低压电网中无功补偿[论文]

浅析低压电网中的无功补偿
【摘要】无功补偿对电网系统有着重要的意义，对电网进行适当的无功补偿是提高电压质量的有效手段，通过对电网进行适当的无功补偿，可以稳定电网电压，提高功率因数和设备利用率，减小网络有功功率损耗，提高经常效益，从而达到降耗的目的。

本文简要介绍了低压电网中的无功补偿含义和重要意义，论述了低压电网中的无功补偿原理、方法，并阐述了对无功补偿装置的选择及应用。

【关键词】电网配置原则低压无功补偿技术应用
1 引言
随着我国民经济的不断发展，电力已成为国民生产生活中不可或缺的重要工具，合理用电、节约用电就显得尤为重要。

在我国的工业、农业和民用用电量大幅增加的用电负荷中，整流和变频设备所占的比例也在不断增加，这使得无功电流成为一大障碍，不仅增大供电系统的损耗，而且还可能引发通信系统的故障。

因此减少无功电流的损失成为诸多专家和学者面临的严峻挑战。

其实，无功并非无用之功，依靠它才能在电路的电感、电容元件中建立变化的电、磁场，从而建立电压，传递和转换有功功率，成为电力系统和用电设备正常运转所不可缺少的重要因素。

无功功率不足，会导致系统电压及功率因数降低，因而损坏用电设备，甚至会造成电压崩溃，使系统瓦解，从而造成大面积停电。

2 低压电网中的无功补偿含义及重要意义
（1）低压电网中的无功补偿是对低压电网中的无功功率进行补
偿的措施，旨在提高低压电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善低压电网的供电环境。

所谓无功补偿是因为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。

低压电网中的无功补偿通过选择合适的补偿方法和补偿装置，可以最大限度的减少低压电网的损耗，使电网质量提高，减少电压波动和降低谐波，从而提高电压稳定性。

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，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。

因此，电力系统无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。

通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最优补偿，不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性，而且可以降低网损，使电力系统能够安全经济的运行。

（2）低压电网中的无功补偿能够提高电网的电压稳定性，从而提高电压质量，有效降低电力传输过程中的功率损耗和电能损耗，提高供配电设备的供电能力，因此，工矿企业内部供配电系统需安装无功补偿装置。

通过无功补偿，不但可以提高低压电网的电压质量和配电设备的利用率，还可以为企业的节能低碳作出贡献。

企业的功率因数直接关系到企业的电价，企业若想降低电力费用，不但要在电力设备的节能保养上下功夫，还要提高企业用电的功率因
数，而无功补偿正是企业提高功率因数，实现节能低碳的有效手段之一。

另外，无功补偿有利于降低电力系统的能耗。

我们可根据的计算公式来测算无功补偿降低电力系统能耗的作用情况，根据计算线损p减少的百分数：也就是说当功率因数从0.75提高到0.90时，由上式可求得有功损耗将降低25%-40%，这是意想不到的效果。

并且，《全国供用电规则》规定：高压供电用户，其功率因数不应低于0.9，其他电力用户的功率因数不应低于0.85，功率因数低于0.7时，不予供电。

若达不到以上要求，应装设必要的无功补偿装置，否则要加收电费。

因此，低压电网中的无功无论是对低压电网还是对于用电企业和供电企业都具有十分重要的意义。

3 低压电网中的无功补偿原理
配电网中的用电设备（如感应电动机、变压器、电抗器、电焊机等）大部分是感性负荷，通常感性无功功率的电流相位滞后于电压相位，而容性无功功率的电流相位超前电压相位。

故常用容性无功功率补偿感性无功功率，以减少电网无功负荷，由于超前电流与滞后电流的互补作用，也就是电容性负荷的无功功率补偿了电感性负荷的无功功率。

当电网容量一定时，使无功功率减少，从而达到了提高功率因数的目的。

4 低压电网中的无功补偿形式
（1）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。

1）随机补偿。

随机补偿主要是对电磁感应中的无功功率进行补偿，常用于电动机的无功补偿。

随机补偿伴随着电动机的开启与关闭同时补偿与消失，能够自动进行无功功率的补偿，不需反复进行补偿调整，因此具有简单方便，灵活的优点。

2）中间同步或静止补偿。

这种补偿方法主要是在无距离低压电网线路中间安装同步调相机或静止补偿装置来完成无功补偿工作。

此种方法在线路输电过程中，能够稳定电压，同时对多条输电线路进行降耗补损，并具有较强的调节性能。

3）终端分散补偿。

用户终端分散补偿能够在低压电网终端进行有效的补偿，提高用户电器设备的安全性，还能提高电压利用率。

此外，在低压电网中的无功补偿方法还有等网损微增率补偿法、无功经济当量补偿法、低压集中补偿法、跟踪补偿等，这些方法都能够有效的对低压电网进行无功补偿，保证电压的稳定性，提高利用率。

（2）低压电网中的无功补偿装置的选择：1）静态补偿装置。

静态补偿装置一般为机械式接触器投切电容器组，适用于负载变化较小的场合。

2）动态补偿装置。

动态补偿以晶闸管作为执行元件，通过跟踪监测负荷的无功电流或无功功率，对多级电容器组进行分组投切，适用于负载变化大，情况复杂的低压电网。

5 低压电网中的无功补偿装置的应用
低压电网中的无功补偿装置能够有效的实施无功补偿，是低压电网中的无功补偿的主要手段，能够提高无功功率因数，降低损耗，
稳定电压，因此，在电网中应用无功补偿装置是最为有效的选择。

在实际应用中，根据不同情况安装不同的补偿装置，在选择随机补偿方法时，就要用到就地无功补偿装置，实现最方便的无功自动补偿。

而对于需要在多条线路节点上实现自动投切要求，并减少变压器无功负载时，就要应用集中无功补偿装置。

目前在农网中应用的还有静止无功发生器，这些无功装置的应用，大大提高了低压电网的性能。

5.1 静止补偿装置
静止补偿装置主要由并联电容器和饱和电抗器组成，能平滑无级地调节无功功率和电压，可实现在几个周波内进行快速调节，适用于有较大无功功率冲击负荷的大型工矿企业或超高压输电线路。

5.2 同步调相机
同步调相机可根据电网无功功率的要求调整运行状态，过激运行在额定电压下可发出无功功率，欠激运行时可吸收系统多余的无功功率，还可在系统故障时强励运行提高无功出力，以维持电网电压和系统稳定性。

同步调相机作为一种不带机械负载的同步电动机，调节其励磁，可发出无功功率，又可吸收无功功率，它在过激运行时间系统供应感性无功功率，欠励运行时从吸收感性无功功率。

其缺点是设备投资和占地大，维护难，反应慢。

优点是在系统发生故障引起电压降低时，同步调相机可以提供电压支撑，还可以在短时间内进行强行励磁，对提高电力系统的稳定性有很大好处。

5.3 移相电容器
移相电容器的优点是投资少，功损小，容量搭配灵活，维护容易，不会增大系统的短路容量等。

其缺点是只能发出而不能吸收无功功率，只能分级补偿，对环境温度及运行电压要求较高，而且当它开始投入电力网时，由于两端电压不能突变，因而产生频率高、幅值大的合闸涌流，一般为正常电流幅值的一倍。

5.4 同步电动机
同步电动机欠激运行时可吸收系统的无功功率，过激运行时可发出无功功率，其优点是能明显改善系统的功率因数，缺点设备投资成本高，维护难。

因此只适用于转速较低且恒定运行的大容量电力拖动设备。

5.5 按网络类型分类
此外，无功补偿还可按网络接线方式进行分类。

可分为输配电网络的无功补偿优化和配电线路及用户的无功补偿优化。

配电网的基本结构是树状的，为了提高其可靠性，在中压系统中，通常把不同的两回中压配电线路的末端或中部连接起来构成环式网络。

但是在实际应用中，为了避免产生电磁环路，简化继电保护，网络一般开环运行。

6 结语
低压电网中的无功补偿能够优化电网系统，提高电压质量，提高电能的利用率。

对于不同的无功功率，需要根据其无功功率的原理，选择不同的无功补偿方法和装置，能够有效提高无功功率因数，降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗。

因此，低压电网中的
无功补偿对于社会发展具有重要意义。

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