刘世鹏，李天鹏，刘鑫
国网山东省电力公司威海市文登区供电公司 山东威海 264400
摘要：自从改革开放以来，我国的社会经济有了突飞猛进的进步，这样人们在供电质量的要求就在不断的提高，并且电力的需求量也在不断的加大。但是目前我国的配电网存在着无功功率频繁变化的问题，所以要想确保无功功率的稳定性、减少电路消耗的损失，就一定要应用无功补偿技术，只有这样才能确保通电的正常、维护配电系统的稳定。本文主要对无功补偿技术在配电网中的应用进行了详细的分析。
关键词：配电网；无功补偿技术；应用
近年来，我国的经济建设速度不断加快供电量也随之不断攀升但与此同时电网的建设却并没有实现同步加速而是出现了滞后的局面，电网耗损问题越来越突出。降低电网损耗能够大大减少电力企业的供电成本。研究发现通过将无功补偿技术应用于配电网当中，能够实现降低电网损耗的目的。
1. 无功补偿技术的原理
用电设备只有在电源中对有功功率和无功功率进行有效的吸收才能正常工作，如果电网具有过低的无功功率，无法达到要求，那么要建立起一个完整的磁场是不可能的，这种情况会降低电网电压，造成用电设备不能在正常情况下工作。但是，发电机和高压输电线路的主要负荷供给需求很难从其中发出的无功功率下得到有效地满足，为了对这一缺点进行有效弥补，应该将无功补偿装置安装在配电网中对其进行有效补偿，从而在稳定的电压下用电设备能够正常工作。无功补偿装置的主要工作原理是有效连接容性功率负荷和感性功率负荷，使这二者能量能够在负荷之间相互转换，这时容性负荷能够将无功功率提供给感性负荷。
2. 无功功率对配电网的影响
一般来说，电力系统无功功率主要消耗在2个方面：一是在进行输电过程中，电路自身会主动地消耗无功功率；二是用电设备工作时会消耗无功功率，通常情况下可以分为感性负载和非线性负荷消耗无功。在电气设备中存在一些用电容量很大的设备，一般在其启动的时候都会消耗大量的无功，导致电网电压出现波动和畸变。
感性负载会给电力系统带来诸多不良影响，使得电网功率因数降低主要表现在以下几个方面：（1）对发电机组和输变电设备带来极大的不利影响，降低其输电能力和电气设备的效率增加了发电和输变电成本。（2）会使损耗增大，增加运营成本。（3）导致电网电压出现波动和畸变。
3.无功补偿的基本原则和要求
对于所有的配电网来说，消耗无功功率是不可避免的，特别是在低压配电系统当中无功补偿应该遵循“分级补偿，就地平衡”的原则合理布置，以最大限度地减少损耗。具体要求如下（1）无功功率补偿应该逐级进行遵循就地平衡的原则。（2）补偿方式主要有2种，即分散补偿和集中补偿，大多数情况下两者结合使用效果更佳。（3）应保证各节点的电压保持在一个稳定的水平，除此之外还需要留有充足的无功余量。（4）要实现区域协调和经济性相互支撑的局面。（5）应符合全局电压稳定的需求。
4. 无功补偿技术在配电网中的应用
4.1确定补偿容量
按照补偿容量计算公式计算 根据配电网的设备参数可以知道，感性负荷的实际功率（P）在应用无功补偿技术之前，功率因数是设置为 cosΦ1，应用无功补偿技术对其进行补偿之后，功率因数是设置为了 cosΦ2，所以补偿容量 Q 可以用以下公式来表示：Q=P·（tgΦ1-tgΦ2）其中，tgΦ1是补偿之前的功率因数，tgΦ2是补偿之后的功率因数。
4.2无功功率对配电网的影响
通常情况下，电力系统无功功率主要在以下两个方面消耗:1)电路在输电过程中会将无功功率自动消耗掉;2)用电设备工作过程中也会将无功功率消耗掉，通常可以分为感性负载和非线性负荷消耗无功。有一些具有极大用电容量的设备存在于电气设备中，在启动时会将大量的无功消耗掉，造成电网电压发生波动和畸变现象。
电网功率因素会在电力系统受到感性负载不良影响的情况下降低，主要表现在:1)严重影响发电机组和输变电设备，使其输电能力和电气设备效率降低，从而发电和输变电极大增加成本;2)增大损耗，促进运营成本的极大增加;3)造成电网电压发生波动和畸变现象。
4.3选择无功补偿方式和补偿技术
在配电网中无功补偿技术的应用，补偿方式可以分为低压补偿和高压补偿，补偿方式的选择要根据配电网设备的实际运行现状确定。补偿技术的选择和确定需要进行综合考虑，配电网需要无功补偿的电容器的分组数量越大，需要的补偿精度也就越高，在无功补偿中，补偿级数的增加，就会将配电网装置的成本提升。
配电网低压补偿设备的安装位置，需要根据配电网的实际使用情况而定，当配电网的负荷分布均匀，线路相对较短或者是负荷不均匀，线路较长的情况下，配电网的负荷需要集中在配电网变压器的附近，便于针对各个配变容量、功率因数的情况，确定补偿容量。在配电网中有低压，也有高压，所以也需要进行高压补偿。高压补偿需要在低压补偿的基础上，根据配电网配电使用者的无功补偿实际情况进行补偿。
4.4 补偿方式
4.4.1低压集中补偿方式
低压集中补偿。低压集中补偿具有较为简单的接线、较为方便的维护，能够就地平衡无功，极为经济，在现阶段补偿手段中发挥着至关重要的作用。其控制电容器的投切的途径为通过对投切装置的无功补偿。
现阶段 , 我国用的比较多的一种无功补偿方式 , 即在配电变压器 380 V 侧予以集中补偿 ,该方式下，补偿装置一般会采用微机控制的低压并联电容器柜 ,它投入的电容器数量会随着用户负荷水平的变化而变化 , 也就是所谓的跟踪补偿。跟踪补偿能促进专用变压器用户的功率因数进一步提高 , 能就地平衡无功功率 , 同时也能降低配电网、配电变压器的损耗 , 使该用户的电压水平保持稳定。专用变压器用户自己应该承担低压集中补偿方式所涉及的投资、维修等全部费用。现行国内各厂家提供的自动补偿装置一般都是以功率因数为依据，来自动投切电容器 , 部分厂家为了稳定用户电压水平，也会将电压视为一大控制因素。尽管该补偿方式能有效提高用户的电能质量 , 却并不适应于电力系统。究其原因为，线路电压会随着无功量的变化而发生变化 , 当线路电压基准较高或较低时 , 无功功率的投切量可能也会有无功补偿过剩或不足的情况，使之无法满足用户实际需求。
4.4.2杆上无功补偿
通常来讲，配电网中的补偿度会有所受限，这是由于配电网中很多公用变压器都未予以低压补偿造成的，这就会增加无功功率缺口，此时变电站、发电厂必须及时进行弥补 , 而大面积的无功功率沿线传输 , 配电网的损耗也在不断增加。针对上述情况，可在架空线路的杆塔上安装 10kV 户外并联电容器，以此对电网进行无功补偿 , 从而增加配电网功率因数 ,满足降损升压之需求。
4.4.3高压集中补偿
高压集中补偿方式具有投资少、便于集中维护的优点但由于该方式的适用范围有限，只能补偿母线的无功功率，因此主要应用于大中型工厂中。
5. 应用无功补偿技术的优势
第一，可以按照用电设备的功率因数，对输电线路产生的电能损失实现精准的计算结合改进技术，使其达到规定标准以实现节约用电的目的。第二，对改善电压质量以及保障设备的稳定运行具有重要作用。第三，对于一般工厂来说，电力损耗会达到左右，采用无功补偿技术对提升功率因数具有重大作用，可以降低电力损失，节约电力资源。第四，能够极大地改善供电品质，随着功率因数的提高，变压器二次侧电压也会提髙。第五，功率因数得到改善后与之相关的电气设备和线路容量负荷降低，这就使得用电设备在运行过程中产生的余热大大降低，从而延长了用电设备的使用寿命。
6.结语
在电力行业中，将无功补偿技术应用到配电网中，不仅可以确保配电网的配电质量，还能够降低损耗，从而起到节约能源的效果。同时在配电网中应用无功补偿技术的时候，还要根据配电网中设备的容量，选择无功补偿的方式和类型，只有这样才能够有效的满足配电网的需要和要求，从而为用电客户提高更加稳定的配电服务。
参考文献
[1]苑少华.低压配电网无功补偿研究[[J]农业科技与装备，2013(7):36-38
[2] 张素华．无功补偿技术在10kV配电网中的应用探析[J]．电子技术与软件工程，2013(21)：188．