摘要：随着社会的发展以及人们日常生活水平的提高，对电力资源的需求量也越来越大，这对电力企业的生产水平也提出了更高的要求。无功优化是配电网安全经济运行的重要环节，低压无功补偿在配电网中发挥着重要作用。本文阐述了无功补偿的原理与作用，分析目前我国低压配电网无功补偿存在的主要问题，介绍低压配电网无功补偿的原则、形式与方法，以期为电力工业进行低压配电网无功补偿提供参考。
关键词：低压配电网；无功补偿；优化研究；工作原理；补偿方式
0引言
电力系统是一个典型的非线性大系统，随着科学进步和社会发展，人们对电力的需求日益增加。但由于配电网结构、运行变化、技术手段等原因，我国配电网损耗、电压合格率等指标与发达国家相比有着较大差距。因电压不合格等造成用户电器损毁的现象时有发生，尤其是处于电网末端的低压配电网，电压质量不达标造成的事故明显多于中高压配电网。因此，无功优化作为配电网安全经济运行不可缺少的重要环节，日益受到人们的关注。
1无功补偿的基本原理和重要作用
电力系统中，因为存在电感与电容元件等组织构成，这使得电力系统中及既在有功功率，也存在无功功率。虽然在电力系统运行中，无功功率本身不消耗电能，但是在有功功率向无功功率转化过程中必然会消耗能量，这使得电力系统的功率增大，对电力系统造成负面影响，具体包括电网的总电流增加、供电电压降低、电能损耗加大等。合理配置无功功率补偿容量，改善电网无功潮流分布，提高功率因数，就能减少电网中的有功损耗和电压损耗，还可提高设备利用率和电网传输能力。
2当前低压配电网无功补偿的问题分析
2.1无功补偿容量不足
电压配电网常用于我国居民用电，因此在供电方面，用户公用的变压器数量很多，并且随着用户的不断提升，变压器的数量也在不断增加，这使得变压器内的无功补偿容量严重不足，有功损耗加大，变压器的利用率往往较低。
2.2无功补偿装置落后
在补偿装置方面，大量的无功补偿装置采用采集任选一相无功信号或一相电流另两相电压的无功信号，并以此作为投切容量的依据，这种方式可能会对非采样相造成过补或欠补。
2.3无功补偿装置技术程度不高
在我国低压配电网中，现阶段使用的大量无功补偿装置往往采用一相无功信号，以此作为投切容量的依据，这种方法容易造成采样的准确性缺失。在投切容量方面，往往以线路的功率因素投入或者切除电容器，这就必然导致投切精度低以及操作频繁的问题。
2.4集中补偿占大多数
集中补偿只能减少装设点以上线路和变压器因输送无功功率所产生的损耗，而不能减少用户内部通过配电线路向用电设备输送无功功率所造成的有功损耗。
3低压配电网无功补偿的优化
3.1遵循科学合理的补偿原则
从当前城乡居民供电中无功功率的损耗情况来看，各级供电网络及设备在电力输送过程中都要消耗一定量的电能，尤其是配电网消耗等电能比例最大。因此，为了尽可能的减少低压配电网中的无功功率损耗，提高供电网络的传输效率，就应采取合理的供电布局方式。
一是总体平衡与局部平衡相结合。首先要满足整个区域电网的无功功率平衡，其次要同时满足各个分站、分线的无功功率平衡。如果无功电源的布局选择不合理，局部地区的无功功率就地平衡，会造成一些变电所或者一些线路的无功功率偏多，电压偏高，过剩的无功功率就要向外输出所以，规划设计时要在总体平衡基础上，研究各局部补偿方案，获得最优化的组合，才能达到最佳的补偿效果。
二是电业部门补偿和用户补偿相结合。为了无功功率在网络中的输送，要尽可能地实现无功就地补偿、就地平衡，所以应当根据总的无功功率需求，同时发挥供销电部门和用户积极性，共同进行补偿，才能搞好无功功率的设置和管理。
三是分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主。无功补偿既要达到总体平衡，又要满足局部平衡；既要开展供电部门的补偿，又要进行用户的补偿。这就必然要采取分散补偿与集中补偿相结合的方式。
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四是降损与调压相结合，以降损为主。利用并联电容器进行无功补偿，其主要目的是达到功率就地平衡，减少网络中的无功损耗，以降低线损。同时，也可以利用电容器组的分组投切，对电压进行适当调整。
3.2补偿方法的选择
通常将补偿方法分为固定、手动、自动补偿三种。
固定补偿主要是综合电网的平均供电参数，根据无功功率的损耗情况选择好补偿点。这种补偿方法的优势在于能够综合电网的运行特点，使电网效率达到最大，且缺点在于补偿的容量不能够反映电网的实时运行情况，电压波动问题依然存在；
手动补偿主要通过若干电容器组的组合，达到改变补偿容量的作用，适用于时间上呈一定规律变化的负荷。其缺点是分组过于粗糙，设备体积庞大，需专人守护，并且只针对采样点参数进行计算，不能达到最佳补偿效果。
自动补偿是微电子技术在电力系统的应用。控制器根据传感器的数据，计算出当前电网所需的无功补偿量，并控制电容器组的投切，达到实时补偿的目的。近几年，由于计算机技术的应用，功率因数自动补偿系统的发展进入了一个新阶段。
检测单元通过电压、电流互感器采集电压和电流信号，并利用运放电路、门电路得到反映相位差的方波信号，传给控制单元。微处理器接收到检测信号后，经过逻辑运算得到实时cosφ，分别送到显示和比较单元。在比较单元中与设定值进行比较，确定是否发出投切命令。同时控制单元还具有过压、过流、欠补及振荡报警和保护功能。执行单元接到命令后，通过投切装置完成电容器组的投切。微电脑技术的应用进一步加强了控制单元的功能，大大提高了其集成化程度、自诊能力和扩充能力。
3.3电网中常用的无功补偿方式
电网中常用的无功补偿方式包括：
①集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组；
②分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；
③单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。
加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
确定无功补偿容量时，应注意以下两点：
①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。
②功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿
就三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式：
⑴因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。
⑵有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
4结语
随着电力系统的不断发展，在低压配电网中，使用无功补偿，对于保障电网的安全运行，提高供电稳定性，降低电网功率损耗有重要意义。实际工作中，应从技术、设备、经济等方面不断寻求最优的补偿方案。
参考文献
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论文作者:刘倩,陈芳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/12
标签：功率论文; 电网论文; 低压论文; 配电网论文; 电容器论文; 电压论文; 功率因数论文; 《电力设备》2019年第13期论文;