摘要：在电力系统中，配电网是电力系统供电的主要部分之一，它的安全可靠运行直接取决于供电质量的好坏。在配电网建设和改造中，无功补偿是目前节能降耗，改善电网电压质量最经济、最有效的方式之一。因此，在配电网中合理的运用无功补偿方式是保证系统安全经济运行的前提。本文作者在无功补偿的原理及意义的基础上，提出了无功补偿的总体原则和补偿方式，同时就当前配电网无功补偿应注意的问题进行了阐述。
关键词：配电网；无功补偿；补偿方式
无功补偿，就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。由于电网中的负荷大部分均为感性负荷，再加上电网中的各级变压器和线路也为感性，因此电网需要的无功功率就要比有功功率大很多，电网中发电机的功率因数一般都大于0.8，这样仅靠发电机所发的无功就无法满足电网和电网负荷的总无功需求。同时无功远距离传输，不但要产生无功损耗，而且会带来不必要的有功损耗，造成过大的电压降，由于无功功率在电网中传输会造成电网损耗以及受电端电压下降，因此大量的无功功率在电网中传输必然使电能利用率大大降低且严重影响供电质量。因此电网必须进行无功补偿，在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。
一、无功补偿的原理
在交流电路中电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电感负载中电流滞后电压90°，纯电容负载中电流超前电压90°，纯电感中的电流相位差为180°，释放的能量由容性负荷储存起来；当感性负荷需要能量时，再由容性负荷向外释放的能量来提供。能量在两种负荷间互相交换，感性负荷所需要的无功功率就可由容性负荷输出的无功功率中得到补，实现了无功功率就地解决，达到补偿的目的。
二、无功补偿的方式
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，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，不易测量单机节电效果。
2、低压集中、分组无功补偿
将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据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。
三、电容器补偿量的计算
功率因数（即cosφ），它是有功功率与视在功率的比值，也就是的值越高，用电设备的利用率就越充分、合理、经济。说明电力用户的功率因数越高越好，但不能把功率因数提高到1，一般应提高到0.9～0.98 为宜。因为当功率因数接近1时，提高功率因数所需补偿的电容器设备的投资越大。
补偿无功功率容量计算：
Qc=αnPjs（tanφ1-tanφ2）（1）
式中，Qc所需装设电力电容器组的总容量，kVAr；Pjs 有功计算负荷，kW；tanφ2 补偿前自然平均功率因数角的正切值；tanφ1 补偿后功率因数角的正切值；αn 年平均有功功率负荷系数，一般取0.7～0.75。
其中，电力电容器选择按电压和容量选择；
电容器额定电压电网实际工作电压；
整个电容器组的实际工作容量计算补偿容量。
四、最优补偿容量的确定
在这里，我们用无功经济当量和无功补偿当量来探讨电力电容器的合理补偿容量的大小。电网运行中的功率关系和有功损耗计算：
式中，c1，补偿前无功经济当量，kW/kVAr；c2，补偿后无功经济当量，kW/kVAr。由上式可知某点的无功经济当量与该点的无功功率、电网电阻成正比，且随着补偿容量Qc 的增加而降低，也就是说补偿效益随补偿容量的增加而降低，在实施无功补偿时应注意到这一点。
2、无功补偿当量的计算
无功补偿当量是指在电网某处，装设无功补偿容量Qc后，平均每1kVAr补偿容量所造成的有功损耗的减少量。则有：
结语：
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及配置原则，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]刘智德 《农村低压配电网无功补偿方式浅析》[J] 中国电力教育2010（01）
[2]王志 《浅谈10kV配电网无功补偿》[J] 中国电力教育 2010（01）
[3]李云台，徐进义 《电网的无功经济当量与无功补偿效益》[J]中国电力 1996 29（11）
论文作者:张卫芳,赵霞,郑燕玲,韩冬梅,王奇伟,边小军
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/21
标签：电网论文; 功率因数论文; 电容器论文; 功率论文; 负荷论文; 当量论文; 低压论文; 《电力设备》2018年第14期论文;