用方法出发，精心设计符合电压运行的节能模式，一定能够提高设备利用率、改善电压质量、提高功率因数、提高低压电网的运行效率，同时降低电费支出，减轻工农业生产的负担，所以进行无功补偿是利国利民的好事，我们应该下决心去做好，真正让用户得到实惠。
参考文献
［1］ 勒龙章，丁毓山.电网无功补偿实用技术. 北京：中国水利水电出版社，1997.
［2］ 刘介才.工厂供电. 北京：机械工业出版社，1999.
［3］ 戴晓亮. 无功补偿技术在配电网中的应用［J］.电网技术，1999.
［文章编号］1006-7619（2010）09-20-856
［作者简介］ 周明政（1982-），男，汉族，安徽芜湖，学士学位，助工，从事泵站管理、设计与研究。
【关键词】低压； 电网 ；无功功率 ；功率因数 ；无功补偿
Probe into the method for the reactive power compensation in low-voltage
Zhou Ming-zheng
(Wuhu City Water Irrigation Management Station Wuhu Anhui 241000)
【Abstract】The quality of voltage is an important indicator of power quality, low-voltage reactive power compensation is an important part of power grid construction and transformation. This article introduces the applicability , principles of low-voltage reactive power compensation ,basic approaches of improving power factor , compensation technology development direction, benefits to improve the power factor.
【Key words】Low-voltage Grid Reactive power Power factor Reactive power compensation
1. 引言
随着国家经济、城镇化的迅速发展和人民生活水平的日益提高，人们对电力的需求日益增长，对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求。然而在电网中广泛存在着大量的感性负荷，它们在运行中会引起大量的无功功率，降低系统的功率因数，造成线路电压及电能损失增加，直接影响着供电质量和经济效益。要想解决这一问题，可采用无功补偿方法来实现。
2. 无功补偿的原理
在配电网络中无论是工业负荷还是民用负荷，大部分为感性负荷。从电工学中我们知道，感性无功功率的电流相位滞后于电压相位，而容性无功功率的电流相位则超前电压相位。故常用容性无功功率补偿感性无功功率，以减少电网无功负荷，也就是所谓的电动机、变压器“吸收”无功电流而并联电容器“发出”无功电流的原因，即并联补偿的原理。
3. 无功补偿的原则
无功补偿的总原则是：全面规划，合理布局，分散补偿，就地平衡。改变以往自上而下的补偿为自下而上的补偿，并根据国家及有关部门的规定，按以下原则进行：
3.1 总体平衡与局部平衡相结合。
既要满足全网的总无功平衡，又要满足分线、分站的无功平衡。
3.2 集中补偿与分散补偿相结合。
以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的地方进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，目的是做到无功就地平衡，减少其长距离输送。
3.3 高压补偿与低压补偿相结合。
以低压补偿为主，这和分散补偿相辅相成。
3.4 降损与调压相结合。
以降损为主，兼顾调压。这是针对线路长，分支多，负荷分散，功率因数低的线路，这种线路最显著的特点是：负荷率低，线路损失大，若对此线路补偿，可明显提高线路的供电能力。
3.5 供电部门的无功补偿与用户补偿相结合。
因为无功消耗大约60%在配电变压器中，其余的消耗在用户的用电设备中，若两者不能很好地配合，可能造成轻载或空载时过补偿，满负荷时欠补偿，使补偿失去了它的实际意义，得不到理想的效果。
4. 低压电网中无功补偿的方法
低压电网无功补偿通常采用的方法主要有3种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。下面简单介绍这3种补偿方式特点。
4.1 随机补偿。
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于保持电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。其优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，设备也退出，而且需要频繁调整补偿容量。具有投资少、配置灵活，维护简单、事故率低等特点。
4.2 随器补偿。
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。其优点是：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配电变压器空载无功，限制电网无功负荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配电变压器的利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿最有效的手段之一。
4.3 跟踪补偿。
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器补偿在大用户0.4KV母线上的补偿方式。适用于100KVA以上的专用配电用户，补偿效果好。其优点是：运行维护工作量小，运行可靠。但其缺点是控制保护装置复杂、前期投资较大。当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
5. 无功补偿技术的发展方向
由于各地电网质量的复杂性，随着电子技术和通信技术的不断发展，无功补偿将向以下几个方面发展：
(1)由传统三相共补发展为共补和分补相结合即混合补偿。
(2)由功能单一的无功补偿发展为同时具有滤波及抑制谐波功能的补偿装置。
(3)由传统采用机械式接触器或继电器不过零投切发展为采用晶闸管开关实现过零投切。
(4)由传统功能单一的无功补偿控制器，发展为具有无功补偿控制、谐波监测、数据采集、分析、储存、数据上传等综合功能的控制器。
(5)由传统靠分立元器件组装起来的体积庞大、接线复杂、功能落后补偿装置发展为控制电路单元和电容器单元高度集成的一体化模块，具有体积小、接线简单、功能先进等特点。
6. 无功补偿的作用
(1)提高电网及负载的功率因数，降低设备所需容量，减少不必要的损耗。
(2)在三相负载不平衡的场合，可对三相视在功率起到平衡作用。
(3)稳定电网电压，提高电网质量。
7. 结束语
在低压电网的无功补偿中，不仅要分析低压线路的具体特征，还应该从无功补偿的运用方法出发，精心设计符合电压运行的节能模式，一定能够提高设备利用率、改善电压质量、提高功率因数、提高低压电网的运行效率，同时降低电费支出，减轻工农业生产的负担，所以进行无功补偿是利国利民的好事，我们应该下决心去做好，真正让用户得到实惠。
参考文献
［1］ 勒龙章，丁毓山.电网无功补偿实用技术. 北京：中国水利水电出版社，1997.
［2］ 刘介才.工厂供电. 北京：机械工业出版社，1999.
［3］ 戴晓亮. 无功补偿技术在配电网中的应用［J］.电网技术，1999.
［文章编号］1006-7619（2010）09-20-856
［作者简介］ 周明政（1982-），男，汉族，安徽芜湖，学士学位，助工，从事泵站管理、设计与研究。