電力網(wǎng)中的變壓器和電動機是根據(jù)電磁感應原理工做的。磁場所具有的磁場能是由電源供給的。電動機和變壓器在能量轉換過程中建立交變磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率稱為感性無功功率。接在交流電網(wǎng)中的電容器，在一個周期內(nèi)上半周的充電功率與下半周的放電功率相等，這種充電功率叫做容性無功功率。所以無功功率被使用于建立磁場和靜電場，它存儲于電感和電容中，通過電力網(wǎng)往返于電源和電感、電容之間。無功功率在電力網(wǎng)元件中流動，將會在電力網(wǎng)元件中引起電壓損耗和功率損耗，降低電網(wǎng)的電壓質量，增加電網(wǎng)的線損率。

由上述分析可見，要減少電力網(wǎng)中的電壓損耗和電網(wǎng)的線損率，提高用戶端的電壓質量的重要措施之一，是減少電力網(wǎng)元件中的無功傳輸，可以從提高負荷的自然功率因數(shù)和進行無功補償兩方面來解決這個問題。

2.1 無功補償?shù)脑?/p>

無功補償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守摵傻难b置與感性功率負荷并聯(lián)接同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。

采用無功補償措施后，電源輸送的無功功率減少了，相應的也使電網(wǎng)和變壓器中的功率損耗的下降，從而提高了供電效率。

2.2低壓電網(wǎng)中的幾種無功補償?shù)姆绞?/p>

提高功率因數(shù)問題的實質就是減少用電設備的無功功率需要量。因此，影響功率因數(shù)的主要因素有三種，一是異步電動機和電力變壓器是耗用無功功率的主要設備;二是供電電壓超出規(guī)定范圍也會對功率因數(shù)造成很大的影響;三是電網(wǎng)頻率的波動也會對異步電機和變壓器的磁化無功功率造成一定的影響。

針對影響功率因數(shù)的一些主要因素，要尋求一些行之有效的、能夠使低壓電網(wǎng)功率因數(shù)提高的一些實用方法，使低壓電網(wǎng)能夠實現(xiàn)無功的就地平衡，達到降損節(jié)能的效果。常采用地方式有三種： 隨機補償、隨器補償、跟蹤補償。

(1)隨機補償，是指將低壓電容器組與電動機并聯(lián)，通過控制、保護裝置與電機共同投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補償勵磁為主，此種方式可較好的限制用電單位的無功負荷。

隨機補償?shù)貎?yōu)點是：用電設備運行時，無功補償投入;用電設備停止運補償裝置也退出，不需要頻繁調(diào)整補償容量。更具有投資少、占位小、配置靈活、維護簡單方便、事故率低等優(yōu)點。為防止電機推出時產(chǎn)生自激過電壓，補償容量一般不大于電機的空載無功。

(2)隨器補償，是指將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式。配變在輕載或空載時的無功負荷主要是變壓器的空載勵磁無功，配變空載無功是用電單位無功負荷的主要部分，對于輕負載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導致電費單價的增加，從而導致電費單價的增加。

隨器補償?shù)膬?yōu)點是：接線簡單、維護管理方便、能有效地補償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，是該部分的無功就地平衡，從而提高配電變壓器利用率，降低無功網(wǎng)損，提高用戶的功率因數(shù)，改善用戶的電壓質量，具有較高的經(jīng)濟性，是目前無功補償最有效的方法之一。

(3)跟蹤補償，是指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器組補償在大用戶0.4 母線上的補償方式，適用于100 及以上的專用配變電用戶。

跟蹤補償?shù)膬?yōu)點是：可較好的跟蹤無功負荷的變化，運行方式靈活，補償效果好，但是費用高，且自動投切裝置較隨機、隨器補償?shù)目刂票Ｗo裝置復雜，如有任一元件損壞，則可導致電容器不能投切。且主要適用于大容量大負荷的配變。

上述三種補償方式均可對特定種類無功負荷實現(xiàn)“就地平衡”的無功補償，降損節(jié)能效果好。

3、結論

無功補償技術在邊沿科學如電力電子技術和微電子技術發(fā)展的推動下，在電力系統(tǒng)領域取得了很大的發(fā)展，形成了多種補償方式。本文在對無功補償技術進行分析的基礎上，針對傳統(tǒng)無功補償裝置的缺點提出了一種新型的智能無功補償裝置，該裝置適合對大用戶進行無功補償，也就是隨器補償，其優(yōu)點如下：

(1)裝置結構簡單，通過硬件軟件配合，穩(wěn)定性高，晶閘管和磁保持控制投切，可實現(xiàn)真正的智能控制，具有很高的性價比。

(2)采用LCD顯示，可實時顯示電壓、電流和功率因數(shù)等數(shù)據(jù)。

(3)徹底解決低壓電容器投入浪涌電流問題，無觸燒損之慮，不會產(chǎn)生諧波注入，安全可靠性高.

(4)具有完善的過壓、欠壓、缺相、諧波、振蕩等保護功能。

(5)具有GPRS通信功能，可將補償結果反饋給上配電管理系統(tǒng)，計算無功功率經(jīng)濟效益，并可接系統(tǒng)控制。

總之，智能低壓無功補償裝置的投入完全可替代傳統(tǒng)傳統(tǒng)無功補償裝置，其穩(wěn)定性強、可靠性高、實用性好、功能強大、適用于各類城市電網(wǎng)、農(nóng)村電網(wǎng)、企業(yè)電網(wǎng)的配電自動化實施與改造，可有效的降損節(jié)能，具有很大的經(jīng)濟及社會效益。

工廠供電中無功補償方式

在工廠供電系統(tǒng)的設計和運行中，功率因數(shù)是一個重要技術經(jīng)濟指標，功率因數(shù)反映的是用電設備的有功功率與視在功率的比值，我國有關電力規(guī)程規(guī)定，高壓供電的工廠，最大負荷的功率因數(shù)不得低于0.9，其他工廠，功率因數(shù)不得低于0.85。供電系統(tǒng)的功率因數(shù)反映了工廠或設備在生產(chǎn)過程中無功功率的變化情況，因此如何提高系統(tǒng)的有功功率，盡可能降低無功功率，即無功功率補償，對改善電能質量和提高用電效率至關重要。

1 功率因數(shù)對工廠供電系統(tǒng)的影響

(1)在輸送的有功功率相同的情況下，較低的功率因數(shù)將導致系統(tǒng)電流增加。

工廠供電系統(tǒng)中，補償無功功率主要任務是降低損耗節(jié)能，增強供電能力，從而提高功率因數(shù)。主要的方法有兩種一是通過提高變壓器、電動機負載率、調(diào)整負荷結構，使功率因數(shù)達到最高;二是采用并聯(lián)電力電容器。根據(jù)補償裝置裝設地點的不同，工廠供電系統(tǒng)中電力電容器設置主要有高壓集中補償，低壓成組補償和單獨就地補償三種。

(2)由于在低功率因數(shù)情況下，變壓器輸出的有功功率減少，系統(tǒng)輸送有功成分減少，無功成分增加，降低了供電設備的有效利用率，無功功率補償如下式所示。

Q■=Q■-Q■■′=P■(tan??-tan??′)

其中，Q■為無功功率補償前的值、Q■■′為無功功率補償后的值， tan??為補償前功率因數(shù)角的正切值、tan??′為補償后功率因數(shù)角的正切值。

在無功功率補償過程中，合理地選擇無功補償容量，對提高功率因數(shù)，調(diào)整電網(wǎng)電壓，提高供電質量，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行都有著十分重要的作用。

2 無功補償方式的選擇

2.1 低壓集中補償

這種方式是把低壓電容器組集中裝設在車間變電所低壓380V 母線上，實際補償容量隨自然功率因數(shù)的變化而調(diào)整，能補償?shù)蛪耗妇€前的高壓電網(wǎng)、地區(qū)電網(wǎng)和整個電力系統(tǒng)的無功功率，并且能使變壓器的視在功率減小，從而變壓器容量可選得小一些，比較經(jīng)濟，由于安裝在變電所低壓配電室內(nèi)，運行維護比較方便。對于工廠存在的諧波源，車間變壓器也起到了隔離和衰減諧波的作用，有利于低壓移相電容器的安全穩(wěn)定運行。

2.2 高壓集中補償

這種方式是把高壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的6-10kV母線上，所以只能補償高壓一次側的無功功率，而二次側的線路并沒有得到無功補償，因而其經(jīng)濟效益相對較較差。但由于用戶6～10kV母線上無功功率變化比較平穩(wěn)，因而便于運行管理和調(diào)節(jié)，而且利用率相對較高，還可以提高供電變壓器的負荷能力。從整體上看可以改善地區(qū)電網(wǎng)，甚至區(qū)域電網(wǎng)的功率因數(shù)，所以至今仍是城市及大中型工礦企業(yè)的主要無功補償方式。

2.3 單獨就地補償

單獨就地補償，也叫做分散就地補償，是把并聯(lián)電容器組分別裝設在各組用電設備或單獨的大容量設備旁邊。這種補償方式能夠補償安裝部位以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，其補償效果較好，補償范圍大，因此可以優(yōu)先考慮。但此方式設備投資較大，且電容器在被補償?shù)挠秒娫O備停止工作時也被一并切除，所以設備利用率相對較低，同時增加了管理上的不便。單獨就地補償適用于個別容量較大且位置單獨的負荷，比如大容量的感應電動機。特別適用于負荷平穩(wěn)，長期運轉的設備，還適用于容量雖小但數(shù)量多且長期穩(wěn)定運行的設備，比如熒光燈等。

當裝有就地補償電容器的單臺異步電動機突然斷電時，電容器就會對電動機放電，從而產(chǎn)生自勵磁現(xiàn)象;若補償容量過大，又可能因電動機慣性轉動而產(chǎn)生過電壓，導致電動機損壞。所以，要求電容器(組)的放電電流不得大于電動機空載電流，即

Q■=■U■??I0×10■

式中，U■為供電系統(tǒng)額定線電壓(V);I0為電動機額定空載電流(A)。

3 結論

綜上所述，在實際應用中，如果能把三種補償方式結合運用，合理布局，便可取得較好的技術經(jīng)濟效益，對于補償容量相對較大的工廠，需采用高壓集中補償和低壓分組補償相結合的方法，對于電力負荷分散及補償容量較小的工廠，只需采用低壓補償。在無功補償設計時，應根據(jù)工程的實際情況靈活的加以運用。另外，在無功補償設計過程中，合理地選擇無功補償容量，對提高功率因數(shù)、調(diào)整電網(wǎng)電壓、提高供電質量、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行都有著十分重要的作用。

關于無功補償技術的介紹

隨著我國電力工業(yè)的迅猛壯大，電網(wǎng)逐步擴張，電力負荷增長很快，電網(wǎng)的經(jīng)濟運行日益受到重視。降低網(wǎng)損，提高電力系統(tǒng)輸電效率和電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性是電力系統(tǒng)運行部門面臨的實際問題，也是電力系統(tǒng)研究的主要方向之一。

1 無功補償?shù)慕榻B

1.1 無功補償?shù)脑?/p>

電感和電容是兩種性質相反的元件，供電系統(tǒng)中的用電設備大多是感性負載，用電容器補償感性負載所需的無功功率，提高系統(tǒng)功率因數(shù)，稱之為電容補償，這也是無功補償?shù)脑怼?/p>

1.2 無功補償?shù)囊饬x

(1)補償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。

(2)減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數(shù)cos準=0.8增加到cos準=0.95時，裝1kVar電容器可節(jié)省設備容量0.52kW;反之，增加0.52kW對原有設備而言，相當于增大了發(fā)、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

(3)降低線損，由公式ΔP%=(1-cos準1/cos準2)×100%得出(其中cos準1為補償前的功率因數(shù)，cos準2為補償后的功率因數(shù))。

補償后，cos準2>cos準1，降低線損率，減少設計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。

1.3 電網(wǎng)中常用的幾種無功補償方式

(1)高壓集中補償是將高壓電容器組集中裝設在工廠變電所的6～10kV母線上。這種補償方式只能補償6～10kV母線前側線路上的無功功率，母線后側廠內(nèi)線路的無功功率得不到補償。因此變壓器的視在負荷及變壓器的損耗并沒有少。所以這種補償方式的經(jīng)濟效果比較差，但這種補償方式的初期投資比較低，且便于集中運行維護，而且能對變電站高壓側的無功功率進行有效的補償，以滿足濱海供電公司對變電站總功率的基本要求。

(2)分組補償是將低壓電容器組集中裝設在工廠變配電所的380V低壓母線上。這種補償方式能夠補償變電所、箱站低壓母線前的變壓器，高壓配電線路及電力系統(tǒng)的無功功率。由于這種補償能使變電所、箱站主變以前的視在功率減小，從而可使主變壓容器容量選的較小，減少變壓器運行的臺數(shù)，經(jīng)濟效益較好。

(3)低壓就地補償，就是將并聯(lián)補償電容器組裝設在需要進行補償?shù)挠秒娫O備組旁邊。這種補償方式能夠補償安裝位置以前的所有高低壓線路和電力變壓器的無功功率，其補償范圍大，補償效果好，經(jīng)濟效益佳。相比較而言，這種補償方式投資較前兩種大，但電容器組在補償?shù)挠秒娫O備組停機時也將一并被解除。

2 動態(tài)無功裝置的應用

靜止無功裝置比動態(tài)無功裝置的技術更加成熟，而且結構也更加簡單，因此前者的應用范圍較后者更廣。目前動態(tài)無功裝置在電力系統(tǒng)中的應用是十分廣泛的，其主要優(yōu)點包括：①提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，將動態(tài)無功裝置安裝在中長距離的輸電電路中點能夠有效的提高整個系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，同時還能為出現(xiàn)故障后的電機提供更多的減速面積;②有力的支持系統(tǒng)電壓，避免電壓崩潰，當系統(tǒng)出現(xiàn)了故障或當電流驟然增大的以瞬間，動態(tài)無功裝置可以向系統(tǒng)提供瞬間的無功補償來有效避免電壓崩潰;③阻尼系統(tǒng)振蕩，動態(tài)無功裝置能夠快速、平滑的對無功和電壓進行調(diào)節(jié)，并且能夠調(diào)制狀態(tài)工作;④補償不平衡負荷，當負荷出現(xiàn)不平衡情況時，動態(tài)無功裝置能夠對系統(tǒng)進行補償，從而使得供電電流達到三相平衡，使單相負荷變成三相負荷而不會出現(xiàn)無功分量;⑤抑制負荷側電壓波動和閃變，校正功率因數(shù)。與此同時，動態(tài)無功裝置還應用在了電氣化鐵路牽引變電所中，它很大程度上提高了其功率因數(shù)，而且還減少了變壓器與輸配電線路的損耗。除此之外，動態(tài)無功裝置還應用在了煤礦中的提升機上，大大提高了電網(wǎng)質量，最大限度的降低了由于電壓波動造成的不良影響。

3 效益分析

3.1 經(jīng)濟效益

3.1.1 降損節(jié)能

利用無功補償提高功率因數(shù)可以降低線路損耗，達到節(jié)能的目的。目前，渤海石油礦區(qū)電網(wǎng)改造所需補償?shù)娜萘考s為4340kVar，反應在6kV母線上可節(jié)省無功電流417A(4340/1.732/6)，按有效利用率60%計算，可節(jié)省無功電流約250A。按照無功電流的通過所引起的三相線路有功損耗公式：

△P=△P1-△P2=3I12R×10-3-3I22R×10-3=3△I2R×10-3

計算，可得：△P=3×2502×R×10-3

改造部分影響6kV架空線路總長度約為4000m，截面積為120mm2，鋁的電阻率p=0.0294Ωmm2/m，按照R=pL/S公式計算，得出：R=0.98

△P=3×2502×R×10-3=3×2502×0.98×10-3=183kW

即可節(jié)省有功功率：183kW

一年可節(jié)省電量：183×8×260=380640kWh

按平均電費1元/KWh計算，每年可節(jié)省電費約38萬元。

3.1.2 節(jié)約電費開支

根據(jù)《功率因數(shù)調(diào)整電費辦法》中規(guī)定，功率因數(shù)越高供電線路的功率損耗就越小，功率因數(shù)高于0.9以上的就減收電費，減收的百分比最高為1.25%，低于0.9的就加收電費，0.7～0.9之間的每少0.01就加收0.5%的電費，在0.65～0.7之間的每少0.01就加收1%的電費，0.64及以下每降低0.01就加收2%的電費。若功率因數(shù)達到0.95以上，將獎勵基本電費與當月用電費用合計的0.75%，此次改造后，功率因數(shù)均能保證在0.95以上，以每年用電量7000萬kWh為例，兩座35kV變電站變壓器容量合計為23300kVA，年外購電費為4780萬元，濱海供電公司的補償獎勵金額約為30萬元。

3.1.3 提高設備供電能力

根據(jù)表1中681回路的一組數(shù)據(jù)分析，如果該回路功率因數(shù)提高到供電局0.9的要求，那么變壓器的平均負荷電流將減少15%，相當于變壓器提高了15%的供電能力;如果功率因數(shù)提高到0.95，那么變壓器的平均負荷電流將減少19%，相當于變壓器提高了19%的供電能力，增大了變壓器的出力，使設備容量不變的條件下，可以少送無功功率，多送有功功率。這樣就能合理配置變壓器容量，避免“大馬拉小車”情況，減少因變壓器配置容量過大而產(chǎn)生的相應變壓器損耗，并可以延緩增容周期，從而減少企業(yè)費用支出，使供電部門及用電企業(yè)均受益。以35kV變電站增容5000kVA為例，若延緩一年增容，將節(jié)省基本電費102萬元。

3.2 社會效益

無功功率的減少，不僅節(jié)約企業(yè)自身的電費開支，還減少了電網(wǎng)的線損和對上一級變壓器容量的占用，產(chǎn)生的實際經(jīng)濟效益顯著。而諧波污染的減少，不僅降低了對通訊、自動控制裝置、電能計量和繼電器保護的干擾，而且提高了電網(wǎng)的安全性能和供電質量，保證設備正常工作，有利于安全生產(chǎn)。

4 結語

經(jīng)過以上分析，動態(tài)無功補償?shù)膽煤芎玫亟鉀Q了電網(wǎng)質量問題，提高了功率因數(shù)，降低了運行成本，適用于工礦企業(yè)不斷增長的用電現(xiàn)狀，值得在工礦企業(yè)中推廣應用。