摘要：无功补偿技术的应用和发展对电力系统的安全稳定运行及电能质量的提高有十分重要的意义。
关键词：电网；无功功率补偿；研究
引言
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性电抗所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。在电网中各级受电装置实行无功补偿，加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗减少，功率因数提高，使用户降低用电成本，还可以改善电能质量，提高电网供电能力，因而在电网中实行无功补偿是十分必要的。
1无功补偿控制器的选择
1.1无功功率电流型控制器
无功功率电流型控制器解决了在重负荷情况下失真的缺陷。该控制器是智能的装置，自适应能力很强，能够增强配电网的安全性，而且检测及补偿效果很好。
1.2功率因数型控制器
功率因数型控制器能够保证电网运行的稳定和无功补偿的优化，该型能够根据现场具体的电网实时参数，把线路调整到较好的状态。但这种补偿方式在线路重载情况下会补偿不足，因此在重负荷状态的配电网线路不建议采用该无功补偿方式。
1.3补偿型控制器
该型补偿控制器能够与触发脉冲形成电路实时运行，该控制器抗干扰能力较强，运算速度比较快，能够很好的完成线路无功补偿。这种控制器具有静态无功型的特点因此这类控制器也属基于无功功率型。
2实行无功补偿，提高功率因数的作用
2.1无功补偿改善电能质量
电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。负荷（P+JQ）电压损失△U简化计算如下：
△U=（PR+QX）/U（2）
式中：U－线路额定电压，kV
P－输送的有功功率，kW
Q－输送的无功功率，kvar
R—线路电阻，Ω
X—线路电抗，Ω
安装补偿设备容量Qc后，线路电压降为△U1，计算如下：
△U1=［PR+（Q—Qc）X］/U（3）
很明显，△U1＜△U，即安装补偿电容后电压损失减少了。由式（2）、（3）可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下：
△U—△U1=QcX/U（4）
由于越靠近末端，线路的电抗X越大，因此从（4）中可以看出，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
2.2无功补偿降低电能损耗
安装无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿设备后功率因数由cosφ提高到cosφ1，因为P=UIcosφ，负荷电流I与cosφ成反比，又由于P=I2R，线路的有功损失与电流I的平方成正比．当cosφ升高，负荷电流I降低，即电流I降低，线路有功损耗就成倍降低．反之当负荷的功率因数从1降低到cosφ时，电网元件中功率损耗将增加的百分数为△PL%，计算如下：
△PL%=（1/cos2φ—1）•100%（5）
2.3无功补偿挖掘发供电设备潜力
1）在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可多送的有功功率△P计算如下：
△P=P1—P=S（cosφ1—cosφ）（6）
2）如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的配变容量也相应减少△S计算如下：
△S=S—S1=P（1/cosφ—1/cosφ1）（7）
可以减少供电设备容量占原容量的百分比为△S/S计算如下：
△S/S=（cosφ1—cosφ）/cosφ1=1—cosφ/cosφ1（8）
3）安装无功补偿设备，可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后，使无功负荷降低，发电机就可少发无功，多发有功。
2.4无功补偿减少用户电费支出
供电企业根据广电集团广电第［2003］138号《关于功率因数调整电费问题的通知》，执行两步制电价的力率调整收费标准。“对160kVA以上的高压供电工业用户按功率因数0．9考核调整电费，若用户功率因数cosφ=0．9时，不奖不惩，当cosφ＞0．9时给予奖励，当cosφ＜0．9时给予罚款。有了上述规定，变压器无功电量就有参照，按力率调整费规定扣取总电费的一定比例。如当月无功电量与上月对照没有行度时，力率调整费按电量电费加容量电费总数的10%扣取；当月无功电量与有功电量相等时，力率调整费按电量电费加容量电费总数的9．5%扣取，当月无功电量超过有功电量时，用户力率调整费按下例计算。
3无功补偿的一般方法
3.1高、中压配电网无功补偿的方式
3.1.1配电线路补偿
配线路无功补偿是指安装电容器在线路杆塔上面的无功补偿方式。该方式主要补偿线路需要的无功量，该补偿点不宜过多；控制方式简单，补偿容量也不大，一般不用分组投切控制；保护也从简，可采用熔断器和避雷器保护。该种方式优点是具有投资少、一般用于功率因数低的重载长线路。但存在快速适应性差，补偿不够的缺点。
3.1.2变电站补偿
变电站补偿一般是在变电站低压侧进行集中补偿，补偿装置主要有并联电容器、静止补偿器等，补偿容量为主变容量的10~30%，能够补偿变电站主变和高压输电线路的无功损耗，改善电网的功率因数，提高系统终端变电站的母线电压，该补偿装置接在变电站10kV母线侧，优点是管理容易、维护方便，缺点是该补偿方式对10kV配电网无降损作用。
3.1.3跟踪补偿
是指将低压电容器组补偿在用户配电变压器低压侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置的补偿方式。这种补偿方式，相似于随器补偿的作用，主要在100kVA及以上的专用配变用户。其有能够跟踪无功功率负荷的变化的优点，运行方式灵活，其缺点是自动投切装置操作复杂，投资高，且如其中元件损坏，则可导致电容器无法投切。该补偿适用于大容量大负荷的配电变压器。
3.2低压配电网的无功补偿方式
在低压配电网中无功补偿常用的方式包括：集中补偿、就地补偿、分组补偿等。加装无功补偿设备，低压配电网无功补偿技术较容易见效，通过低压补偿后可使其低压线路功率因数提高，功率消耗减小，挖掘设备输送功率的潜力。
4无功补偿技术的发展
4.110kV直挂式SVCI习组
随着大电网大容量输电工程的建设，对无功容量需求不断增加通过研制110kV直挂式SVC阀组，可以不需要变压器直接将SVC接入高压交流输电系统低压110kV侧，满足大容量无功补偿的需求，同时也减小了设备的占地面积110kV直挂式SVC阀组中关键技术正逐渐被攻克，这将成为高电压、大容量的SVC装置研究新的里程碑。
4.2统一潮流控制器（UPFC）
统一潮流控制器（UPFC）是当今世界上电力电子技术应用的制高点，作为第三代FACTS设备代表，是迄今为比功能最全面的FACTS装置，包括了电压调节、串联补偿和移相等能力，可以有效解决功率输送不平衡问题、提升电网潮流输送能力，同时对于优化系统的运行、提高系统的暂态稳定、阻尼系统的振荡具有显著的作用，应用前景广阔。
结语
总之，在以后的供电设计中要合理选择电网补偿装置，努力提高电压合格率，减少电网线损，为广大用电用户提供高质量的电源。在用电过程中，要合理选择电网无功补偿方式及参数，在提高电压合格率的情况下，努力减少电网线损，从管理技术上创造效益，使电网质量得到不断优化和提高。
参考文献：
[1]朱武平.低压无功补偿装置的合理选择[J].科技风，2011（5）.
[2]胡国富.自愈式低压并联电力电容器防爆结构与可靠性研究[J].电力电容器与无功补偿，2016（18）
论文作者:王蜀宁
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/17
标签：电网论文; 功率论文; 功率因数论文; 线路论文; 控制器论文; 电压论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第28期论文;