摘要：随着我国工业技术的不断发展，城市电网的不断完善，各项工业生产用电的规模在不断扩大，必然增加的用电量导致电力供需的矛盾越来越突出。无功补偿是保证电网系统电能质量和实现电力系统经济运行的重要手段。因此本文分析了无功补偿的意义和作用，探索无功补偿技术的方法及其装置，并结合智能无功补偿技术在电网中的应用进行探讨，可供参考。
关键词：智能电网；无功补偿；技术应用
随着经济的迅速发展，人民群众的用电量急剧增加，电网的经济运行日益受到关注和重视。只有通过有效的手段，降低网损，提高电力系统运行的经济性，给电力企业带来更高的效益和利润。电力系统无功补偿技术是电力系统安全经济运行的基础。只有通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，而且还可以降低有功网损和无功网损，使电力系统能够安全经济运行。
1.无功补偿的意义和作用
随着电力市场的开放，电力用电户对电能质量的要求在不断提高，电力生产与供应企业更加重视电力系统运行的经济性。电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。因此只有利用各种无功功率补偿设备在电力系统的各个环节进行无功补偿。作为电力系统的重要组成部分，无功补偿是保证电能质量和实现电力系统经济运行的基本手段，其中的意义非常巨大。
无功补偿的作用主要有：①提高电网及负载的功率因数，降低设备所需容量，减少设备投资，减少不必要的损耗。②稳定电网电压，提高电网质量。而在长距离输电线路中安装合适的无功补偿装置可提高系统的稳定性及输电能力。③在三相负载不平衡的场合，可对三相视视在功率起到平衡作用。
2.智能无功补偿技术的方法
2.1随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等。
2.2随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
2.3跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
3.无功补偿的装置
3.1同步发电机
同步发电机除发出有功功率、实现机械能变电能，作为系统的有功功率电源外，同时又是系统最基本的无功功率电源。同步发电机在额定有功功率条件下运行时，所能提供的最大无功功率与发电机的额定功率因数有关。从同步发电机的原理可知，当过激磁时发电机可以发出感性无功功率；而欠激磁时，发电机将要吸收感性无功功率而发挥其作用。
3.2同步补偿机
同步补偿机是专门用来生产无功功率的一种同步电机。在过激磁、欠激磁的不同情况下，它可分别发出或吸收感性无功功率。而且，只要改变它的激磁，就可以平滑地调节无功功率输出，单机容量也可以做得较大。通常，同步补偿机可以直接装设在用户附近就授供应无功率，从而减少输送过程中的损耗。
3.3电力电容器
电力电容器只能向系统供给容性的无功功率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电力电容器一般单台容量不大，多成组使用，这样既可集中使用，又可分散使用，具有较大的灵活性。由于电容器组价格较低、损耗较小、维护方便，故为目标使用较为广泛的无功电源之一。
4.智能无功补偿技术在电网中的应用
4.1智能无功补偿在10kV电网中的安装技术应用
分析智能无功补偿装置在10kV电网中安装技术的应用要点是：首先，必须保证线路接入相应装置的电压、电流的相位准确无误，这样能够保证电容器接入线路后的连接方式正确。各种装置安装完成之后，线路运行过程中必须对线路的电压、电流的相位进行测试；其次，电流互感器必须检测配电变压器的总电流，这样才能够了解到电容器在线路中的电流相位的变化；最后，保证分补电容器与应补的单相负荷相对应。
4.2智能无功补偿在变电站集中补偿应用
想要降低输电网线路的电能损耗，平衡供电网络的无功功率，可以在变电站部门集中的进行补偿，这中补偿方式的主要装置包括并联形式的电容器、同步调相机以及静止的补偿器等装置，在变电站使用该种方式的主要作用是改善输电网和输电线路上的功率因数，采用这种补偿集中补偿的方式，相应的装置应该连接到变电站的主干线路之上，这种方式的优点在于设备在变电站内，管理相对容易、设备维护和更换较为方便，其缺点是降低配电网的线路损耗作用较小。
4.3智能无功补偿在低压分散的补偿应用
电网运行过程中采用低压分散无功补偿，是在变压器的电压较低的一侧安装相应的装置，对电容器进行分散的固定容量的补偿，这种补偿方式克服了电容器并联的集中补偿方式中容量较大时的涌流过大的问题产生，并且能够有效的增大配电网输电和供电的能力，更好的降低线路损耗，节能效果良好。其优点在于能够在电压负荷较低时，可以相应的停运变压器的组数，防止过量的补偿，此外，这种方式使用的设备相对较为普遍，经济节约，投资回报较为的快速。
5.运用智能无功补偿技术后收到的效益
5.1节约企业电费开支
为了合理利用电能，提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见提高功率因数对企业有着重要的经济意义。
5.2增加电网的功率因数
对电网进行无功补偿，采取相关的无功补偿措施后，可提高电网的功率因数至0.9以上，负荷稳定要求较高的功率因数可达0.93以上，电压质量要求较高的功率因数可达0.95以上。提高功率因数对电网的安全运行具有重要意义，可增加电网运行的可靠性和安全性，减少电网的线路损耗。
5.3减少功率的损耗
电网在补偿前后，系统的有功功率为固定值，用公式表示为：P=UIcos，在对系统进行无功补偿后，cos会得到一定程度的提高，即补偿后2U 略微大于1U，为了研究问题的方便，可近似认为补偿前后的电压相等，根据此能够求出对低压配电系统进行无功补偿后，线损减少的百分数。若补偿前后系统的功率因数从0.70～0.85增加到0.95，根据线损减少的百分数，可知低压配电系统的有功损耗将降低20%～45%。
5.4改善电压质量
在电能传送过程中损失的电能与线路中的有功功率和无功功率是正相关的关系，对低压电网进行无功补偿，减少线路中传输的无功功率，相应的电能损失也会降低。
5.5提高设备的利用率
对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。
6.结束语：
总之，随着科技的快速发展与进步，电力企业在如何更好地满足用户不断提高的需求的同时，还要对用电户电网进行更全面的管理和监控。运用无功补偿技术来提高系统的功率因数，才能有效地降低损耗，确保供电质量和可靠性，同时也提高了用电企业的工作效率和投资成本，具有重大而现实的意义。
参考文献：
[1]王永权.无功补偿电气装置在电网中的应用分析[J].电子世界，2016.
论文作者:李小强
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：电网论文; 功率论文; 功率因数论文; 电容器论文; 电能论文; 方式论文; 电力系统论文; 《基层建设》2017年第35期论文;