摘要：当前低压电网改造和建设中应该从影响电网功率因数的因素着手，提出合理措施，以无功补偿的方式达到补偿目的。该文研究阐述了无功补偿技术应用的基本原则，分析了影响低压电网功率因数大小的主要原因，提供了利用无功补偿技术提高低压电网功率因数的对策与方法，希望为科学进行无功补偿技术的应用，提高低压电网功率因数起到参考的作用。
关键词：无功补偿技术；低压电网；功率因数；影响
引言
各级电网和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的用电效率，需要提高低压电网的功率因数。针对于影响功率因数的各种因素，借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以达到提高低压电网功率因数、降低能耗和改善电网电压质量的目的。
1无功补偿技术对低压电网功率因数的影响
1.1设备耗用无功功率
低压电网中之所以会出现功率因数，主要是因为低压电网在运行过程中会产生无功功率，为了避免电力资源的浪费，必须对无功功率进行相应的补偿，从而保障电力系统的正常运行。例如有功功率为恒定值时，无功功率的减少就会提升低压电网中的功率因数，而在无功功率为0的部分特殊情况下，低压电网的功率就能够达到1，由此可以看出，低压电网功率因数的提高与无功功率值之间呈现反比。在低压电网中，耗用无功功率的设备主要有两种，一种是电力变压器，另一种是异步电动机。电力变压器在运行过程中消耗的无功功率主要为空载无功功率，主要指的是电力变压器的运行状态，为了避免这一现象发生，就要对电力系统的功率因数进行改善；异步电动机与电力变压器相似，但是异步电动机还受到负载无功功率的影响，因此必须避免空载和负载两种运行状态。
1.2供电电压超出规范
低压电网中的供电电压超出规范是造成功率因数产生的又一大原因。具体来看，供电电压会出现以下几种不规范的情况：其一，供电电压低于电压标准值。在这种情况下，低压电网中的功率因数会相应提升，但是低压电网中的设备运行状态会受到影响，从而导致电压电网供电不稳定，尤其是对电力变压器和异步电动机产生影响，继而对无功功率磁化产生影响。其二，供电电压高于电压标准值。在这种情况下，可以分为高于10%和高于110%这两情况，当高于标准电压值的10%时，低压电网的无功功率会显著增加；当高于标准电压值的110%时，低压电网的无功功率会上涨35%。
2低压配电网无功补偿原则及方法
2.1补偿原则
配电网无功补偿装置的配置应按照“分级补偿，就地平衡”的原则合理布局。
a.总体平衡与局部平衡相结合，以局部平衡为主。
b.就地补偿，就地平衡。
c.分散补偿与集中补偿相结合，以分散补偿为主。
d.降损与调压相结合，以降损为主。
2.2补偿主要方法
2.2.1随机补偿
随机补偿即将低压电容器组与电机并接，通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿的优点在于补偿设备与用电设备同时投退，不需要频繁调整补偿容量，同时具有投资少、占位小、安装容易、配置灵活、维护简单、事故率低等特点。
2.2.2配电变压器二次侧补偿
将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功。配电变压器在轻载或空载时的无功负荷主要是空载励磁无功，对于轻负载的配电变压器而言，这部分损耗占供电量的比例很大。配电变压器二次侧补偿具有接线简单、维护方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
2.2.3跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kV母线上的补偿方式。适用于专用配电变压器容量在100kVA以上的用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。跟踪补偿具有运行方式灵活，运行维护工作量小等优点，缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这3种补偿方式的经济性相近时，应优先选用跟踪补偿方式。
3无功补偿技术对低压电网功率因数的补偿策略
3.1无功补偿技术的配置
随着社会用电量的不断增加，低压电网中配置很多具有抗性和中容性的用电设备，这些电力设备会显著增加低压电网中的无功功率，并且使电网中的功率因数下降，造成电力资源的损耗，为了保证电力系统运行的稳定性，必须对无功补偿技术进行有效利用，利用补偿装置降低电能耗损，从而提升低压电网的功率因数。在对低压电网中的无功功率进行补偿时，要坚持三个补偿原则，一是分级补偿原则，二是就地补偿原则，三是方便调整原则。
因此在配置无功补偿装置时，既要对低压电网的全部功率因数进行调整，也要注重局部的调整，使整体与局部的功率因数相互协调，避免出现总体功率因数低但局部功率因数高的情况，为此要对集中补偿技术和分散补偿技术进行有效利用。例如某电力企业在对供电量较大的低压电网进行无功补偿时，着重在电网的主变压器安装无功补偿设备进行集中补偿，从而实现整体的无功功率补偿，同时也在存在无功电流现象的配电变压器上安装无功补偿装置，实现低压电网的局部补偿。
3.2无功补偿技术的方法
为了使无功补偿技术得到更加有效的应用，必须对无功补偿的目的进行明确。在低压电网中进行无功补偿，其核心目的就是提升电网的功率因数，从而保障低压电网运行的稳定性，为此必须合理选择无功补偿的容量。具体来看，无功补偿技术的方法主要有两种，一种是单负荷就地补偿容量选择法，另一种是多负荷就地补偿容量选择法。
表1 经验系数表
就单负荷就地补偿容量选择法来看，主要对经验系数进行确认，然后对功率因数进行相应的提升。例如将电机的容量、级别作为依据，以此对经验系数表进行查询，从而确认相应的经验系数，使低压电网中的功率因数得到约0.96大小的提升。也可以通过实验的方式确定适当的补偿值，从而使功率因数得到有效提升，但是实验法对测试人员的专业素质要求较高，因此应用起来相对比较麻烦，在实际应用中仍然以确定经验系数为主，如表1所示。
就多负荷就地补偿容量选择法来看，主要对无功补偿前的功率因数和无功补偿后的功率因数进行计算，然后对无功补偿的适合量进行确认。这种补偿选择方法相比较其他方式更加简便，而且具有更好的补偿效果，但是不适用于负载变化较大的低压电网，在负载较大的情况下，可以对自动投切补偿装置进行有效利用，从而实现自动化的补偿调节。
3.3无功补偿技术的优势
就利用无功补偿的优势来看，不仅能够降低低压电网中电能的损耗量，还能够保障电力系统的安全稳定运行，从而满足社会的用电需求，增强电力企业的经济效益。一般低压电网中安装较多的电力设备，因此会产生数值较大的无功功率，而低压电网的功率因数一般约为0.75，在利用无功补偿技术后，低压电网中的功率因数会达到约0.95，直接消除低压电网中将近50%的无功功率，从而使电力企业的经济效益得到显著的提升。另外，利用无功补偿技术对激发电力设备潜能具有重要意义，例如电力变压器在得到无功补偿后，就能够选择更低的容量，从而使电力企业的设备资金得到有效节约，并且增强用电高峰时期低压电网的负荷能力。
4结论
综上所述，针对无功补偿技术对低压电网功率因数影响的探究是非常必要的。近年来电力行业的发展水平不断提升，社会的用电量也逐年增加，因此低压电网面临较大的输配电压力。为了保证供电质量，必须对电力补偿技术进行有效应用，从而提升低压电网的功率因数，避免电力资源的浪费，同时为电力企业带来更大的经济效益。希望本文能够为研究无功补偿技术的相关人员提供参考。
参考文献
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[2]林大鹏，无功补偿技术对低压电网功率因数的影响[J].科技资讯，2015，13(36):98+100.
[3]王向臣，徐宏全.电网无功补偿实用技术[M].北京:中国水利水电出版社，2009.
论文作者:杨冉,王小鹏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第1期
论文发表时间:2019/6/26
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