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摘要：现阶段，我国的大多数的电力用户，均为低压用户。在低压电网经济运行中，采用无功补偿技术，既可以为电力系统正常运行提供保障，也可以减轻上级电网的补偿压力，缓解无功不足所引起的问题。此外还可以增强电压质量水平，减少电能消耗，增强可靠性，降低用户的用电成本。因此，在电网中，无功补偿处于极为重要的地位。基于此，本文以电网现状为基础，对无功补偿在低压电网经济运行中的作用进行研究。希望通过本文分析，为相关人员进行无功补偿安装提供依据。
关键词：无功补偿技术；低压电网；应用探讨
1引言
在低压电网中涵盖感应电动机、变压器、电抗器等设备，这些设备在电网运行过程中将产生感性负荷，并消耗无功功率。利用无功补偿技术、安装无功补偿设备可实现对无功功率的有效补偿，提高平均功率因数，改善输电线路与变压器的损耗情况，解决无功倒送问题，进一步提升低压电网的运行质量。
2无功补偿的发展历程
无功补偿技术的发展和半导体材料技术的发展密不可分，从早期的并联投切式电容器（FC），到二十世纪初期美国GE公司研制的同步调相机（SC），早期的无功补偿装置在性能和体积上有很大局限性。直到二十世纪七十年代晶闸管出现，无功补偿装置才得到了长足的发展，新型无功补偿装置静止无功补偿器（SVC）的出现，使对系统快速动态补偿成为可能。随着半导体技术的不断发展，GTO、IGBT等新型器件相继出现，日本三菱电机在1980年以美国学者GyugyiL.提出的自换相桥式变流电路理论为基础，率先研制出第一台的静态无功发生器（SVG）样机。静止无功发生器（SVG）是一种以GTO、IGBT等高频半导体开关元件为核心，可以实现快速自换相的变流器。SVG与前几种无功补偿装置相较来说，不管在性能上还是功耗上，都有巨大的优势，是目前较为先进的无功补偿装置。其原理是用可关断的元件（IGBT）模块组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，通过调整输出电压的幅值和相位来控制交流侧向系统输出电流来中和系统中的无功电流，达到对系统无功功率进行调节的目的。整个装置相当于一个调相电源，能够迅速吸收或者发出所需的无功功率，可以动态快速的调节系统的无功功率。SVG在响应速度、连续动态补偿、去谐波、分相补偿、运行损耗和噪声方面和其他无功补偿装置相比有明显的优势，但缺点在于控制难度相对较高。
3低压电网无功补偿原理
非线性电力设备基于电磁感应原理在低压电网中运行，在能量转换的过程中建立交变磁场、生成感性负荷，在一个周期内完成功率的吸收与释放。在此过程中，电源能量依靠无功功率的形式进行电能转化，在负荷与电源间做周期性往复转换运动。当电流在配电网中对电感元件做功时，将会导致电流比电压超前900C；当其对电容元件做功时，将会使电流较电压滞后900C，导致电流与电压出现不同相。在同一电路内，电感电流与电容电流的相位相差1800C，倘若选取无功补偿装置安装在电磁元件电路中，可以促使两种电流相互抵消，使电流、电压矢量夹角显著减小，从而有效优化电网做功性能。但需要注意的是，在运用无功补偿技术时需克服以下三项问题：①电网容量不足问题，在用电高峰期极易产生有功负荷、无功负荷缺额情况，造成局部电压不稳，影响电网整体运行效果；②技术与设备的缺陷，例如在含有真空断路器的线路中，在合闸时易产生瞬时过高电压，无法起到无功补偿作用；③单一化配置模式，难以结合负荷特性选取适合配置方法，对此还需进行控制设备、保护设备的合理选择，以此提高设备利用率。
4无功补偿技术在低压电网中的应用
4.1应用优势
从当前无功补偿技术在低压电网中应用的实际情况来看，其优势主要在于可以有效降低低压电网中的电能损耗量，在提升低压电网工作运行安全性与稳定性的同时，使其可以更好的满足社会的用电需求，保证电力企业的经济效益与社会效益。通常情况下，低压电网中往往会配置较多的电力设备，这些设备的使用会产生一部分数值较大的无功功率，而低压电网中的功率因数大多保持在0.75左右，如果借助无功补偿技术，则可以将低压电网中的功率因数提高到0.95左右，这就意味着可以直接消除低压电网中接近一半的无功功率，在减少不必要的电力能源消耗以及显著提升电力企业经济效益等方面发挥着不可忽视的积极作用。另一方面，借助无功补偿技术对于进一步激发电力设备自身具备的潜能也具有重要的现实意义，比如低压电网中电力变压器在获得无功补偿后，通过选择更低的容量，可以实现对设备使用资金的有效控制与节约，同时还可以进一步强化用电高峰期低压电网自身的负荷能力，保证低压电网的用电安全。以调压型动态无功补偿装置应用为例，借助虚线框中的是自耦合电压调节器TB，可以改变电容器两端电压的大小，降低附加损耗。
4.2应用方法
为了使无功补偿技术得到更加有效的应用，必须对无功补偿的目的进行明确。在低压电网中进行无功补偿，其核心目的就是提升电网的功率因数，从而保障低压电网运行的稳定性，为此必须合理选择无功补偿的容量。具体来看，无功补偿技术的方法主要有两种，一种是单负荷就地补偿容量选择法，另一种是多负荷就地补偿容量选择法。就单负荷就地补偿容量选择法来看，主要对经验系数进行确认，然后对功率因数进行相应的提升。例如将电机的容量、级别作为依据，以此对经验系数表进行查询，从而确认相应的经验系数，使低压电网中的功率因数得到约0.96大小的提升。也可以通过实验的方式确定适当的补偿值，从而使功率因数得到有效提升，但是实验法对测试人员的专业素质要求较高，因此应用起来相对比较麻烦，在实际应用中仍然以确定经验系数为主，如表1所示。就多负荷就地补偿容量选择法来看，主要对无功补偿前的功率因数和无功补偿后的功率因数进行计算，然后对无功补偿的适合量进行确认。这种补偿选择方法相比较其他方式更加简便，而且具有更好的补偿效果，但是不适用于负载变化较大的低压电网，在负载较大的情况下，可以对自动投切补偿装置进行有效利用，从而实现自动化的补偿调节。
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4.3应用实例
以低压无功补偿装置在动力科的实际应用中的效果为例：以动力科Ι回路所供的众多变压器中的的2#变压器为例。2#变压器为我矿总务科供电回路，在低压侧加装800kvar无功补偿电容柜，设定cosφ为0.95，小于限值则自动投入电容器组。如功率因数超过限值，由功率因数补偿器控制，开始自动切除电容器，使功率因数保持在0.9以上。试机时一次电流1350A，cosφ=0.68，装置动态投入520kvar后，功率因数接近到0.95，一次电流变为966A，电流是补偿前电流的71.5%，即减少线路电流28.5%。表2列出了补偿前后参数的变化。
表2 补偿前后参数的变化
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5结束语
总之，无功补偿装置在电力系统低压电网中发挥着十分重要的作用， 电力系统低压电网在输送电能的过程中会出现较多的损耗，并且还会因为电力系统出现故障而影响电力正常供应，但无功补偿装置却可以在很大程度上提高电力系统低压电网的输电效率，降低损耗，保证电力正常供应，更好地满足人们的日常生活和社会的正常生产。
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