（上海证大物业管理有限公司，上海200020）
摘要：现今社会经济高速发展，必然要投入越来越多的用电配套，而许多设备均是根据电磁感应原理工作的，如配电变压器、电动机等，它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的“无功”并不是“无用”的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已；无功功率单位为乏（Var）。电力系统中常见的用电设备如异步电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。如果由发电企业直接向用户提供所需的大量无功功率，会导致输电线路及变压器因输送大量无功功率而造成大量的电能损耗，这是不经济的。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
关键词：无功补偿作用；方式；智能化补偿趋势
前言
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，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。
居民生活和楼宇用电在五、六十年代仅仅是指照明用电，而且照明灯具基本上都是白炽灯，功率因数接近1。但自改革开放以来，在照明用电上推广荧光灯和节能灯，这些灯具的自然功率因数仅0.6左右；特别严重的是家用电器迅速普及，绝大多数家用电器的功率因数一般在0.7左右；只有电热水器属于电阻负荷，功率因数比较高。节能灯虽然可以节约有功电力和电量，但节能灯消耗了大量无功电力和无功电量，在推广节能灯时，只讲节约有功，不讲多消耗无功，不采取补偿措施是不妥当的。由于居民生活和楼宇用电中大量使用家用器，用电量的比重急剧增长，仅居民生活用电占总用电量的比重已经达到12%，如果包括商业、宾馆、写字楼等楼宇用电，估计用电比重可达30%左右。这么大的用电量的功率因数如果严重偏低，对电力部门的经济发供电的影响是很大的。同时对企业的运营管理的成本无形中提高了，供电的质量明显下降，而随着大量电子设备的投入运用，无功补偿对节约资金、降低系统能耗、平衡三相负载、稳定电压和提高供电质量具有不可替代的作用。因此，对电网进行无功补偿势在必行，无功补偿装置的投入已经成为各国电力部门在电力建设中的共同举措。
现今工业比较发达的国家对电网的功率因数要求都很高，在国外，衡量配电网性能好坏的主要标准之一就是电网是否安装了户外无功补偿装置，日本配电网络系统的户外无功补偿装置的自动投切率已经达到了86.4%；在美国等欧美国家，许多城市道路旁的电线杆上装有并联电容器组，并采用自动装置控制。国内主要采用变电站集中补偿方式和就地补偿方式。近两年快速增加的电力负荷使全国十几个地区的电力供应都出现了不同程度的缺口。为了缓解这一问题，部分地区只能暂时用限电拉闸的方式解决。而限电拉闸这个方法不是长远之计，必须想出更合理有效的解决方案，那就是安装适当容量的无功补偿装置。
无功功率补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换。这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿。
1无功补偿的主要作用
1.1补偿无功功率，提高功率因数
系统中大部分为感性负载，为使其正常运行，必须供应它们建立磁场所需的能量，这就出现了电源与负载之间的能量交换，表现为电源要向负载供应无功功率，如对感性负载并联容性设备，让它们之间就地进行一部分能量交换，便能减少电源与负载之间的能量交换，即减少电源供应的无功功率，从而提高了功率因数。
1.2提高设备出力
由于有功功率P=Scosφ，当设备的视在功率S一定时，如果功率因数cosφ提高，上式中的P也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。
1.3降低功率损耗和电能损失
在三相交流电路中，功率损耗ΔP的计算公式如下：
由上式可见，当功率因数提高后，将使功率损失大大下降，因而降低了线路和变压器的电能损失。
1.4改善内部供电质量
在线路中电压损失ΔU的计算式如下：
由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失△U也就减少了。
配电网建设在20世纪60～90年代较多，广泛采用大树干、多分支、单项辐射型供电方式。这些电力线路的运行特点是：供电半径长，负荷率低，无功消耗多，功率因数低，线路的损失高，末端电压质量差。
在经过近几年大规模的建设和改造，电网的健康水平有了明显提高的同时，也安装了一些的无功补偿装置。这些装置大都采用自动投切，但往往由于电容器配置不合理，电容器分组少，单台容量太大，经常是投一级达不到要求的功率因数，再投一级又会因超过功率因数定值而投不上，达不到提高功率因数的目的。
目前，无功补偿均以变电所高压集中补偿和10KV线路补偿为主，固定补偿居多数，虽然功率因数得以改善，但降损节能效果并不明显，"重功率因数，轻线损"的问题比较突出，两者应当兼顾。因此，应以降低线损为中心目标，根据电网特点调整无功的补偿结构，提高电网的无功经济当量和经济运行水平。
电网的无功负荷中线路无功负荷所占比例较小，而配变的无功负荷和用电设备的无功负荷为电网无功负荷的主要组成部分。其中配变的无功负荷基本固定，属于电网无功负荷中的基荷(基本负荷)，用电设备的无功负荷属于电网无功负荷中的峰荷(高峰负荷)。而随着电网节能系列配变的应用，配变的无功负荷所占比重将日益减少，今后电网无功负荷的重点将主要放在低压侧用电设备上，无功补偿的重点亦是。
2无功补偿的目的
是提高电网运行经济性，降低电网的电能损耗，提高供电质量。降低电网的电能损耗要从电网建设和运行管理两方面着手。主要从以下几点进行改进：
2.1加强电网结构
增加线路回路或增设变压器，采用高效节能变压器。对于由于导线截面小导致电压损耗和线路损耗大的线路，在不能升压的情况下，可以更换截面较大的导线，或加装复导线来增大线路的输送容量，同时达到降低线损的目的。有时还可以架设第二回线路，或对一部分电网进行改造。这种方法是全国电网改造中常采取的措施之一。
2.2装设无功补偿设备
加装无功补偿设备，在负荷的有功功率保持不变的条件下，提高负荷的功率因数，减少线路和变压器的损耗。
2.3提高电网的电压等级
如把6KV的电网升压为10KV，把35KV的电网升压为110KV等。这种方法对降低电能损耗比较明显，但投资也明显增加。采用该方法时，应当通过技术经济比较。
2.4提高电网运行电压水平
在无功功率充足的地方，加装可以升高电网运行电压水平的设备，如调压变压器。因为电力网运行时，线路和变压器等电气设备的绝缘所允许的最高工作电压，一般允许不超过额定电压的10%。电网运行时，应尽量提高运行电压水平，以降低功率损耗。但必须注意，在系统中无功功率供应紧张时，用调整变压器分接头来提高电力网电压的办法，将使负荷的无功功率损耗增加。
2.5改变电网的接线方式
及时改进线路的迂回、倒送、防止卡脖子等，以最有利的接线方式参加运行。在有条件的地方，可将开式网改为闭式网，在辐射形电力网中，按有功功率损耗最少条件求得的各点把网络分割。
2.6变压器的经济运行
为了提高供电的可靠性和适应负荷的需要，通常在新建的变电所内安装两台或以上同容量同型号的变压器并联运行。当一台发生故障或检修时，另一台或其余的变压器保持供电。在轻载时，如并联运行的变压器台数不变，则绕组中电阻损耗很小，但铁芯损耗所占比例较大。这时在不使部分变压器过负荷的情况下，可以切除一部分变压器，减少变压器的总损耗。
2.7合理安排运行维护与检修
例如，在检修期间应尽量减少停电的输电线路条数，如采用线路的分相检修、带电检修、快速检修等，既提高了供电的可靠性，也提高了电网运行的经济性。定期清扫线路、变压器、断路器等的绝缘子和绝缘套管，减少由于带电设备绝缘不良的漏电损耗。
3无功补偿容量的计算方式
补偿容量的确定可以根据负荷的最大功率、补偿前的功率因数及要求补偿后达到的功率因数，用下式计算确定：
Q =α*P*（tanφ1—tanφ2）
式中：Q —所需补偿的总无功功率，kvar；
α—平均负荷系数，取0.7～0.8；
P —用户最大负荷，KW；
tanφ1—补偿前平均功率因数角
tanφ2—补偿后平均功率因数角
或 Q =α*P*q
Q —补偿率，kvar/KW（可从附表中查取）
附表：每KW负荷所需无功补偿率值查取表
3结语
电网的经济运行是一项综合的技术管理工作，必须加强领导，调动各方面积极性。无功补偿是电网经济运行、节能降耗的重要措施。随着科技的高速发展，智能低压动态无功补偿技术层出不穷， 电力电子技术、智能控制技术和信息通信技术的不断发展，带动了许多电力新技术、新设备的不断出现，近年来随着城乡电网改造的进行，智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛应用，它集低压无功补偿、综合配电监测、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多种功能于一身；同时还充分考虑了与配电动态化系统的结合。近几年稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。主要是针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大、负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。由此可见智能化无功补偿技术将是我们面临的下一个关键课题。
论文作者:万斌
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年12月下
论文发表时间:2016/9/20
标签：电网论文; 负荷论文; 功率因数论文; 功率论文; 变压器论文; 线路论文; 设备论文; 《建筑建材装饰》2015年12月下论文;