浅议低压配电网线路的无功补偿

王东升

摘 要：电能作为生活、生产中不可或缺的能源，从它诞生开始就已经被人们所广泛熟知。而在当今这个生产力高度集中、科学高度发达的社会，配电网线路愈加复杂、功能也愈加的强大。为了更好地满足市场需求，为了更充分地利用电能，如何实现用功功率的充分利用以及无功功率的补偿是完成电能高效利用的必要阶段。

关键词：低压配电网；线路；无功补偿

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0121-01

无功补偿的概念是随着三相交流电路的应用而诞生的，它指的是通过合适的电力设备，在三相交流电路中，提高电力设备的功率因数从而充分地利用电能，满足广大用户的用电需求。无功补偿主要是补偿电能容量，提高用电设备的功率因数，补偿电能容量则是通过安装各种类型的电容性设备，从而达到稳控电流，合适控制功率因数的作用。这样，实现各种电流之间的相互转换，使感性设备与容性设备之间共同工作，从而实现了交流电路的无用补偿。

1 无功补偿与功率因数

在纯电阻负载的交流电路中，电压与电流相同，即阻抗角为零度，功率因数为1，则p=s，Q=0这表明交流电源发出的电能全部作为有功功率被充分利用，而对其他感性负载或容性负载而言，其功率因数均小于1，电源发出的电能只有部分作为有功功率被利用，而有一部分要被作为无功功率，用于电网和负载之间来回交换。由于p=UnIncos&，故在额定电压与额定电流的限制下，功率因数越低，有功功率越小，相应的无功功率就越大，电源发出的电能不能充分被利用。从而影响发电设备的利用率，增加输电线路和发电机绕组的功率损耗。

2 有关无功补偿的组成

无功补偿就补偿形式可分为就地补偿、分散补偿和集中补偿三种形式，由于国家对全国要实行电网覆盖，对用电设备则需要实地结合，有的总站需要使用到大型的用电机及其相关设备，有的小区域则使用小型的用电机及其相关设备。对于那些需要用到大型用电设备的地方，实现无功补偿的方式则需要配备就地补偿装置，这样是最简便有效地方式，也是最节约成本的方式。就地补偿，顾名思义，就是直接在该区域实现用电设备之间的连接，把无功补偿所需要用到的各种电容性设备安装连接到电力设备上，在加入一定的保护器件，这样就能保证用电设备与电容性设备同工作同关闭，实现稳控电流，合理控制功率因数的作用，即无功补偿的作用。

对于一些小型电厂以及一些偏远地区，由于各电站之间相距很远，各控制输出端不在同一地点。那么实现三相交流电路的无功补偿就不能依靠就地补偿这种方式，于是就有了针对这种情况的另一种补偿方式——分散补偿。分散补偿和就地补偿虽然在作用上都是起着三相交流电路无功补偿的作用，但操作方法却与之截然不同。就地补偿是因地制宜，根据设备的大小和功能，直接把补偿设备连接到用电设备上。而分散补偿则是在供电终端分散地装设补偿装置，与用户用电控制端相连，实现升高用户用电电压的作用。

要实现三相交变电流电路的无功补偿，并没有想象中的那么容易，有时候也需要综合考虑各方面的用电因素，以及因地制宜的实际应用。所以，为了实现对无功容量的要求，需要综合考虑到变电站当地的用电水平，以及电力技术水平。这样就诞生了第三种三相交流电路的无功补偿方——集中补偿。集中补偿是结合当地的变电站电能储存状况。举个例子，一般35 kV容量的变电站往往只按总容量的8%～16%的量来确定建设补偿装置，110 kV容量的变电站则往往只按总容量的16%～21%来确定建设补偿装置。这样因地制宜地建设无功补偿装置，既满足了用电需求，又达到了节约电能的目的。三种无功补偿方式的综合比较见表1。

3 如何实现三相交流电路无功补偿的控制

变电站在建设初期，电流负荷较小，对电力设备的补偿要求也就相对较小，随着投入使用的用户越多，规模越大，以往的设备就不能满足要求。现今，通过对电容设备的改进，实现了可调式电容性设备，它可以实现二进制调节方式，通过多个分接开关实现多档自动操作，这样可以在实际应用时，根据地点和时间段的实际需要不同，选择合适的档位进行操作。这样，即能实现自动控制，达到更高的技术要求，更简捷地操作水平。

而随着时代的变迁，生产力和消费水平的提高，人们也越来越追求节能、智能、安全、便捷的用电方式。三线交流电路的无功补偿设备也有了很大的改变，在短时间内电压负荷变动频繁的地方，实现了智能跟踪的瞬时切换无功补偿作用。传统的电容性设备及时通过放电线圈实现电能交换也是需要一定的时间，而当固定补偿最大容量的电容器的同时，在与之并联可调节式的电抗器，这样就可以达到瞬时切换无功补偿的作业，从而使三相交流电路无功补偿更加迅速与平稳。

4 低压配电网线路中无功补偿的意义

供电电路功率因数下降的根本原因是供电线路中接有大量的感性负载，它们从线路上取用了大量的感性无功功率。如工业生产中大量使用的异步电动机是感性负载，其功率因数约为0.8，轻载时更低；照明负荷中普遍应用的日光灯也是感性负载，功率因数只有0.4左右；冶金系统常用的高额、中频及工频感应炉，电焊变压器等负载的功率因数都是较低的。按照供用电规则，高压用电工业企业的平均功率因数应保持在0.95以上，而低压用电户单位的功率因数则为不低于0.9。提高功率因数的同时要保证感性负载具有所需要的无功功率，否则感性负载不能正常工作，也就失去了提高功率因数的意义。于是在低压配电网线路中就需要进行无功补偿方式来提高功率因数。

通过实现低压配电网线路中的无功补偿，可以把无功功率更有效地转化为有功功率，从而大大地提高了有功功率的利用率，增强了用功功率的作用效果，也就达到了充分利用电能，使电力资源更好地服务大众的作用。

无功补偿增大了电力设备的功率因数，从而也减少了电力设备的设计容量，举个例子，当电力设备的功率因数cosθ=0.85时，设备所需要的电能设计容量为100 kW，则当电力设备的功率因数增加到cosθ=0.95时，所需设计的电力设备容量为90 kW，从而大大节省了电力设备的建设容量。这也不是说必须减小容量，只是说在原来的基础上降低了标准。

无功补偿增大了电能利用率，降低了设备要求标准，从而也降低线损程度。即：如果补偿前的功率因数为cosα，补偿后的功率因数为cosβ根据线损计算公式：

ΔΡ%=（1-cosα/cosβ）×100%

可以得出：cosβ>cosα，从而提高了功率因数也降低了线损程度，提高了线缆的利用率，使电力企业经济效应显著提升。

5 结 语

低压配电网线路是目前电网线路中使用最长最广的线路，随着时代的变迁，科学的发展，低压配电网线路的技术和设备也愈加成熟。而无功补偿技术也是其着重发展的技术，它在低压配电网线路中起着至关重要的作用，是一个国家电力发展技术成熟的标志，实现低压配电网电路的无功补偿，可以起到节约资源且充分利用电能的作用，可以给广大电力用户树立一个良好的企业形象，可以为广大企业家带来更高的收益是电网发展过程当中的一个重大突破。

参考文献：

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[2] 王思乾.浅议低压配电网线路的无功补偿.[J]中国新技术新产品，2011，（2）.

[3] 鲁俊生.电力网无功功率补偿技术的现状[J].企业技术开发，2009，（6）.