摘要：随着农村电网进一步完善，工农业生产用电规模不断扩大，用电量的日益增长和用电结构的变化，电力系统无功是否合理的分布直接影响着电力系统的安全和稳定，与经济效益紧密相关。一方面，无功不足将导致系统电压降低，用电设备不能合理使用，甚至会引发电压崩溃等一系列事故；另一方面，无功过剩也会导致系统电压质量恶化，危害系统和设备的安全，而且过多的无功备用也会浪费不必要的投资。因此，无功问题在电力系统日益受到关注。
关键词：农村电网 无功补偿 网损 电压质量
一、无功补偿对电网的影响
（一）无功补偿对改善电压质量的影响
电网的无功容量不足，往往会造成负荷端的供电电压过低，影响用户的正常生产和生活用电；反之，如无功容量过剩，则会造成电网的运行电压过高，电网电压波动率过大，也会造成不良影响。因此，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，愈靠近线路末端装设无功补偿设备的升压效果愈好。部分农业灌溉用户因地处较远，10KV供电距离达25公里以上，远远超过正常供电半径，造成用电电压严重偏低，电机无法正常工作，制约了农业灌溉，影响了农业生产。为解决这一问题，供电部门组织技术力量进行论证，确定了在10KV线路末端分段安装适当数量的无功补偿装置，同时，低压侧采取就地补偿的办法，在电动机起动装置上安装0.4KV低压电容补偿。
（二）无功补偿对降低电能损耗的影响
电网中的电动机、变压器等感性负荷，需要向系统吸收无功功率，从而造成系统功率因数降低。而安装无功补偿设备的目的，是为了降低电网中传输和分配功率造成的电能损耗，以达到节约电能的目的。如输送功率P为定值时，加装无功补偿设备后的功率因数由COSФ提高到COSΦ′，安装补偿设备减少的线路有功功率损失可由式ΔPL－ΔPL'＝P2/U2×R（1/cos2φ－1/cos2φ'）算出。由上式可以看出，提高功率因数可以大大降低电能损耗，当功率因数由0.6提高到0.8时，电能损耗将近下降一半。（3）无功补偿对提高发供电设备的出力方面的影响。第一，在原变电和配电设备容量不变的情况下，由于提高功率因数，可以少送无功功率，因此可以相应地多送有功功率，可以多送的有功功率ΔP可由式ΔP＝P′－P=S（COSΦ′－COSΦ）算出。第二，如需要输送的有功功率P不变，则由于需要输送的无功功率Q减少，因此，所需要的变配电设备的容量S也会相应减少。这样不但可挖掘现有变配电设备的潜力，提高设备利用率，还可以减少用户支付给电力部门的变损费用。
二、农网无功补偿原则
按照我国农网无功补偿的原则，确定补偿方案时应综合考虑无功补偿装置的最优化布局和各补偿方案的经济性，具体包括以下几方面。
（一）为减少因无功功率流动引起的网损，充分利用该区域电网的无功补偿设备，应遵循无功就地平衡的原则，并将该区域无功平衡与分区、县、站的无功平衡综合考虑。
（二）对于35 kV及以下电压等级线损较大的农网，无功补偿时应以降低网损为主，同时兼顾调压。
（三）以分散补偿为主，并与集中补偿并存。应对配电网进行逐级补偿，既要在配电线路处进行分散补偿且配电变压器低压侧及用户处有就地补偿装置，同时也要求在变电站配置集中补偿设备。
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三、农网无功补偿的方式
依照以上原则，农网无功补偿方式可分为：变电站集中补偿、低压集中补偿、线路补偿、随机补偿和随器补偿。
（一）变电站集中补偿
目前在农网中，县级电网的普通客户基本采用该补偿方式。在变电站10 kV（6 kV）母线上集中装设无功补偿装置，用于补偿高压输电线路和变电站主变无功损耗，提高终端变压器线路电压、改善功率因数。集中补偿装置主要有：并联电容器、同步调相机和静态补偿装置。该补偿方式利于补偿设备管理及维护，但对10 kV农村配电网降损效果不佳。
（二）低压集中补偿
在配电变压器0.4 kV低压母线处装设多组电容器进行集中补偿，主要用于补偿变压器出线及农网无功损耗，对减少配电线路的电能损耗作用不大。固定补偿容量用于补偿用户本身的基础无功负荷，可随设备补偿；投切容量用于补偿无功峰荷，补偿容量可根据无功负荷情况进行投切，如：时间段、无功负荷大小及功率因数等。为避免农网变压器空载或轻载运行时无功过补偿，低压集中补偿容量不宜过大。对于大容量用户，在受单台电动机补偿容量或投运时间的限制时，相较于随器、随机补偿，跟踪补偿无需调整补偿额度，仅通过调整各电容器组的投切时间段即可达到较好的补偿效果。跟踪补偿可跟踪无功负荷变化进行投切，运行方式简单灵活，运维工作量较小，但跟踪补偿所需的自动投切装置功能较复杂，投资也较随机、随器补偿的控制保护装置要大。
（三）线路补偿
这种补偿方式在农网应用较多，通过在线路杆塔上装设并联电容器，为路径长、功率因数低、负荷重的线路和公用变压器提供无功补偿。线路补偿装置一般在距离出线变电站较远距离处安装，受安装环境影响较大，不宜设置过多的线路补偿点；线路补偿装置相关控制设备成本高，不宜采用分组投切控制；补偿容量应适中，不应出现过补或欠补；保护装置应尽可能简单，可采用避雷器作过电流保护、熔断器作过电压保护。
（四）随机补偿
是将无功补偿装置直接并联在用电设备上以补偿无功需求，如：机械负荷、电动机等。随机补偿可减少电压损失，保证电压水平；改善用电设备启动和运行条件；减少线路损耗，增加电能供应，提升电网设备利用率。但随机补偿建设费用需企业自行承担，目前在农网应用及效果差强人意。
（五）随器补偿
是在需补偿的配电变压器低压侧装设分散补偿装置，对该变压器空载损耗和漏磁进行补偿，实现无功就地平衡，可改善电压质量、降低损耗、提高用户功率因数，是变压器目前最常见的补偿方式。由于农村每日、每月负荷波动较大，一般采用微机跟踪负荷变化并投切电容器进行补偿。由于农网中配电变压器数量多且位置分散，进行随器补偿投资及运维费用较大。
结语
总之，优化无功补偿配置方法不仅能改善农网功率因数和电压质量，而且可以使无功负荷就地平衡，提高农网的经济运行水平，同时降低电费支出，减轻工农业生产的负担，所以进行无功补偿是利国利民的好事。
参考文献
[1]罗书克，张元敏.低压配用电系统两级无功补偿控制研究[J].电力系统保护与控制，2014，42（16）.
[2]张素文，李勤.采用分段补偿提高农网无功管理效益的探索[J].农村电工，2014（5）.
论文作者:魏祥雷,谢京兵,陈斌杰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/7
标签：电压论文; 功率因数论文; 电网论文; 农网论文; 线路论文; 设备论文; 变压器论文; 《基层建设》2017年第19期论文;