浅谈无功补偿在低压配电网中的应用

张天赐

摘要：介绍了无功补偿的工作原理，并针对目前农村低压配电网现状，从节能降损和提升电压质量方面提出进行无功补偿的意义，最后探讨了怎么样确定无功补偿的容量。

关键词： 低压配电网 无功补偿 无功功率

近年来，随着经济的发展，居民生活水平的提高，节能灯、电动机等感性电器的大量普及，生活用电及农业生产用电大幅提升，社会对电的需求不断攀升，然而，山区配电网网架相对薄弱、设备老化、供电线路长、线径小，造成电压质量差、线路损耗大。因此，如何提高电压质量，降低线损，是摆在我们面前的一项重要任务。无功补偿是电网运行中最常用、最有效的降损节能技术措施之一。它是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高电网的功率因数，降低损耗，改善电网电压质量。

1无功补偿的原理

在深入了解无功补偿之前，先介绍一下无功功率。那么，什么叫无功功率？电网中电力设备大多是根据电磁感应原理工作的，他们在能量转换过程中建立交变的磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电源能量在通过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅在负荷与电源之间往复交换，由于这种交换功率不对外做功，因此称为无功功率。无功功率虽然不对外做功，但并不是无用功率，它是保证电磁感应设备正常运转的必备条件。在电力负荷为纯电阻电路中，电流矢量与电压矢量同相，纯电感电路中电流矢量滞后于电压矢量90°，纯电容电路中电流矢量超前于电压矢量90°。

但是在实际供用电系统中的电力负荷并不是纯感性或纯容性的，是既有电感或电容又有电阻的负载。那么这种负载的电压和电流的相量之间存在着一定的相位差（如图），相位角的余弦cosφ称为功率因数， 式中R为电阻，XL为感抗，这里XL=ωL。

分析上面的图形可知，当我们对实际电力线路进行并联电容即是无功补偿后，由于流入电容的容性电流与感性电流方向相反，会抵消一部分，电流由原来I1变为I，很明显电流变小了，电压U与电流I的相位差也变小了，即供电线路的功率因数得到了提高，这也正是简单地说明了无功补偿的原理。

2无功补偿的意义

下面我们通过比较无功补偿前与无功补偿后相关数据的变化来说明无功补偿的意义。

无功补偿对电压的影响：

在进行无功补偿前，由电路图可知电压降公式为△U1=I1（R+XL）

进行无功补偿后，△U2=I2（R+XL） 通过对比两公式，补偿后I2小于I1而线路中线路电阻与感抗不变，所以有△U1>△U2，即是通过无功补偿减少了电压降从而提高了电力线路的电压质量。

而由相量图可知，在進行无功补偿后，相位角明显变小了即φ2<φ1，所以相位角余弦COSφ2>COSφ1，进而有△P2<△P1，即是在负荷有功功率及线电压、线路电阻不变的情况下，通过无功补偿可以减少线路发热所消耗的功率，进而降低线损。

3无功补偿容量的确定

分析进行无功补偿后的图形可知，通过不断增大补偿容量即并联的电容不断增大，功率因数角会逐渐减小，当补偿容量大到一定程度的时候，会使得线路电流I的相位超前于电压U，这种情况称为过补偿（如图），通常我们不希望出现过补偿的情况，因为这会引起变压器二次电压的升高，而且容性无功功率在电力线路上传输同样回增加电能损耗，如果供电线路电压因此而升高，还会增大电容器本身的功率损耗，使温升增大，影响电容器的寿命。

3结论

从以上分析可知，无功补偿实质上就是利用纯电容性电流与纯电感性电流的相位角相差180°，通过在同一线路中同时使用两种相位相反的无功电流，来互相抵消一部分电流，从而使线路上的总电流变小来达到节能降损及提高电压质量的目的。在低压配电网中，不论是从节约电能，还是从提高电压质量而言，合理地对线路进行无功补偿，能起到改善功率因数、提高系统的供电能力的作用，从而使低压配电网经济高效稳定地运行。

参考文献

【1】 扬帆 编著，无功补偿培训教程—基础篇，全球电气，2005

【2】 邓大胜，配网无功补偿方式及问题的探讨，科技咨询，2009