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摘?要 配电网是电能配置中的末端环节，其中存在着大量的感性负荷，在系统运行中这些感性负荷会引起大量的无功功率，从而降低系统的功率因素，以至于线路电压电能的损失增加。本文将对电力工程配电网无功功率补偿的定义与原理进
行分析，并对多种不同无功功率补偿方式进行探讨。
关键词 电力工程；配电网；无功功率补偿技术；定义；原理
中图分类号 TM714 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0181-01
随着我国经济的不断发展，对电力的需求也越来越高，因此，电力工程的规模也越来越大。因为电网中存在着大量的感性负荷，从而就导致电力系统运行中的无功功率增加。无功功率的增加会导致电能损失，从而影响电力企业的供电质量与经济效益。由此可见，在电力工程中实施配电网无功功率补偿是非常重要的。下面我们将对无功功率补偿的定义与原理，以及几种无功功率补偿方式进行分析。
1 无功功率补偿的定义与原理
无功补偿是指将并联电容器等容性设备安装到电网的感性负荷中，来补偿感性负荷所引起的无功功率，减少无功功率在电网中流动，从而提高功率因数，达到改善供电质量的目的。
在交流电路中，纯电阻元件中的负载电流和电压的相位相同，纯电感元件负载中电流相位滞后于电压相位90°，纯电容元件负载中的电流相位超前电压相位90°，也就是说纯电容元件负载中的电流和纯电感元件负载中的电流的相位差为180°，可以相互抵消。由此可见，当电源向外供电的时候，感性负载向外释放的能量就会在容性负载与感性负载之间相互交换，而感性负载所需的无功功率就可以由容性负载输出的无功功率来补偿，从而达到无功功率补偿的目的。
2 无功功率补偿的几种方式
电力工程的配电网无功功率补偿技术主要包括变电站集中补偿、配电变压器低压补偿、配电线路固定补偿与用电设备分散补偿四种方式。
2.1 变电站集中补偿
变电站集中补偿的主要装置有并联电容器与静止补偿器，其主要目的是使输电网的无功功率达到平衡状态，改善输电网的功率因数，以及提高电力系统中断变电所母线的电压，从而对变电站主变压器与高压输电线路的无功损耗进行补偿。为了使管理更容易，方便维护，一般将这些补偿装置接到变电站10 kv的母线上。该补偿方式能够减少变电站以上输电线路传输的无功电力，减少送电网络的无功损耗，但是因为该补偿方式是将电容器集中安装在变电所母线上的，因此，其并不能降低每条配电出线的损耗。由于用户所需要的无功还要通过变电站以下的配电线路进行传输，因此，10 kv及其以下的配电线路还是会有无功电流，也就不能对配电网络起到补偿的作用，也不能解决配电网的降损问题。
为了实现变电站的电压—无功功率综合控制，一般采用的是并联电容器与有载调压抽头协调调节。然而，从实际应用中可以发现，投切太频繁会对电容器的开关与分接头的使用寿命造成影响，从而导致维护工作量增加。所以在实际应用中应对抽头调节与电容器组的操作次数进行控制，而要达到该目的就必须根据负荷的增长安排设计好变电站的无功功率补偿的容量，运行中在确保电压合格与无功功率补偿效果最好的状态下，尽可能的将电容器组投切开关的操作次数降到最低。
2.2 配电变压器低压补偿
配电变压器低压补偿时当前应用最为普遍的一种补偿方式。因为用户的日负荷变化较大，因此，我们一般是采用微机控制、跟踪负荷不懂分组投切电容器补偿，其主要的补偿方式是在配电变压器低压侧放置无功补偿设备，该无功补偿设备主要是放置于配电变压器的出线端，这样则可以同时对变压器进行补偿。该补偿方式中微机控制是整个补偿装置的核心。该补偿方式的主要目的就是将专用变压器用户的功率因数提高，从而实现就地平衡，将配电网的损耗降低，改善用户电压的质量。
2.3 配电线路固定补偿
很多的配电变压器会消耗无功功率，然而很多公用变压器都没有安装低压补偿装置，这样就会导致变电站或是发电厂需要承担大量的无功功率缺额，而大量的无功功率就会沿线进行传输，从而导致配电网的网损出现居高不小的情况。在这样的情况下则可以考试采用配电线路固定补偿方式进行无功功率补偿。
配电线路补偿主要是为线路与公用变压器提供其所需要的无功功率，该工程的关键问题则是选择补偿地点与补偿容量。线路补偿的投资小、回收快，而且便于管理与维护，适用于功率因数低、负荷重且输送线路长的线路。配电线路补偿通常采用的是固定补偿，而该补偿方式存在着适应能力差、重载情况下补偿度不足等缺点。
笔者主要是以减少输电线路有功功率损耗为优化目标，然后参照高、中压配电线路补偿理论，将经典优化模式“三分之二法则”应用到低压配电线路的无功功率优化补偿中，作为其基本模式。“三分之二法则”主要是将均匀分布在一段仅有的首端电源的线路上的无功负荷分成3等份，然后将无功功率补偿设备安装在主线（2ΣQ）/3（Q指无功负荷）分布处，该点为最佳的安装地点，一般不是主线长度的2/3处，无功功率补偿容量为总无功负荷的2/3为最佳配置。将“三分之二法则”应用到无功功率补偿中可以将无功负荷所引起的系统有功功率损耗降低89%。若是电力系统的原功率因数为0.7，那么，总有功功率损耗则可以降低到45%，功率因素则可以提高到0.95。
2.4 用电设备随机补偿
对于10 kv以下电网而言，变电器的无功消耗大约占无功消耗总量的30%，而低压用电设备的无功消耗占无功消耗总量的65%以上。因此，对低压用电设备实施无功功率补偿是非常重要的。
在低压用电设备中，感应电动机是无功消耗最多的设备，因此，应对油田抽油机、矿山提升机、港口卸船机等厂矿企业中的大容量电动机实施就地无功功率补偿，即用电设备随机补偿。用电设备随机补偿和前三种无功功率补偿方式相比具有以下几个优点：①可将线损率降低20%；②能够改善电压的质量，将电压的损失减小，从而改善用电设备的启动与运行条件；③能够释放系统能量，提高线路的供电能力。
3 结束语
无功电流在电力系统中的大量流动，不仅会增加线损、降低电能的质量，还会对发电、供电、用户三方造成很多的影响。为了消除无功电流在系统中流动造成的不良影响就必须实施无功功率补偿。而随着补偿技术与装置的不断发展，无功功率补偿技术在电网中的应用也越来越广泛。笔者分析了无功功率补偿的定义与原理，并总结了几种常用的无功功率补偿方式，希望对相关人士有所帮助。
参考文献
[1]陈慧湘.浅谈无功功率补偿在电力工程配电网中的应用[J].沿海企业与科技，2010，（4）：126-127，125.
[2]张磊，任惠，胡文平等.基于BPA对配电网无功优化的研究[J].广东电力，2011，24（1）：36-40.
[3]陈幼国.10 kV配电网无功功率补偿研究[J].湖北电力，2008，32（6）：20-21，24.
行分析，并对多种不同无功功率补偿方式进行探讨。
关键词 电力工程；配电网；无功功率补偿技术；定义；原理
中图分类号 TM714 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0181-01
随着我国经济的不断发展，对电力的需求也越来越高，因此，电力工程的规模也越来越大。因为电网中存在着大量的感性负荷，从而就导致电力系统运行中的无功功率增加。无功功率的增加会导致电能损失，从而影响电力企业的供电质量与经济效益。由此可见，在电力工程中实施配电网无功功率补偿是非常重要的。下面我们将对无功功率补偿的定义与原理，以及几种无功功率补偿方式进行分析。
1 无功功率补偿的定义与原理
无功补偿是指将并联电容器等容性设备安装到电网的感性负荷中，来补偿感性负荷所引起的无功功率，减少无功功率在电网中流动，从而提高功率因数，达到改善供电质量的目的。
在交流电路中，纯电阻元件中的负载电流和电压的相位相同，纯电感元件负载中电流相位滞后于电压相位90°，纯电容元件负载中的电流相位超前电压相位90°，也就是说纯电容元件负载中的电流和纯电感元件负载中的电流的相位差为180°，可以相互抵消。由此可见，当电源向外供电的时候，感性负载向外释放的能量就会在容性负载与感性负载之间相互交换，而感性负载所需的无功功率就可以由容性负载输出的无功功率来补偿，从而达到无功功率补偿的目的。
2 无功功率补偿的几种方式
电力工程的配电网无功功率补偿技术主要包括变电站集中补偿、配电变压器低压补偿、配电线路固定补偿与用电设备分散补偿四种方式。
2.1 变电站集中补偿
变电站集中补偿的主要装置有并联电容器与静止补偿器，其主要目的是使输电网的无功功率达到平衡状态，改善输电网的功率因数，以及提高电力系统中断变电所母线的电压，从而对变电站主变压器与高压输电线路的无功损耗进行补偿。为了使管理更容易，方便维护，一般将这些补偿装置接到变电站10 kv的母线上。该补偿方式能够减少变电站以上输电线路传输的无功电力，减少送电网络的无功损耗，但是因为该补偿方式是将电容器集中安装在变电所母线上的，因此，其并不能降低每条配电出线的损耗。由于用户所需要的无功还要通过变电站以下的配电线路进行传输，因此，10 kv及其以下的配电线路还是会有无功电流，也就不能对配电网络起到补偿的作用，也不能解决配电网的降损问题。
为了实现变电站的电压—无功功率综合控制，一般采用的是并联电容器与有载调压抽头协调调节。然而，从实际应用中可以发现，投切太频繁会对电容器的开关与分接头的使用寿命造成影响，从而导致维护工作量增加。所以在实际应用中应对抽头调节与电容器组的操作次数进行控制，而要达到该目的就必须根据负荷的增长安排设计好变电站的无功功率补偿的容量，运行中在确保电压合格与无功功率补偿效果最好的状态下，尽可能的将电容器组投切开关的操作次数降到最低。
2.2 配电变压器低压补偿
配电变压器低压补偿时当前应用最为普遍的一种补偿方式。因为用户的日负荷变化较大，因此，我们一般是采用微机控制、跟踪负荷不懂分组投切电容器补偿，其主要的补偿方式是在配电变压器低压侧放置无功补偿设备，该无功补偿设备主要是放置于配电变压器的出线端，这样则可以同时对变压器进行补偿。该补偿方式中微机控制是整个补偿装置的核心。该补偿方式的主要目的就是将专用变压器用户的功率因数提高，从而实现就地平衡，将配电网的损耗降低，改善用户电压的质量。
2.3 配电线路固定补偿
很多的配电变压器会消耗无功功率，然而很多公用变压器都没有安装低压补偿装置，这样就会导致变电站或是发电厂需要承担大量的无功功率缺额，而大量的无功功率就会沿线进行传输，从而导致配电网的网损出现居高不小的情况。在这样的情况下则可以考试采用配电线路固定补偿方式进行无功功率补偿。
配电线路补偿主要是为线路与公用变压器提供其所需要的无功功率，该工程的关键问题则是选择补偿地点与补偿容量。线路补偿的投资小、回收快，而且便于管理与维护，适用于功率因数低、负荷重且输送线路长的线路。配电线路补偿通常采用的是固定补偿，而该补偿方式存在着适应能力差、重载情况下补偿度不足等缺点。
笔者主要是以减少输电线路有功功率损耗为优化目标，然后参照高、中压配电线路补偿理论，将经典优化模式“三分之二法则”应用到低压配电线路的无功功率优化补偿中，作为其基本模式。“三分之二法则”主要是将均匀分布在一段仅有的首端电源的线路上的无功负荷分成3等份，然后将无功功率补偿设备安装在主线（2ΣQ）/3（Q指无功负荷）分布处，该点为最佳的安装地点，一般不是主线长度的2/3处，无功功率补偿容量为总无功负荷的2/3为最佳配置。将“三分之二法则”应用到无功功率补偿中可以将无功负荷所引起的系统有功功率损耗降低89%。若是电力系统的原功率因数为0.7，那么，总有功功率损耗则可以降低到45%，功率因素则可以提高到0.95。
2.4 用电设备随机补偿
对于10 kv以下电网而言，变电器的无功消耗大约占无功消耗总量的30%，而低压用电设备的无功消耗占无功消耗总量的65%以上。因此，对低压用电设备实施无功功率补偿是非常重要的。
在低压用电设备中，感应电动机是无功消耗最多的设备，因此，应对油田抽油机、矿山提升机、港口卸船机等厂矿企业中的大容量电动机实施就地无功功率补偿，即用电设备随机补偿。用电设备随机补偿和前三种无功功率补偿方式相比具有以下几个优点：①可将线损率降低20%；②能够改善电压的质量，将电压的损失减小，从而改善用电设备的启动与运行条件；③能够释放系统能量，提高线路的供电能力。
3 结束语
无功电流在电力系统中的大量流动，不仅会增加线损、降低电能的质量，还会对发电、供电、用户三方造成很多的影响。为了消除无功电流在系统中流动造成的不良影响就必须实施无功功率补偿。而随着补偿技术与装置的不断发展，无功功率补偿技术在电网中的应用也越来越广泛。笔者分析了无功功率补偿的定义与原理，并总结了几种常用的无功功率补偿方式，希望对相关人士有所帮助。
参考文献
[1]陈慧湘.浅谈无功功率补偿在电力工程配电网中的应用[J].沿海企业与科技，2010，（4）：126-127，125.
[2]张磊，任惠，胡文平等.基于BPA对配电网无功优化的研究[J].广东电力，2011，24（1）：36-40.
[3]陈幼国.10 kV配电网无功功率补偿研究[J].湖北电力，2008，32（6）：20-21，24.