摘 要
本文基于当前无功补偿在工农业生产中实际应用情况，分析了无功补偿在供配电系统中应遵循的原则和现实意义，对当前三种无功补偿方式在应用过程中的优缺点和注意的问题进行剖析，分析使用无功补偿装置后，能相应地节约电能、减少成本，提高供电稳定性，从而改善了电能质量，效果较为明显。
【关键词】无功补偿 供配电系统 补偿方式 应用
1 前言
在配电变压器低压380v 侧采取无功集中补偿方式，同时结合微机控制等技术，可以实现几十至几百千伏安之间范围的补偿，并能依据负荷水平来确定相应的电容器数量进行跟踪补偿，它是较为普遍采用的无功补偿方式。这种无功补偿方式可以显著提高用户的功率因数，实现无功的就地平衡，有助于稳定电压水平，因此对配电网和配电变的降损能起到良好的保护作用。
1.1 无功补偿在供配电系统中的作用
在工农业生产中使用的电动机和变压器等电气设备，大多属于电磁感应原理工作的感性负载，它们在能量转换的过程中能建立交变磁场，其吸收和释放的电能在一个周期内相等，因此这种电能功率称为无功功率。
无功补偿就是把容性功率和感性功率的负荷并联在同一电路，使能量在这两种负荷之间相互交换从而达到无功功率补偿。无功补偿能增加有功功率的比例常数和提高功率因数，从而能降低成本，减少配电设备的设计容量，其作用是显而易见的。无功补偿的作用还体现在降低线损，因为功率因数提高了，线损率也会下降，使功率消耗变小，可借此挖掘供配电系统输送功率的潜力。
1.2 无功补偿的遵循原则
《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》中明确指出，供配电系统中配电变压器的无功补偿装置容量，应按其配电变压器的最大负载率应在75%以上，其负荷自然功率因数应在0.85以上，无功补偿后配电变压器最大负荷时，应按配电变压器容量的25%～45%之间进行无功补偿容量配置，其高压侧功率因数也不能低于0.95。因此，在工农业生产中要根据供配电系统网络结构、电器负荷容量等因素来考虑选择合理的无功补偿方式和位置等，使无功补偿的效益最大化。
1.3 无功补偿的意义
安装无功补偿设备可提供感性电抗所消耗的无功功率，从而能降低线损，这对提高供电企业的经济效益起着重要的作用。首先无功补偿能改善电能质量，无功补偿设备的合理配置能改善电压调整，进而保证电压质量的稳定性；其次安装无功补偿设备能降损节能，挖掘出供电设备的潜力，达到使发电机少发无用功，多发有功功率的目的；最后，无功补偿能减少用户电费支出。另外，无功补偿还能减少电压和电流的不平衡等方面的作用，投资小，见效快，其最大的价值就是能提高供配电企业的经济效益。
2 无功补偿的补偿方式
2.1 集中无功补偿方式
集中无功补偿方式是通过无功补偿来改善供配电系统输配电线路的功率因数，在高低压配电线路中安装并联电容器组。在操作中，无功补偿装置通常设置在变配电站的10kV母线上来调节供配电系统电压。因此对于一些新建和改建工程，应充分考虑集中无功补偿，这样可以减少设计容量，从而达到减少投资降低成本的目的。
2.2 分组无功补偿方式
分组无功补偿方式广泛适用于工厂、企业以及煤矿等专用变压器的无功补偿。其操作程序是，在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器，结合微机控制等技术，可以实现几十到几百千伏安范围的补偿。
2.3 就地分散无功补偿方式
就地分散无功补偿方式适用于容量大、负荷平稳、频繁使用的用电设备。其操作方法是在单台电动机处安装并联电容器。这种方法采用的是微机智能型调控措施，因它靠近线路末端，线路的电抗大，因此无功补偿效果较好。就地分散无功补偿方式具有使用方便、性价比高、免维护、节能降耗效果好等特点，它弥补了集中补偿和分组补偿的不足，是一种较为完善的补偿方式。
2.4 合理使用补偿方式
无功补偿安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿有三种方式，其中就地补偿范围广，效果较好，但其安装容量要远远高于另外两种补偿方式，其电容器利用率较低；低压分组补偿和高压集中补偿利用率较高，还能补偿变压器自身的无功损耗。尽管无功就地补偿有较多优点，但这种补偿方式也并非完美无缺，它也有缺点，即不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿。因此在实际操作中，应根据具体情况进行选择补偿方式，按照合理规划布局、就地平衡的原则，把集中和分散补偿结合起来，高压补偿和低压补偿结合起来，降损和调压结合起来，并以分散补偿、低压补偿、降损为主进行合理补偿。
3 无功补偿装置在供配电系统应用中应注意的问题
为了进一步提高供电系统的运行效率，在面临成本增加、远距离供电稳定性、电压控制等问题的情况下，无功补偿的作用越发显得重要，尽管无功补偿装置技术在供配电系统中已也开始普及，但在实际操作中还存在着一些问题，须引起重视并亟待解决。
3.1 补偿方式上应注意的问题
在实际操作中，往往注意补偿用户的功率因数，例如为提高电力负荷的功率因数就增加补偿箱，这对降损有所帮助，但没有考虑到电力网的损耗。如果以此为出发点，实现更有效的降损，就必须确定各点的最优补偿量、补偿方式，计算出无功潮流，把资金用到最恰当的地方，在权衡几种补偿方式的优缺点后再行选择，以便发挥补偿装置设备的最大效益。
3.2 电压调节方式上应注意的问题
有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投放量的，它虽然能保证用户的电能质量，但对于电力系统而言却并不可取。尽管无功量变化能引起线路电压的波动，但线路的电压水平是由系统情况决定的，当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投放量可能与实际需求相差甚远，出现无功过补或欠补现象，因此其效果并不明显。
3.3 无功倒送问题
无功倒送会加重线路负担，使线路和变压器损耗严重，这是供配电系统所不允许的。尽管生产无功补偿设备的厂商都承诺设备不会造成无功倒送，但在运行中这种无功倒送现象还是存在。接触器控制的补偿柜其补偿量应该是三相同调的；晶闸管控制的补偿柜应该是可以分调补偿量，但商家为节约成本，只选择一项做采样和无功分析，因此在三相负荷不对称的情况下，就可能造成无功倒送。所以在选择补偿方式时，应充分考虑这些因素。
3.4 谐波问题
谐波问题往往被忽视，应引起足够的重视。尽管电容器具备一定的抗谐波能力，但是如果谐波含量过大就会减少电容器的使用寿命，使电器过早的损坏，造成资金的浪费。同时，电容器本身对谐波具有放大作用，例如无功补偿柜的控制环节也极易受谐波的干扰，会使控制出现失灵现象。因此，从整体考虑应增加滤波装置，从而使补偿设备能正常运转，也克服了过去补偿设备莫名其妙地损坏而找不出原因的不足。
3.5 无功补偿容量多少的问题
在进行无功补偿时，还要注意在轻负荷时补偿不要过量，这样会造成功率损耗增加，增加成本。把功率因数提高到0.95左右的范围内是合理补偿区域，如果功率因数较高，那么每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小。因此在操作中一方面使电容器与电动机直接并联，同步投入或停用，可避免无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网；另一方面也有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
3 结语
随着经济的快速发展和居民生活水平的提高，对电力的需求在呈不断上涨趋势，人们对供配电系统供电的安全性和可靠性等也提出了相应的要求。因此，如何使无功补偿设备在供配电系统中合理运用与应用，将会直接影响设备运转的稳定性，合理的安装与使用无功补偿装置能有效地改善配网电压质量、提高线路运行的经济性。尽管无功补偿装置在配电系统应用中还存在着一定的问题，但无功补偿作为降低电网损耗，提高配电效率的有效手段之一，无论从安全上还是从经济上都有着现实的意义，其不足也会随着科技的发展，其无功补偿装置设备的性能会越来越好，其应用前景十分广阔。
参考文献
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作者单位
国网山东省电力公司德州供电公司 山东省德州市 253000
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