关键词：无功补偿；低压电网；应用与研究
无功功率并不是不做功，它实际上有很大的用处。它实际上是线圈电感性磁场贮能与电容器电容性电场贮能。在交流电系统中，无功功率就保持平衡。由于用户大多是电动机，变压器等电感生负荷，必须用容性功率来平衡它。所以，无功补偿常用并联电容器。据统计，在电网损耗中，10%的损耗为有功功率，而30%~50%的损耗为无功功率。因此，需要把无功补偿纳入到电网规划中，而采用采用无功补偿节能技术，既可以深入挖掘电网潜力又可以提高电能质量。
1低压电网无功补偿的原理与应用优势分析
1.1低压电网无功补偿原理
非线性电力设备基于电磁感应原理在低压电网中运行，在能量转换的过程中建立交变磁场、生成感性负荷，在一个周期内完成功率的吸收与释放。在此过程中，电源能量依靠无功功率的形式进行电能转化，在负荷与电源间做周期性往复转换运动。当电流在配电网中对电感元件做功时，将会导致电流比电压超前90℃；当其对电容元件做功时，将会使电流较电压滞后90℃，导致电流与电压出现不同相。在同一电路内，电感电流与电容电流的相位相差180℃，倘若选取无功补偿装置安装在电磁元件电路中，可以促使两种电流相互抵消，使电流、电压矢量夹角显著减小，从而有效优化电网做功性能。但需要注意的是，在运用无功补偿技术时需克服以下三项问题：①电网容量不足问题，在用电高峰期极易产生有功负荷、无功负荷缺额情况，造成局部电压不稳，影响电网整体运行效果；②技术与设备的缺陷，例如在含有真空断路器的线路中，在合闸时易产生瞬时过高电压，无法起到无功补偿作用；③单一化配置模式，难以结合负荷特性选取适合配置方法，对此还需进行控制设备、保护设备的合理选择，以此提高设备利用率。
1.2应用优势分析
1.2.1强化电力供应
倘若在低压电网运行过程中出现电容量不足问题，将加剧电压的不稳定性，引发输电线路、电力设备过热现象，影响到电网的正常运行与供电质量。通过选取无功补偿电容器安装在输电线路中，可以有效释放供电容量，满足低压电网的电力供应需求。在低压电网中有功功率保持不变的情况下，倘若功率因数提升，则负荷电流将趋于下降，此时在经由电力设备向负荷传送功率时将扩大设备的功率储备情况，以此适应电力负荷的增长需求；在低压电网处于过载状态下时，倘若功率因数提升，则输送无功功率将减小，有效解决低压电网的过载问题。基于此，将无功补偿技术应用于低压电网中可以有效减小电力设备容量，节约电网运行成本与电能消耗，促使电力企业的运营成本得以大幅缩减。
1.2.2增加企业效益
一方面，在电力系统中平均功率因数约为0.7~0.85，无功功率在有功功率消耗中占比约为60%~90%，当功率因数增至0.95时，无功消耗占比将降至30%，因此有助于减少无功功率输入、节约电费支出，增加供电企业的经济效益。另一方面，在有功功率保持固定值不变的情况下，当功率因数增加时，低压电网的负荷电流将随之而减少，电网中的变压器、导线等设备的功率储备将得到提升，以此满足负荷增长需求。采用无功补偿技术既有助于节约电网运行初次投资费用，同时还能够节约后期运行电费，促使设备利用率得到显著提升。
2无功补偿方式
低压无功补偿的目标是实现无功的就地平衡，通常采用地方式有三种：分散补偿、集中补偿、就地补偿。集中补偿一般在主变、配电站，但其补偿线路及变配电站的无功需求，还可以补充就地补偿和分散补偿不够差的无功功率。分散补偿一般配电室室进行，补偿容量根据用电负荷情况大小而算出来的。就地补偿是对大容量的个别负载进行的，在负载附近进行补偿，可以最大的减少电力能源的损耗。这三种补偿方式，以就地补偿效果最好，缺点是其投入大，补偿设备使用率不高，有浪费嫌疑。在一般情况下三种方式配合使用，可以将供配电系统的无功补偿到合理的程度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3无功补偿技术在低压电网中的具体应用要点探讨
3.1选取适宜无功补偿方法
在选用无功补偿技术进行设备配置时，需遵循以下五项原则：①保障全网与局部无功功率的平衡，降低电能损耗影响；②推进供电方、用电方的双重补偿机制建设，实现无功就地平衡，降低系统中无功功率的输送；③坚持高低压补偿的有机结合，侧重于实行低压补偿模式；④集分散补偿与集中补偿于一体，最大限度降低无功损失；⑤着重降低线损，减少无功损耗，进而实现对电压的调节与保护作用。当前常用的无功补偿技术主要体现为以下三种类型：①随机补偿方法，利用并接方式连接低压电容器组与电动机，选取控制保护装置与电机进行同时投切，可有效补偿电动机的无功消耗，起到对无功负荷的限制作用。②随器补偿方法，利用低压保险将低压电容器接在变压器二次侧位置，用于补偿变压器空载下的无功负荷，改善供电损耗问题，节约电费成本支出。③跟踪补偿方法，选取无功补偿投切装置起到控制与保护功能，将电容器组接入0.4kV母线上，用于补偿100kVA以上的专用配变用户，能够收获较为理想的补偿效果。
3.2电容器
电容器应用时要求有保护装置，如内熔丝，外熔断器，继电器等。对于有涌流的场合，选0.1%~1%的电抗器。对于有谐波的场合，如有5次及以上的谐波，取4.5%～6%的电抗器；当有3%及以上的谐波时，要用12%电抗器。电抗器的额定电流不应小于所加连接的电容器组的额定电流，其允许的过电流值不应小于电容器组的最大过电流值。电容器就满足在45℃环境温度下长期运行。温度高，将导致电容器在高温下发热，从而膨胀、漏液。电容器一般在1.1UN条件下能长期运行。但如超过1.15UN，运行时间不超过30分钟。如在电压不稳定的场合，就选取电压等级高的，如原先选用0.4kV的可改选为0.45kV的。这样可以延长电容器的寿命。电容器一般要求有内装的放电电阻。这样可以不受安装地点的限制而能可靠迅速地放电。电容器在实际投切时，一般采用分级分组投切。补偿级数越高，补偿的精度越高，但随着补偿级数的增加，装置的成本会大幅度提高，而且装置外箱也会变大。
3.3投切开关的选型
电容器在投入系统的时候，会有一个无穷大的电流在极短的时间内，流入电容器中并将电容器的电压充电到与供电电压相等。这个把电容器投入时伴随的这个大电流我们通常把它叫做“涌流”，这个涌流不仅会对系统会造成不良的影响，还会对电容器造成不利影响。因此，我们希望限制这个涌流，其中的办法就是对电容器投切的开关进行专门的设计。
3.4低压无功补偿控制器
功率因数自动补偿控制器可以将其采样到的电流、频率、电压、功率因数、有功功率、无功功率、谐波含量、温度等信号通过RS485通讯接口传送到其它外部设备。当功率因数达到指定值时，停止投切。在投切时，能自动进行不同的顺序投切，有相应的间隔时间。一般有两种模式，手动投切和自动投切。无功补偿控制器作为无功补偿的核心，具有很重要的地位。其还有拓展功能，例如：过电压保护、温度控制功能等，还可以通过开关量输入接入PLC系统。
4结语
总而言之，据中电联发布的统计报告显示，2019年上半年全社会用电量共计3.4万亿kW·h，电网工程建设累计完成投资额达1644亿元。在此背景下，低压电网所承担的输配电压力成倍增大，因此更应基于无功补偿技术提高低压电网功率因数，改善电力资源损耗问题，进一步优化低压电网的负荷能力。
参考文献
[1]熊春媛.绿色节能在农村低压电网设计中的应用探讨[J].现代商贸工业，2017（28）：193-194.
[2]李富，李兵.配电网无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].通讯世界，2017（12）：172-173.
[3]林殷昌.动态无功补偿技术在低电压治理中的应用[J].电子技术与软件工程，2018，143（21）：227.
论文作者:伍东
论文发表刊物:《中国电业》2019年 19期
论文发表时间:2020/3/4
标签：电网论文; 电容器论文; 功率论文; 低压论文; 电流论文; 负荷论文; 功率因数论文; 《中国电业》2019年 19期论文;