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摘要：无功功率是保证电网电压稳定和减少有功损耗的重要因数，它的产生基本不消耗能源，但无功功率在输电线路上传送却要引起无功功率和电网电压的损耗。通过有效合理的对无功补偿设备的配置，改善无功功率的分布可以有效的减少无功功率和电网电压的损耗。
关键词：无功功率、无功补偿、电网电压、损耗
电网传输的功率分有功功率和无功功率。直接消耗电能，将电能转变为机械能、热能等，利用这些能做功的部分功率称为有功功率；不消耗电能，只是把电能转换成另一种形式的能，这种能作为电气设备能够做功的必备条件，并且在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，无功功率的传送同样需要电流来完成，这样就会增加线路上的功率损耗，引起发热，增加线路末端的电压降。
电网中有很多感性负载要吸收无功功率，如变压器、交流电焊机等，且这部分感性无功值是大于零的，在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，由于容性无功的值小于零，这样一个小于零的无功和一个大于零的无功就可以相互抵消，这样就减少了无功功率在电网线路中的流动，因此降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，以实现无功功率的就地供应、分区平衡，从而提高电能做功的效率，这就是无功补偿。
电网无功补偿的基本原则：按电压分层、按电网分区、就地平衡，避免无功功率的远距离输送，以免占用线路输送容量和增加有功损耗。
一、无功补偿的设计原则
无功补偿应全面规划、合理布局、分级补偿，就地平衡的原则确定最优的补偿容量和分布方式，具体内容如下：
1、总体的无功平衡与局部的无功平衡相结合。既要满足供电网的总无功需求，又要满足分线、分站的变电站及各用户无功平衡。
2、集中补偿和分散补偿相结合。以分散补偿为主，这就要求在负荷集中的点进行补偿，既要在变电站进行大容量集中补偿，又要在配电线路、配电变压器和用电设备处进行分散补偿，使无功平衡，减少变压器和线路的损耗。
3、高压补偿与低压补偿相结合。以低压补偿为主，高压无功补偿装置应装设在变压器的主要负荷侧，当不具备条件时，可装设在变压器的第三绕组侧，高压侧无负荷时，不得在高压侧装设补偿装置。
4、降损和调压相结合。以降损为主，兼顾调压。这是针对供电半径较长，分支较多，负荷比较分散，自然功率因数低的线路。这种线路负荷率低，线路的供电变压器多工作在空载或轻载的工况下，线路损耗大，若对此线路进行补偿，可提高线路的供电能力。
二、无功补偿容量的确定
1、高压补偿容量：变电站内按主变压器容量的10%-15%配置，线路补偿按照15%配置；
2、低压集中补偿容量：按变压器容量的20%-40%配置；
3、就地补偿容量：一般按电动机功率的25%-40%。
三、无功补偿回路数的确定
在补偿容量确定的情况下，补偿的回路数分得越多，每一回路的补偿容量越小，补偿的效果越好，但投资越大，设备的造价越高，产品的性价比越差。同时电容器的分组数越多，与系统发生谐振的几率越大。
通常根据最小负荷波动特点确定单支路补偿的容量，从而确定补偿回路数。0.4kV系统的户外补偿箱一般选择2-4个回路，户内补偿柜一般选择4-10个回路，高压补偿一般1-4回路，补偿回路数越多，在存在谐波的情况下与系统产生谐波谐振的几率越大。因此，在保证投切精度的情况下，以选择的回路数越少性价比越高。
四、选用电容器进行功率因数补偿的意义
采用电容器无功补偿具有管理维修方便，布置灵活，深入负荷中心，成本低廉等优点，低压电容器补偿被广泛应用，其重要意义有如下几点：
1、充分发挥发电机、变压器的装机容量的潜力，发电机、变压器只向负荷提供有功功率，而负荷所需的无功功率，则由电容器提供，电容器被看成是个无功电源。这样电源可只输送负荷所需的有功功率，从而减少线路有功损耗、线路导线截面积开关容量，从而节省投资。
2、无功补偿对减轻电压波动、改善电源质量有帮助。加入电容器补偿，可以减少线路无功功率的传输。当大型感性设备投入时，其冲击电流在线路上的压降减少，使电压波动的副值减少，从而改善电压质量。
3、采用电容器就地补偿后，对电动机的启动有好处，因为启动时无功就地由电容器供给，电网只有提供有功功率，线路电压降减少，电动机端电压提高，有利于电机的顺利启动。
4、采用电容补偿使功率因数提高，这样不但不会受到供电部门罚款，而且还可以得到奖励，直接获取经济效益。采用电容补偿，可使变压器装机容量减少，这样用户安装增容费减少，而按二部电价收取的固定电费部分也相应减少。
五、动态补偿和静态补偿的特点
静态补偿，是指补偿电容器不随无功功率的波动而实时跟踪投切，不但不实时投切，还要人为地延时投切，一般延时在40S以上。随着用电设备的投入或切除，电网所需的无功功率也随之变化，为了不使电容器投切过于频繁，造成投切元件损坏严重及电容器收到冲击次数过多，采取人为延时措施，待供电回路功率因数稳定地低于某一规定值后，再投入电容器。反之。当功率因数持续高于某一值，或出现向电网反送无功功率时，经延时后，上述现象没有改观再切除补偿电容器。静态补偿对用户在一段时间内的平均功率因数并无不良影响，也不影响供电部门对收费的影响，反而因避免频繁投切延长了执行元件及补偿电容器的使用寿命。另外，由于不随无功功率的波动而实时地进行投切，投切的执行元件采用接触器即能满足要求，从而减少补偿装置的造价，也方便对其维护。
动态补偿，是补偿电容器的投切要紧随负荷的无功功率的变化，不失时机的投切电容器，即进行实时跟踪补偿。为达到实时跟踪补偿的目的，从信号的检测到投切的执行要在10-20ms内完成。若采用电磁元件作执行元件，将无法满足快速投切要求。为达到此要求，采用电子检测与晶闸管投切相结合，因为如果采用电磁元件投切，最快也要在0.2S以上才能完成。动态补偿的优点：a、对于减轻电压闪变（电晃）的危害具有很大的作用。所谓闪变，它是电压波动的特殊形式，主要由大型冲击负载引发电压的迅速波动造成白炽灯闪烁或接触器线圈释放，影响人的生活及有关生产活动。如果采用动态补偿，在20mS内由电容器补偿无功功率，减轻瞬时电压波动的影响，则由于白炽灯有热惯性及人的视觉特有的延迟功能，减轻了闪变程度及闪变带来的不良后果，接触器也来不及瞬时压降而释放。b、由于电容器迅速及时补偿所需的无功功率，使电压波动减轻，网络电压比较稳定，所在母线电压维持在较高水平，有利于大电机启动，而大电机启动时，对共用母线上的其他用户影响也比较小。c、由于瞬时进行补偿，电网输送的无功功率在任何时段均处于最低水平，这对减轻线路由无功电流而产生的有功损耗十分有利。d、由于采用晶闸管作投切元件，在电压过零时投入，可使电容器免受冲击电流影响，延长电容器的使用寿命，同时也避免了采用接触器投切时造成触点熔焊现象的发生。
结束语
无功补偿是一项高效、安全、方便的节能技术，电力系统运行的经济性和电能质量功率有重大关系。合理的配置无功功率补偿设备和容量以改变电力网络中的无功功率分布，可以减少电网中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善负荷用户的电压质量，对电网安全、优质、经济运行有重要的作用和意义。
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