摘要：本文結合當前人們關注的電網無功補償問題，重點分析、比較了配電網常用無功補償方案特點，對于電容補償的投切方式進行了詳細的比較。并通過對無功補償應用技術的分析，提出了配電網無功補償工程應注意問題和相關建議
　　關鍵詞：無功補償，功率因數，補償方式，接觸器投切，降損節能，補償控制器，濾波
　　引言：電網中的變壓器、電機、感應加熱器、線圈等感性負載的電流滯后產生的磁場反向能稱為無功功率。電力的輸送也會產生大量的無功功率，無功功率導致增加電能消耗及用電成本、增大電網功率損耗和引起電網壓降、降低輸電效率、增加變壓器損耗及配電電纜的尺寸，引發瞬變、暫態、波動、畸變、下凹等。
　　我國配電網的規模巨大，因此配電網無功補償對降損節能，改善電壓質量意義重大。因此無功補償是電力部門和用戶共同關注的問題。合理選擇無功補償方案和補償容量，能有效提高系統的電壓穩定性，保證電網的電壓質量，提高發輸電設備的利用率，降低有功網損和減少發電費用。
　　合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。
　　1、無功功率補償的作用
　　1.1改善功率因數及相應地減少電費
　　根據國家水電部，物價局頒布的“功率因數調整電費辦法”規定三種功率因數標準值，相應減少電費：
　　(1)高壓供電的用電單位，功率因數為0.9以上。
　　(2)低壓供電的用電單位，功率因數為0.85以上。
　　(3)低壓供電的農業用戶，功率因數為0.8以上。
　　根據“辦法”，補償后的功率因數以分別不超出0.95、0.94、0.92為宜，因為超過此值，電費并沒有減少，相反初次設備增加，是不經濟的。
　　1.2降低系統的能耗
　　功率因數的提高，能減少線路損耗及變壓器的銅耗。
　　設R為線路電阻，ΔP1為原線路損耗，ΔP2為功率因數提高后線路損耗，則線損減少
　　ΔP=ΔP1－ΔP2=3R(I12－I22)
　　比原來損失減少的百分數為
　　(ΔP/ΔP1)×100％=1－(I2/I1)2•100％
　　式中，I1=P/(U1cosφ1)，I2=P/(U2cosφ2)補償后，由于功率因數提高，U2>U1，為分析方便，可認為U2≈U1，則θ=[1－(cosφ1/cosφ2)2]•100％
　　當功率因數從0.8提高至0.9時，通過上式計算，可求得有功損耗降低21％左右。在輸送功率P=UIcosφ不變情況下，cosφ提高，I相對降低，設I1為補償前變壓器的電流，I2為補償后變壓器的電流，銅耗分別為ΔP1，ΔP2；銅耗與電流的平方成正比，即
　　ΔP1/ΔP2=I22/I12
　　由于P1=P2，認為U2≈U1時，即I2/I1=cosφ1/cosφ2
　　可知，功率因數從0.8提高至0.9時，銅耗相當于原來的80％。
　　1.3減少了線路的壓降
　　由于線路傳送電流小了，系統的線路電壓損失相應減小，有利于系統電壓的穩定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高)，有利于大電機起動。
　　1.4增加了供電功率，減少了用電貼費
　　對于原有供電設備來講，同樣的有功功率下，cosφ提高，負荷電流減小，同時降低了變壓器容量，減少了投資費用，同時也減少了運行后的基本電費。
　　2無功補償的裝置主要有兩種，利用同步電動機補償和并聯電力電容器，在工業與民用設計中，我們經常遇到的是并聯電力電容器補償。當經技術經濟比較，確認采用同步電動機作為無功補償合理時，才可采用同步電動機作為無功補償裝置。
　　3就地補償與集中補償的技術經濟分析
　　配電網無功補償方案有變電站集中補償、配電變低壓補償、配電線路固定補償和用電設備分散補償。四種方案示意圖見圖1所示。
　　3.1變電站集中補償
　　變電站集中補償裝置包括并聯電容器、同步調相機、靜止補償器等，主要目的是平衡輸電網的無功功率，改善輸電網的功率因數，提高系統終端變電所的母線電壓，補償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。這些補償裝置一般集中接在變電站10kV母線上，因此具有管理容易、維護方便等優點。
　　
　　圖1配電網常見無功補償方式示意圖
　　為實現變電站的電壓/無功綜合控制，通常采用并聯電容器組和有載調壓抽頭協調調節。鑒于變電站無功補償對提高高壓電網功率因數，維持變電所母線電壓和平衡系統無功有重要作用，因此應根據負荷的增長安排、設計好變電站的無功補償容量，運行中在保證電壓合格和無功補償效果最好的情況下，盡可能使電容器組投切開關的操作次數為最少。
　　3.2配電線路固定補償
　　大量配電變壓器要消耗無功，但是很多公用變壓器沒有安裝低壓補償裝置，造成的很大無功缺額需要變電站或發電廠承擔，大量的無功沿線傳輸使得配電網的網損居高難下，這種情況下可考慮配電線路無功補償。
　　線路補償一般通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。由于線路補償遠離變電站，因此存在保護難配置、控制成本高、維護工作量大、受安裝環境限制等問題。因此，線路補償的補償點不宜過多；控制方式應從簡，一般不采用分組投切控制；補償容量也不宜過大，避免出現過補償現象；保護也要從簡，可采用熔斷器和避雷器作為過電流和過電壓保護。
　　線路補償主要提供線路和公用變壓器需要的無功，工程問題關鍵是選擇補償地點和補償容量。線路補償具有投資小、回收快、便于管理和維護等優點，適用于功率因數低、負荷重的長線路。線路補償一般采用固定補償，因此存在適應能力差，重載情況下補償度不足等問題。自動投切線路補償仍是需研究的課題。
　　3.3配電變低壓補償
　　配電變低壓補償是目前應用最普遍的補償方法。由于用戶的日負荷變化大，通常采用微機控制、跟蹤負荷波動分組投切電容器補償，總補償容量在幾十至幾百千乏不等。目的是提高專用變用戶功率因數，實現無功的就地平衡，降低配電網損耗和改善用戶電壓質量。
　　配電變低壓無功補償的優點是補償后功率因數高、降損節能效果好。但由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散，因此補償工程的投資較大，運行維護工作量大，也因此要求廠家要盡可能降低裝置的成本，提高裝置的可靠性。

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