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【摘 要】文章介绍了无功功率及配电变压器低压无功补偿的实际应用和注意的问题，说明合理应用配电变压器低压无功补偿对电网质量、供电能力和节能降损的重要性。
【关键词】配电变压器；低压无功补偿；无功功率
0.引言
电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率。电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿的原理。
目前常用的无功补偿的方式主要有① 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组；② 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；③ 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗减小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。无功功率补偿是电力企业和用电客户共同关注的问题，正确理解无功功率和合理进行低压配电网的无功补偿对降低低压配电网损耗、改善电压质量有着重大意义。
本文通过实例说明配电变压器无功补偿的作用和效益。
1.配电变压器低压无功补偿
1.1配电变压器低压无功补偿方法
目前，我国低压配电网中大部份使用的配电变压器为10（20）kV/0.4kV双绕组三相变压器，也有小部份为单相变压器，在绝大多数情况下都是单变方式运行，通过在配电变压器的低压侧进行集中补偿，能有效降低配变线路的损耗。由于集中补偿在现实施工和运行维护中比较容易，这也是目前最普遍的补偿方法。
一般按照以提高功率因数为目的选择补偿容量：
1.2配电变压器低压无功补偿的实际应用
配电变压器低压无功补偿其目的是提高专用变压器等用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。由于用户的负荷变化大，通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿。在实际应用中，一种装置是采用接触器投切电容器，其冲击电流大，影响电容器和接触器的寿命；另一种是用晶闸管等电子开关投切电容器，能解决接触器投切电容器存在的问题，但其缺点是晶闸管等电子开关存在功率损耗，产生大量的热量，需要安装风扇和散热器来通风和散热，而散热器会增大装置的体积，风扇则影响装置的可靠性。
在实际应用中，补偿装置的选择和使用要综合考虑以下问题：⑴装置实现自动投切、容量分级，快速响应，动态补偿。为防止三相不平衡系统的无功倒送，应要求控制器检测，计算三相无功电容的投切。固定补偿部分容量过大，容易出现无功倒送，动态补偿则能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器的损耗。对三相不平衡较大的负荷，如单相负荷用户较多，应考虑采用分相无功补偿；⑵运行可靠性问题。装置的可靠性在开关和电容器，电容器的寿命与工作条件有关，因此装置的投切开关是关键。实践证明，户外配变无功补偿装置因工作环境差，晶闸管或接触器补偿装置难满足可靠性要求，机电一体开关（复合型开关）是最佳的选择；⑶多种采样方式，实现智能控制。控制器的采样物理量可以采用电流、电压、无功功率和功率因数等值，具体视实际情况而定，做到合理、方便。例如：从电网降损角度分析，采用无功功率为控制量是最佳的控制方式；对三相不平衡较大的负荷，采用分相无功补偿装置；在实现自动投切和电容器组显示的基础上，还可以做到装置某些故障的监测、控制；⑷装置有一定的保护措施。装置应设计缺相、相序检查等方面的检测功能，以便在系统出现缺相等故障时能切除电容器，保护设备。
2.无功补偿效益分析
以当前肇庆地区一台500kVA的大工业用户和一台315kVA公用变压器为例，采用变压器低压侧集中补偿的方式进行无功补偿，配变无功补偿容量一般为配变容量的25%～40%。通过简单的计算和測量比较，说明无功补偿所具有的直接和间接效益。
2.1在500kVA的大工业用户上的应用
假设补偿前变压器满载运行，视在功率S=500kVA，功率因数cosφ=0.85，年用电时间为T=4000h，若将cosφ提高到0.95，计算需要的补偿的容量；补偿装置单位投资为200元/kvar，投资回收率为10%/a。计算企业补偿后的一年后的收益。（设当前地区的大工业收费标准为：年基本电费=276元/kVA.a，电度电费=0.75元/kWh，暂不执行峰谷电价。）
通过上述分析，用户在用电负荷不变的前提下，经过提高功率因数一年就可以收回安装无功补偿设备投入的费用，而且能获得良好的经济收益。
2.2 在315kVA公用变压器上应用
在一台315kVA公用变压器使用无功动态补偿装置，无功补偿容量为130kvar，由2组15 kvar和5组20kvar共同组成。在一个阶段内对低压无功补偿装置投入和退出两种情况下，对各种数据进行测量、统计，数值如表1。
通过表1的数据，我们可以清楚地看出，进行低压无功补偿投入与退出的区别，在补偿设备投入后，平均线损率为2.03%，电压质量稳定。在补偿设备退出后，平均线损率为7.97%，末端电压明显偏低。进行低压无功补偿不但可以降低电能损耗，而且能有效提高供电质量。
3.结束语
在配电网中利用无功补偿的办法，可以使系统中的用电设备所需的无功功率就地平衡，使配电网的功率因数得以调节，对改善电网质量、提高供电能力和节能降耗都具有重要意义。
【关键词】配电变压器；低压无功补偿；无功功率
0.引言
电网输出的功率包括两部分：一是有功功率；二是无功功率。直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率。电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿的原理。
目前常用的无功补偿的方式主要有① 集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组；② 分组补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器；③ 单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗减小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。无功功率补偿是电力企业和用电客户共同关注的问题，正确理解无功功率和合理进行低压配电网的无功补偿对降低低压配电网损耗、改善电压质量有着重大意义。
本文通过实例说明配电变压器无功补偿的作用和效益。
1.配电变压器低压无功补偿
1.1配电变压器低压无功补偿方法
目前，我国低压配电网中大部份使用的配电变压器为10（20）kV/0.4kV双绕组三相变压器，也有小部份为单相变压器，在绝大多数情况下都是单变方式运行，通过在配电变压器的低压侧进行集中补偿，能有效降低配变线路的损耗。由于集中补偿在现实施工和运行维护中比较容易，这也是目前最普遍的补偿方法。
一般按照以提高功率因数为目的选择补偿容量：
1.2配电变压器低压无功补偿的实际应用
配电变压器低压无功补偿其目的是提高专用变压器等用户功率因数，实现无功的就地平衡，降低配电网损耗和改善用户电压质量。由于用户的负荷变化大，通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿。在实际应用中，一种装置是采用接触器投切电容器，其冲击电流大，影响电容器和接触器的寿命；另一种是用晶闸管等电子开关投切电容器，能解决接触器投切电容器存在的问题，但其缺点是晶闸管等电子开关存在功率损耗，产生大量的热量，需要安装风扇和散热器来通风和散热，而散热器会增大装置的体积，风扇则影响装置的可靠性。
在实际应用中，补偿装置的选择和使用要综合考虑以下问题：⑴装置实现自动投切、容量分级，快速响应，动态补偿。为防止三相不平衡系统的无功倒送，应要求控制器检测，计算三相无功电容的投切。固定补偿部分容量过大，容易出现无功倒送，动态补偿则能有效避免无功倒送。系统三相不平衡同样会增大线路和变压器的损耗。对三相不平衡较大的负荷，如单相负荷用户较多，应考虑采用分相无功补偿；⑵运行可靠性问题。装置的可靠性在开关和电容器，电容器的寿命与工作条件有关，因此装置的投切开关是关键。实践证明，户外配变无功补偿装置因工作环境差，晶闸管或接触器补偿装置难满足可靠性要求，机电一体开关（复合型开关）是最佳的选择；⑶多种采样方式，实现智能控制。控制器的采样物理量可以采用电流、电压、无功功率和功率因数等值，具体视实际情况而定，做到合理、方便。例如：从电网降损角度分析，采用无功功率为控制量是最佳的控制方式；对三相不平衡较大的负荷，采用分相无功补偿装置；在实现自动投切和电容器组显示的基础上，还可以做到装置某些故障的监测、控制；⑷装置有一定的保护措施。装置应设计缺相、相序检查等方面的检测功能，以便在系统出现缺相等故障时能切除电容器，保护设备。
2.无功补偿效益分析
以当前肇庆地区一台500kVA的大工业用户和一台315kVA公用变压器为例，采用变压器低压侧集中补偿的方式进行无功补偿，配变无功补偿容量一般为配变容量的25%～40%。通过简单的计算和測量比较，说明无功补偿所具有的直接和间接效益。
2.1在500kVA的大工业用户上的应用
假设补偿前变压器满载运行，视在功率S=500kVA，功率因数cosφ=0.85，年用电时间为T=4000h，若将cosφ提高到0.95，计算需要的补偿的容量；补偿装置单位投资为200元/kvar，投资回收率为10%/a。计算企业补偿后的一年后的收益。（设当前地区的大工业收费标准为：年基本电费=276元/kVA.a，电度电费=0.75元/kWh，暂不执行峰谷电价。）
通过上述分析，用户在用电负荷不变的前提下，经过提高功率因数一年就可以收回安装无功补偿设备投入的费用，而且能获得良好的经济收益。
2.2 在315kVA公用变压器上应用
在一台315kVA公用变压器使用无功动态补偿装置，无功补偿容量为130kvar，由2组15 kvar和5组20kvar共同组成。在一个阶段内对低压无功补偿装置投入和退出两种情况下，对各种数据进行测量、统计，数值如表1。
通过表1的数据，我们可以清楚地看出，进行低压无功补偿投入与退出的区别，在补偿设备投入后，平均线损率为2.03%，电压质量稳定。在补偿设备退出后，平均线损率为7.97%，末端电压明显偏低。进行低压无功补偿不但可以降低电能损耗，而且能有效提高供电质量。
3.结束语
在配电网中利用无功补偿的办法，可以使系统中的用电设备所需的无功功率就地平衡，使配电网的功率因数得以调节，对改善电网质量、提高供电能力和节能降耗都具有重要意义。