黄超 朱洪涛
江苏省广播电视总台集团有限公司，江苏，南京210000
摘要：本文主要介绍了无功补偿装置的原理以及在不同情况下需要区分的补偿类型；着重分析了无功补偿装置的作用和实际应用中增设无功补偿设备产生的经济效益。
关键词：补偿方式：设备环境分析：经济效益
一、无功补偿的基本原理：
对于电网来说，其电网输出的功率包含有两个部分：一种是直接将电能转换为所需的热能、声能、机械能或者化学能量，利用这些能量做功那么这部分能量产生的功率称之为有功功率；第二种是不消耗电网中的能量，只是把线路传输中的电能转换为另一种形式的能量，然而这部分能量仍旧存在于电网线路中，这种能量存在使得电气设备能够正常运行，所产生的功率就是无功功率。
一般在电力系统中所提到的无功负载绝大部分是电感元器件产生的感性无功负载，如果我们把电容器与电感器并联连接在同一电路中，当电感器吸收能量产生磁场时，电容器就释放之前储存好的能量，换而言之当电感器释放能量时，电容器又可以反向充能。除去正常消耗了的电能，电网中传输的能量还有一部分在电容电感之间循环交换，这就是无功补偿的基本原理。
二、无功补偿的常见方式及配置包括以下几种：
1、?第一种集中补偿其含义就是在电力系统的高低压配电线路中将电容器组并联安装，一般装设在用电企业内部或者地方变电所的高压母线上，这样做可以减少高压线路中的无功损耗及线路产生的感性无功负载，并且集中补偿还能提高变电所的供电电压质量，稳定电流抑制干扰。
2、第二种分组补偿是在配电房变压器的低压侧或者在用户端配电室安装并联电容补偿器。这种常装设在功率因数较低的工厂车间或者农用电网的终端变、配电所的高压或者低压母线上。这种方式与集中补偿有着相同的优点，效果也比较明显。
3、第三种就地补偿是在单一用电设备处安装并联电容器。在设备端加装无功补偿装置，不但可以降低无用功率，提高系统功率因数，还可以充分挖掘电气设备输送有用功率的潜力。
但是高压集中补偿和低压分组补偿缺一不可，不能互相代替。但从电容总量来比较，就地补偿这种方式所需电容器的安装容量比其他两种方式要大得多，而且就地补偿的电容器日常利用率不高，存在电容设备资源浪费的倾向。而高压集中补偿和低压分组补偿的方式下，电容补偿器总的所需的容量相对较小，电容器日常利用率也高得多，并且这种补偿方式还能补偿变压器自身的无功损耗，例如发热问题，因此这三种不同的补偿方式应当互相结合，互为补充。
无功补偿的合理配置原则在于以局部为重点，总体平衡与局部平衡相结合；以降低线路损耗为主，降低损耗与调压相结合。因为用户端无功功率的产生主要是存在于通过变电所以下级别的低压配电线路。因此为了有效地降低线路产生的感性负荷，应当本着哪里出现哪里补偿的宗旨，线路末端用户应主动增设无功补偿装置。
三、无功补偿设备安装前提情况及作用
1、当电网电压出现波动，时高时低的情况，电压不稳已经严重影响用电设备正常的运行。
2、用户端如果功率因数过低，供电公司将有可能对用电企业进行罚款，但同样企业如果安装无功补偿装置，供电公司也会给予用户一定的优惠政策，这是双赢。
3、用户输电线路线损过大，从而需要减少线路损耗，降低线路感性负载、节约输送成本。
4、旧的电容装置太过老旧跟不上新的用电规模，需更换新的无功补偿设备。
5、变压器低压侧的输电系统中感性负荷比较多（如电机类），则需安装无功补偿设备。
6、在配电房变压器的低压侧，220V配电线路中如果变压器显示功率因数在0.92以下，就应当安装集中补偿设备。因为随着线路负载增加，原有变压器容量固定有限，所以输配电线路的线径无法满足要求，此时安装无功补偿设备能提高线路有效负载。但同时也得注意电容补偿存在技术上的问题。例如低压回路中需通过加大电容器容量或者在线路中串联电抗器来应对电容补偿器投入那一刹那产生的涌流。并且电容器会造成谐振，并将谐波扩大，因此需要串联电抗器来避免产生谐振。最后电力系统中如果存在电动机，而补偿方式选择就地补偿的话。在电动机断开电源后，由于惯性的存在，发动机转子继续转动会导致电容器产生励磁电流，此时如果电容器容量过大将使得电动机线圈磁场因得到励磁电流而继续运转，周而复始，循环减弱产生危害，所以就地补偿容量得小于电动机空载状态下的电容补偿量，至少得小于等于0.9倍。
四、无功补偿器在实际使用中的经济效益
正常情况下在不增设无功补偿设备时，电力系统中的平均功率因数应该保持在0.70～0.85之间，用户互端产生于电网的无功功率占比约为消耗的有功功率的60%～90%。正是因为安装了无功补偿设备，减少了电网输配电线路中产生的无功功率，所以电网提高了输电效益，进而电网也会主动给用电企业带来优惠补贴政策。
1、在未安装无功补偿设备情况下，可以根据用电设备的功率因数，测算出输电线路的能耗损失。如果通过改造现场增加无功补偿设备，可以将低于标准要求的功率因数提高至达标水平。
2、无功补偿减少线损感性负载，降低能耗损失，改善电网的电压波动质量，给设备提供稳定电压，促进设备运行正常，减少电网输配电中的电力损失。一般工厂动力配线根据不同情况及要求，线路的负载损耗约为2%--3%左右，占比虽小，日积月累也是不小的损失。但在增补电容补偿装置后，可同时降低供电端与用电端的电力损耗，在同样粗细线径输电线路中，安装无功补偿设备也能提高线路的有效载荷。
3、安装无功补偿设备能改善供电品质，同强度下减少负载总电流及电压降，提高电力系统的功率因数。并且变压器端二次侧如果加装电容补偿设备也可以改善功率因数进而提高二次侧的电压。
4、无功补偿装置的增设还可以延长变压器及电气设备的使用寿命。 在安装无功补偿设备后，系统功率因数会达到0.95。在用电器规模不变的情况下，线路的总电流会降低。倘若之前变压器已经接近了满载饱和状态，那么安装无功补偿设备将可以继续压榨变压器的有效载荷。在电气设备和线路的有效负荷降低后，设备因做无用功产生的热能也会减少，从而可以降低设备运行时的温度，进而提升用电器的使用寿命（温度每降低10°C，寿命可延长1倍）。
提高无功功率是依靠并联电容实现的，同时也能提高线路末端用电器的电压。在许多无功功率变化比较大的企业中如整车制造厂，它里面的无功功率特点是瞬时短暂，但是无功功率值很大，常见的无功补偿装置都无效，针对这类型的输电线路就需要采取动态补偿的方式，以避免出现冲击电流。所以从企业角度看使用就地补偿方式是最为合理的，既能减少电缆线的发热问题，提高电缆的使用寿命，还能提高电压，为企业产生实实在在的经济效益。
5、结语
无功补偿可以改善用电的质量、降低电能输送途中的损耗、提升发供电设备潜力，特别是对于提升变压器负载有很大区别。经济层面上，无功补偿实实在在地减少了用户的电费支出，是一项投资少，收效快的节能措施，于企业用电大户来说具有很强的吸引力。于个人来说没有很强的动力去响应电网的号召，投入大产出少，但是积少成多，个人用户应当团结起来，以社区为整体推行无功补偿装置的增补。特别是对于即将到来的电动汽车时代，老旧小区更应该提前做好应对准备，扩容建设应该及早提上日程。
参考文献
【1】郑传荣；自动控制补偿器电容器柜的工作原理及应用；农业科技与装备；【2】魏保民；电容补偿柜的工作及维护；通信电源技术；2001年9月第3期；