响分析
摘要：由于功率因数过低增加了供电线路的损失，增加了企业投资；增加了线路电压降，降低了电压质量；降低了发、供电设备的利用率；增加了用户电费支出，加大了企业成本。而无功补偿具有提高电网力率，减少网络无功，从而降低有功线损，增加设备利用率，改善电压质量的多重效果。无功补偿设备是配电网系统的重要组成部分，通过无功补偿是配电网改善电压质量和线损的有效手段。
关键词：无功补偿；功率因数；降损增效
在电力系统中，因电感和电容元件的存在，于是有功功率和无功功率在电网中共存。虽然无功本身不消耗能量，其能量仅在电源和负载之间传输和交换，但在能量交换过程中会造成电能的损失，电网视在功率的增加，对系统产生以下负面影响：
(1)电网的总电流增加，将增加电力系统部件的容量，例如变压器、电气设备和电线电缆等，从而增加初始投资成本。
(2)在传输同样功率的情况下，总电流增加将增加设备、线路的损失和增加线路和变压器的电压损失。电电压低，影响正常生产和生活用电；反之，无功容量过剩会造成电网的运行电压过高、电压波动率过大。
(4)降低电网的功率因数会导致大量的功率损耗。当功率因数从0.8 降低到0.6 时，功率损耗值将翻倍增加。
(5)对于发电设备，无功电流的增加将会增加发电机转子的退磁效果，降低电压。可变电力系统的无功分配是否合理直接影响电力系统的安全稳定运行，直接关联企业的经济效益。因此，解决无功补偿问题具有十分重要的意义。选择合理的无功补偿方式应遵循以下原则：
(1)减少无功功率的流动，就地或局部补偿原则；
(2)分级补偿原则。集中增加和分散安装相结合，以及基于分散补偿的综合规划；
(3)防止在低负荷情况下的过补偿，向电网输送无功。 1.常见无功补偿设备及比较 无功补偿装置的发展见图1。
图1 无功补偿装置发展框图
传统的无功补偿，一般都采用同步调相机、固定电容、晶闸管投切电容器(TSC)、晶闸管控制电抗器(TCR) 等。现代无功补偿装置有SVG、SVC、STATCOM等。
晶闸管开关电容基于电子开关的快速反应速度。当对晶闸管施加的电压为0 时，采用过零触发电路检测触发信号和晶闸管导通。接触器通过电容补偿控制器控制装置的打开和关闭切换电容器并实现电容器的输入和截止。为了减缓接触器的老化并延长其寿命，通常在工程中用于降低电容器的开关频率。
SVG 输出电压连接到变压器接入系统，以保持与系统侧电压相同的频率和相位。通过调整输出电压振幅值之间的关系，确定输出功率的性质和容量。当振幅值大于系统侧电压值时，产生电容无功功率，低于感知无功功率的输出。
混合型静止无功发生器(Hybrid Static VarGenerator，HSVG)结合了传统SVG 和TSC 的优点，并具备自身优点：动态响应速度快于SVC,具有较强的适应系统异常变化的能力;与SVG 相比，具有成本低、响应速度快、补偿容量可无级调节等优点;与TSC 相比，它体积小，寿命长。抗干扰能力强，电磁兼容性好。
2.无功对线损和电压的影响
无功是电能传输和转换过程中以及电网稳定不可缺少的，也是部分用电设备(尤其是电动类设备)为保证正常使用所必须的。电力系统的无功补偿和无功平衡是保证系统稳定和降低线路损耗、提高效益和保证电能质量的基本条件。无功补偿对配电网系统的主要影响和作用有以下几个方面:
2.1对配网损耗的影响和作用
线损率是影响供电企业经济效益最主要的因素之一，特别是县区局供电企业，如何降低线损率是每一个供电企业必须面对的一件事情，不少企业虽然重视对线损问题进行管理和研究，但无功补偿作为降低线损的重要手段之一，未能得到大多数的人的认识。
我们知道，用电设备吸收系统的有功为P=UIcosΦ，从式中可知，当P,U为定值时，提高功率因数cosΦ，电流I将减少，由于线损△P=I2R，当电阻R不变时，式中线损△P和电流I的平方成正比，电流下降线路损耗降低，因此，实行无功补偿，提高功率因数，将大大降低配网的线损率，提高供电企业经济效益。
2.2对供电电压的影响和作用
随着社会对供电电压质量要求的日益增加，电压质量的好坏将直接影响许多产品的质量和人民的日常生活。由于电流在线路中的流动，在线路的首端和末端电压会产生一定的差额，我们称压降，△U=IR，如上所述，相同定值的P，功率因数cosΦ的提高，电流下降，压降也随之下降，从而达到提高末端电压的目的。
2.3对配电变压器供电能力的影响和作用
配电变压器的供电能力指标是标称视在功率S, S=UI，如上分析，当供电电压不变时，在负荷点进行无功补偿将减少从系统吸收的无功电流，从而降低该负荷点吸纳的负荷电流，配电变压器将能够提供更大的有功供应能力。此外，由于电力系统普遍实施了对用电客户的功率因数考核，负荷端实行无功补偿后客户的功率因数将符合国家有关标准要求，减少了客户的无功电费支出，为客户节约了生产成本，提高了经济效益。
3.配网无功补偿的方式和配置选择
目前10kV配网的无功补偿方式很多，根据电压等级分10kV线路补偿和400V低压补偿，根据投入方式可分为固定补偿和自动补偿，根据补偿安装地点可分为变电站10kV母线集中补偿、配变台区低压集中补偿和用电设备点补偿等。
10kV线路补偿即将补偿电容安装在10kV线路上，安装地点一般在主要无功负荷落点段，以减少无功电流在线路上的流动为原则，可以装一组或多组，可采取固定补偿和自动补偿相结合方式，固定负荷补偿无功负荷的基本部分，保证低谷时段无功负荷的需要，自动补偿针对无功负荷变动部分自动补偿的投切控制方式比较多，定时、电压、无功功率或功率因数等都可以作为控制的物理量，现在无功补偿装置生产厂家一般多采用无功功率或功率因数作为控制物理量，即当负荷吸纳的无功功率超过定值或测定功率因数低于额定值时投入电容补偿，反之则切除。吸收无功功率较大的用电设备宜在设备安装地装设补偿电容，用电设备端的补偿装置一般采用固定补偿和手动投切方式。
4.无功补偿装置运行数据和经济分析案例
根据以上分析，笔者选择了两台配变进行台区无功补偿研究及数据分析，选择一个动力用户进行用电设备端无功补偿研究及数据分析。具体运行数据表1。
表1 台区补偿
变台名称 配变A 配变B 配变容量 400KAV 250KAV 补偿容量 90Kvar 50Kvar cosΦ 补偿前 0.71～0.85 0.75～0.87 补偿后 0.91～0.95 0.93～0.96 配变有功出力提高% 15.5 11.3 线损率% 补偿前 12.5 14.4 补偿后 6.8 7.3 降低百分点 5.7 7.1 月经济指标数据 补偿后实际月供电量 116800 45400 折算成补偿前月供电量 120038 47823 节约电量kWh 3238 2423O 节电率% 2.7 5.0 节电价值（元） 1975.18 1478.03 注：节电价值按公司停电单价0.61/kWh元计算 （2）用电设备安装点补偿
从表1可以看出，在台区安装低压无功补偿装置、可以大幅度降低无功电流流动时产生的损耗，提高功率因数和配变供电能力、并且每个月可获得相当可观的节电收益，目前市场上销售的无功补偿装置（30～l00kvar全自动智能型)价格在1.3到1.8万元之间，与之比较，约一年左右时间即可以收回补偿装置投资成本。
从表2可以看出，在用电设备安装地点补偿无功，可以提高功率因数，从而减少被考核的无功电费支出，约6- 10个月即可以回收补偿电容的投资成本。
表2 补偿前后对比
设 补偿电容Kvar 用电量kWh 备功率KW cosΦ 月电费（元） 其中无功电费（元） 补偿前 0 50 14400 .82 046 93851 补偿后 0 510 13800 .93 042 810 5.结束语
综上所述，配电网无功补偿对电压和线损的影响很大，为有效的保证配电网 电压的稳定性和安全性，降低线路损耗，需要采取科学有效的方法进行解决，合理配置电容器，应用有载调压设备，科学的改善无功补偿技术，从而实现合理的无功补偿，保证了配电网的安全性，提升电力系统的运行平稳性。
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