摘要：近年来，无功功率对供电系统的影响非常严重，是制约供电企业顺利发展的不利因素。为了尽快解决无功功率的影响问题，我国相关电力研究部门针对无功功率补偿技术进行了研究，结合先进的科学技术研发出性能极高的无功功率补偿设备。下面对无功补偿的运行原理进行简单介绍，并针对无功功率对电力工程配电网的影响进行有效分析，最后对电力工程配电网无功功率补偿的应用进一步研究。
关键词：供配电系统；无功补偿；应用
一、无功功率补偿的意义
（一）无功功率补偿技术的含义
无功功率补偿其本质意义就是在供配电系统当中提高电网功率因数，同时，在一定程度上降低电能的损耗、提高供电的质量。在我国很多小型的电力系统当中，无功功率补偿技术的使用，能调整其三相不平衡的电流；而在我国较大型的电力系统中，无功功率补偿技术的使用能起到调整电网电压、提高电网运行的可靠性的作用。
（二）无功补偿的工作原理
电力系统的供电功率可以分为两种，有功功率和无功功率。进行无功补偿的方式主要是通过安装无功补偿的装置来实现的，其实现降低无功功率的原理主要就是通过所装置的设备与电路中的用电设备以及配电变压器相互抵消无功功率。它主要的目的就是使容性功率负荷装置与感性功率负荷装置连接在同一电路上，使能量能够在不同的负荷中进行交换，从而使得容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷需要的无功功率。
二、无功功率对电力工程配电网的影响
无功功率对电力工程的影响其具体主要表现为以下几点：（1）无功功率影响了电力工程配电网的供电能力；（2）无功功率在一定的程度上降低了发电设备中的功率输出能力；（3）较大的无功功率使得电力工程配电网的损耗也较大；（4）无功功率在一定程度上会对发电机有功功率产生影响，使其运转功率因数降低，从而影响了电力用户的正常使用。就此我们可以看出，在电力工程配电网中进行无功补偿是十分重要的。
三、无功率补偿方式在配电系统中应用分析
（一）使用技术手段对无功功率补偿的容量进行确定
目前对无功功率补偿的容量确定有四种方式：第一种是根据配电网的电压参数确定，此种方法比较适用于电网终端的用户变电站、枢纽变电站，能够起到调节电压的作用；第二种是对供电线路的损耗情况进行分析与计算，得出无功功率补偿的容量，利用这种方法可以清楚地了解到线路损耗与无功功率补偿容量之间存在的关联；第三种是结合电力工程配电网的配电数据分析进行无功功率补偿容量确定，电网数据分析要结合实际运行状况以及需要进行综合分析，以满足用户用电需求、电能运行稳定为考虑原则；第四种是根据变压器实际运行所需容量进行科学分析，以满足变压器良好运行条件进行无功补偿容量确定，以达到合理补偿，使得电力系统稳定运行的目的。
（二）无功功率补偿手段
无功功率补偿手段主要有五种：其一，配电变压器实施无功功率补偿，利用安装与低压母线相吻合的电容器，借助无功功率经济分析法来控制无功功率的影响；其二，借助配电线路进行无功功率补偿，在实施过程中需要注意补偿点的设置问题，通常是在配电线路主干上，安装相应大容量的电容器，此种安装法维修难度大，因此需要对其进行封闭包裹防止自然损害；其三，实施集中补偿，这种方法比较适用于安装匹配容量的电容器，可以有效提高供电线路功率因数。而需要注意的是，用户对电能的需要主要是通过变电站母线以下的分线路输送，而分线路中仍有无功功率的存在，所以此种无功功率补偿手段并不能完全替代配电网无功功率补偿，只能解决一部分的功率损耗问题；其四，低压线路集中补偿，这种方法是将无功功率补偿设备安装在低压主干线路上，其中要对自动投切设备的使用有效控制，进而达到低压线路无功功率补偿效果；最后，随机补偿，无功功率补偿设备与电动机放在同处，进而实现随机性的补偿效果。
（三）无功功率补偿设备
就目前我国无功功率补偿设备应用情况来看，常用的补偿装置有三种：第一，低压电网的无偿功率补偿装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种补偿装置在我国应用最广泛，从使用情况来说，这种装置应该安装在配电网络中的低压一端或者低压电动机的旁边，这种方式能够在电动机启动、停止时进行同步的无功功率补偿；第二，中压电网无功功率补偿装置。例如，干式自愈性的并联电容器，这种装置主要使用金属性质的薄膜进行卷制，然后引出导线，设备的外部采用树脂封装的方式，从而对空气进行绝缘；第三，高压电网的无功功率补偿装置。例如，高压并联式的电容器，一般来说，这种装置安装在高压变电站主变压器的一端上，这样能够有效的降低主变压器的无功功率损耗，可以在很大程度上提高电力工程配电网络中的输送点功率因数，也能够有效的提高输送电能的质量。
四、案例分析
（一）案例背景
山东某特种材料有限公司是一家生产特种导电材料的企业，现有2000 kVA变压器1台，主要为生产车间KGPS型中频感应加热炉负载设备供电。中频感应加热炉为大型谐波源，在整流过程中产生相当含量高次谐波，造成电压、电流产生波形畸变，普通的补偿电容器无法使用，造成电能质量严重恶化，降低设备使用寿命，给系统安全运行带来隐患。由于功率因数低下，导致变压器及线路谐波附加损耗严重，电力力调电费（无功罚款）突出等情况出现，严重增加了生产成本，给企业造成巨大的经济损失。
根据现场测量，该企业2000kVA 变压器的功率因数最高在0.772，由于功率因数低于国家标准，产生电力力调电费：根据国家2016年《最新功率因数调整电费管理办法》规定：以功率因数0.90为标准值的企业电力用户，在功率因数0.772时，月电费增加6.5 %。按照山东某特种材料有限公司电气设备运行工况，每月产生的力调电费在15000元-29500元左右，单月最高达到29513元，企业负担加重。为避免电力力调电费出现，同时降低变压器及线路无功损耗和供用电设备电气故障率，提高电能利用效率、稳定并提升变压器及负载侧电压，保障中频加热加工生产线及变压器设备安全运行，因此必须在变压器的低压侧实施滤波补偿措施。
（二）功率因数检测
对该企业KGPS系列中频感应加热炉设备进行现场监测，通过检测设备然后对取得的数据进行分析，制定相应的治理方案。
谐波特征：中频感应加热炉是一种把三相工频交流电通过可控硅整流变成脉动的直流电，再通过可控硅逆变，向炉体输出1kHZ左右的交流[称中频]电能；中频电流通过炉体线圈时，把电能转换成磁场形式的磁能，也就是在炉体内产生交变磁场；当炉体内有导磁性物料时，会在物料内部感应出涡流，这个涡流会使物料很快升温，将磁能转换成热能，从而最终完成电能和热能的转换。
（三）低压无功补偿改造方案
考虑到中频感应加热炉设备和交流电机等生产设备共用电网，设计方案时一并考虑解决，既提高中频感应加热炉设备和交流电机生产设备功率因数，又对中频感应透热炉设备进行谐波抑制。针对普通无功补偿设备在谐波环境下无法正常投运现状（即使强行投运，也会导致无功补偿装置烧保险、继电器烧坏及电容器容量衰减、漏油、击穿甚至爆炸等损坏情况出现）。选用KLT-2100型智能式低压滤波电力电容器，这样就能实现谐波场所下的无功补偿装置的可靠运行，并能滤除部分谐波。
整流变压器补偿总容量及其配置：根据主变低压侧为0.4 kV/AC电压背景，按现有有效负载有功容量及补偿前平均功率因数和补偿后目标功率因数为0.93以上的要求，来确定主变系统无功功率补偿的总容量。
五、结论
总而言之，电力工程配电网在运行的过程中，随着无功电流存在的普遍性，其带来的影响不仅是电网中线路的损耗，更严重的是会影响到供电的质量从而影响到电网稳定运行，同时也给电力用户造成了严重的影响和损失。因此，如何有效的对无功功率进行补偿，是首要关注的问题，只有加强了电力工程配电网的无功功率补偿，才能降低电网线路的损耗，给电力用户提供更加可靠稳定的供电网络。
参考文献
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论文作者:胡小军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
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