试谈我国低压电网中的无功补偿

摘要：在电力系统中，用电设备和电网中的各级变压器大多数是属于感性的，而电网在对它们在提供无功功率时，会损耗很多电能。文章介绍了我国低电压网中无功补偿技术的基本原理、方法及其对电网的影响和应注意的问题，为现代电力系统的高效和可靠运行提供了理论借鉴。

关键词：低压电网；无功补偿；随机补偿；随器补偿；跟踪补偿

中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0114-03

一、概述

电压质量作为电能质量的重要指标，又和电网中的无功功率存在着关系。在低压电网中，大多数用电机器设备属于感性负载，它的功率因数特别低，而这对线路和配电变压器必然会产生影响，但是，通过采用无功补偿技术，可以提高其功率因数，对节约电能降低损耗具有很重要的意义。

在电网中，变压器能够消耗无功功率的20%～25%，电动机能消耗无功总工量的60%～65%，如果对电网进行一定的无功补偿，那么其损耗会得到大大降低，功率数也会得到很大提高。如今随着无功补偿技术的不断进步，其会大大增大电力企业的经济效益。

通过对电力网无功功率消耗的数据进行分析，可以知道，很多无功功率都会在各级网络和输配电设备中进行消耗，而且在低压电网中，其消耗率最大。如果要减少无功功率在传输过程中的损害，就必须合理配置无功补偿设备。

二、无功补偿的基本原理

不管是在工业负荷中，还是民用负荷中，大多数都属于感性。而所有的电感负载都需要进行大量的无功补偿，提供这些无功功率一般需要通过两种途径：输电系统提供；补偿电容器提供。作为输电系统提供，在设计输电系统时，不仅要考虑到有功功率，也不能忽略无功功率。因为由输电系统传输无功功率，会让增大输电线路及变压器的损耗，降低系统的经济效益。但如果由补偿电容器就地提供无功功率，就会避免由输电系统传输无功功率，从而会降低无功损耗，提高系统的传输功率。

三、低压配电网无功补偿的方法

要提高功率因数，一般需要采用低压无功补偿的技术，方法包括：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。

（一）随机补偿

随机补偿，即是把电动机和低电压容器组连接在一起，同时，要运用控制、保护装置来和电机一起进行投切。其适用的范围一般为电动机的无功消耗，主要为补励磁无功，采用这种方法就可以在一定程度上减轻用电单位的无功负荷。其优点可以总结为：在用电设备进入运行状态时，无功补偿也开始运行，当设备停止运作，无功补偿也立即停止，并且不必重复进行补偿容量的调整。在投资、空间占地、安装和维护方面都具有很大的优势。

（二）随器补偿

随器补偿，即为借助低压保险，在配电变压器的二次侧接入低压电容器，采用这种补偿方法，可以对配电变压器的空载无功进行补偿。

变压器的空载励磁无功决定了配电变压器在空载或者轻载时的无功负荷。作为用电单位无功负荷的主要部分为配变空载无功，在轻负载的配电变压器中，配变空载无功占据供电量的损耗很大，其会增加电费单价。其优点可以总结为：它能很好地补偿配变空载无功，并且农网无功基荷起到很好的限制作用。同时，其维护方便，安装简单是无功补偿的有效手段。

（三）跟踪补偿

跟踪补偿，可以将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上，其方法是使用无功补偿投切装置，将其作为控制保护装置。一般而言，配变用户在100kVA以上的都可以适用这种补偿方法。

它的优点是可以和随机、随器两种方式进行互换，并且可以达到不错的补偿效果，运行的十分方便灵活，而且在维护和寿命上较前两者更占优势。但是由于其控制保护装置较为复杂，投资较大。

四、无功补偿对电网的影响

（一）降低电网线路损耗

因为电力线路上有功功率的损耗是跟功率因数的平方形成反比的，如果把功率因数增大，那么会达到将达电力线路的有功损耗，因而在传输过程中能够减少电能的损耗。

（二）降低电网的功率损耗

如果无功补偿的能量增加了，那么电网发送的无功功率就会相应减少，因而可以达到把电网和变压器中的功率损耗降低的目的，从而使供电效率得到大大提高。

（三）降低电网的电压损耗

由于在无功补偿运行后，会使电力网的无功功率减少，电力线路中的电压损耗也因之降低，从而使用户端的电压质量也得到提高。

（四）增大电网输出的有功功率

根据视在功率s与电网中的有功功率P之间关系可以知道，如果视在功率不变，功率因数COS就会增大，那么相应的也会使电网输出的有功功率P得到增大，而在电网发出功率中的有用功比例也得到提高。

五、无功补偿应注意的问题

（一）防止过补偿

如果使用操作电容器来使电动机得到补偿，在把电源切断后，电动机还会因为惯性作用持续运行一会，而这时的电容器的放电电流就变成励磁电流，电动机的磁场得到自励，从而出现电压向系统倒送无功。剩下的多余的无功功率会使运行电压得到提高，对设备的安全造成威胁，对网络的损耗也会加大，节能效果也会因之而降低。

（二）功率因数补偿要合理

通过数据分析可以得知，如果把功率因数从0.9提高到1.0，其所用的补偿容量跟把功率因数从0.8提高到0.9的补偿容量相差不多。但分析后得知，前者降损幅度才为后者的一半，因而不能一定强迫追求高补偿度，而是应该根据投资效益来一起采取措施。一般而言，补偿后的功率因数在0.9～0.95之间则为正常。

（三）防止产生谐振

如果遇到供电线路存在谐波源，就需要采用增加电抗器等方法，使电容器不会因为受其影响而损坏。

（四）防止过电压

如果电容器在补偿容量过大时，电网电压就会升高，电容器也因之而损坏，根据国标的规定，工频长期过电压值最多不能超过1.1倍的额定电压。

六、结语

随着经济，社会的发展以及电力体制改革的不断深入。电网技术工作遇到了很多前所未有的挑战，面临着许多新问题。在低压电网中，由于存在配电变压器多和输电线路长的问题，电网在传输过程中就会将很多电能损耗掉，因而低压电网的运行状况和电能损耗的多少是和电网工作的稳定以及安全生产和人们生活用电有着十分密切的联系。因而，在配电网中实行无功补偿，来提高功率因数，已经成为降低电能损耗、提高输配电设备的有效方法。

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作者简介：党志强（1976-），男，广西玉林人，广西梧州供电局助理工程师，研究方向：电力调度。