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【分类号】：TM714.3
1电网中的无功功率
在电网中，由电源共给负载的电功率有两种：一种是由供电功率，另一种是无功电功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率。无功功率比较抽象，它用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电器设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。由于他对外不做功，才被称为“无功”。
无功功率决不是无用功率，他的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，而转子的磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电机不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场。那么这些用电设备就不能维持额定情况下工作，用电设备的端电压就会下降，从而影响用电设备的正常工作。无功功率对供、用电也产生一定的影响，主要表现在：
1 降低发电机有功功率的输出。
2 视在功率一定时，增加无功功率就要降低输、变电设备的供电能力。
3 电网内无功功率的流动会造成线路电压损失的增大和电能损耗的增加。
4 系统缺乏无功功率时就会造成低功率因素运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
从发机和高压输电线供给的无功功率，一般满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿的装置，来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要。
2低压集中补偿方式
目前国内较普遍采用的另外一种无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏不等，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。“主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功的就地平衡，对配电网和配电变的降损有一定作用，也有助于保证该用户的电压水平。”这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切的，也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控制的。这种方案虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取。因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，出现无功过补偿或欠补偿。
对配电系统来说，除了专用变之外，还有许多公用变。而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变压器，由于其通常安装在户外的杆架上，进行低压无功集中补偿则是不现实的：难于维护、控制和管理，且容易成为生产安全隐患。这样，配电网的补偿度就受到了限制。
补偿容量的确定：一般可按主变压器容量的25%～30%考虑.当主变压器负载较轻时，可按所带负荷的20%～30%配置。
农网变电所内安装电容器应根据需要分组设置并安装相应的自动投切装置，以实现补偿和调压的灵活性，同时应充分利用主变压器的有载调压装置进行电压调整，以提高补偿设备的利用律，充分发挥其经济效益。
3用户终端分散补偿方式
目前在我国城镇，低压用户的用电量大幅增长，企业、厂矿和小区等对无功需求都很大，直接对用户末端进行无功补偿将最恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。
《供电系统设计规范》（GB50052-1995）指出，容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。故对于企业和厂矿中的电动机，应该进行就地无功补偿，即随机补偿；针对小区用户终端，由于用户负荷小，波动大，地点分散，无人管理，因此应该开发一种新型低压终端无功补偿装置.
4补偿方案的确定
由以上分析得知，多负荷点的10kV配电线路的补偿位置应在配电线路距首端2/3处，补偿的容量应为无功负荷的2/3。在确定具体某一条配电线路的补偿时，应充分调查该线路的平均无功负荷和最小无功负荷，这些数据可以从运行日志中获得。当线路的最小无功负荷小于平均无功负荷的2/3时，考虑到无功不应倒送，可固定安装的补偿装置，但应按最小无功负荷确定补偿容量。当线路中有较大无功负荷点时，除应考虑与线路始端的距离外，也应考虑大的无功负荷点。选择电容器时应考虑电容器的过电压能力，耐受短路放电能力、涌流，以及运行环境和电容器的有功损耗等因素。
5 无功补偿优化
5.1采用移相电容器和同步调相机进行无功补偿的比较
装设移相电容器和同步调相机各有其优缺点，
1、移相电容器补偿的优点是：
1）功率损耗小，约为起无功功率之0.3～0.4%，而调相机的有功损耗满载时占额定功率的1.8～5.5%，50%额定负载时占2.9～9%，25%额定负载时高达5～15%，为移相电容器的10～40倍。
2）移相电容器的价格低于同步调相机，约为移相电容器的每千乏造价的1.5～2倍。
3）无旋转部分，不需专人维护管理；安装简单；
4）可以自动投切，以增减补偿容量。
移相电容器补偿的缺点是：
1）无功功率电压特性不好；
2）使用寿命短；
3）對短路的稳定性差；
4）切除后有残留电荷。
调相机的优缺点与电容器相反，它的主要优点是：
1）输出的无功功率可以根据系统的需要进行调节；
2）能提高超高压线路的送电功率和运行稳定性；
3）在电网故障情况下能提高电网电压。
移相电容器可以就地解决农村电网乡镇企业的电动机、配电变压器和配电线路上所消耗的无功功率，，目前市场上有微电脑控制的功率因数补偿自动控制装置，根据用户的情况可以自动投切移相电容器，使功率因数保持在要求的数值。
5.2无功补偿容量的选择
无功补偿点的合理选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功功率的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。我国配电网长期以来无功匮乏，由其造成的网损严重，因此，进行无功功率补偿，能投资少回报高。
文献综述
[1]《电力电容器安装运行和检修》.水利水电出版社
[2]《中国农村电气化学术文集》.中国电力出版社
[3] 威天权.三种无功补偿方式在农网中的运用[J].农村电气化，2002（5）：21
1电网中的无功功率
在电网中，由电源共给负载的电功率有两种：一种是由供电功率，另一种是无功电功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率。无功功率比较抽象，它用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。凡是有电磁线圈的电器设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。由于他对外不做功，才被称为“无功”。
无功功率决不是无用功率，他的用处很大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，而转子的磁场就是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此，没有无功功率，电机不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。
在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场。那么这些用电设备就不能维持额定情况下工作，用电设备的端电压就会下降，从而影响用电设备的正常工作。无功功率对供、用电也产生一定的影响，主要表现在：
1 降低发电机有功功率的输出。
2 视在功率一定时，增加无功功率就要降低输、变电设备的供电能力。
3 电网内无功功率的流动会造成线路电压损失的增大和电能损耗的增加。
4 系统缺乏无功功率时就会造成低功率因素运行和电压下降，使电气设备容量得不到充分发挥。
从发机和高压输电线供给的无功功率，一般满足不了负荷的需要，所以在电网中要设置一些无功补偿的装置，来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要。
2低压集中补偿方式
目前国内较普遍采用的另外一种无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏不等，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。“主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功的就地平衡，对配电网和配电变的降损有一定作用，也有助于保证该用户的电压水平。”这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切的，也有为了保证用户电压水平而以电压为判据进行控制的。这种方案虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取。因为虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平是由系统情况决定的。当线路电压基准偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，出现无功过补偿或欠补偿。
对配电系统来说，除了专用变之外，还有许多公用变。而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变压器，由于其通常安装在户外的杆架上，进行低压无功集中补偿则是不现实的：难于维护、控制和管理，且容易成为生产安全隐患。这样，配电网的补偿度就受到了限制。
补偿容量的确定：一般可按主变压器容量的25%～30%考虑.当主变压器负载较轻时，可按所带负荷的20%～30%配置。
农网变电所内安装电容器应根据需要分组设置并安装相应的自动投切装置，以实现补偿和调压的灵活性，同时应充分利用主变压器的有载调压装置进行电压调整，以提高补偿设备的利用律，充分发挥其经济效益。
3用户终端分散补偿方式
目前在我国城镇，低压用户的用电量大幅增长，企业、厂矿和小区等对无功需求都很大，直接对用户末端进行无功补偿将最恰当地降低电网的损耗和维持网络的电压水平。
《供电系统设计规范》（GB50052-1995）指出，容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备无功负荷宜单独就地补偿。故对于企业和厂矿中的电动机，应该进行就地无功补偿，即随机补偿；针对小区用户终端，由于用户负荷小，波动大，地点分散，无人管理，因此应该开发一种新型低压终端无功补偿装置.
4补偿方案的确定
由以上分析得知，多负荷点的10kV配电线路的补偿位置应在配电线路距首端2/3处，补偿的容量应为无功负荷的2/3。在确定具体某一条配电线路的补偿时，应充分调查该线路的平均无功负荷和最小无功负荷，这些数据可以从运行日志中获得。当线路的最小无功负荷小于平均无功负荷的2/3时，考虑到无功不应倒送，可固定安装的补偿装置，但应按最小无功负荷确定补偿容量。当线路中有较大无功负荷点时，除应考虑与线路始端的距离外，也应考虑大的无功负荷点。选择电容器时应考虑电容器的过电压能力，耐受短路放电能力、涌流，以及运行环境和电容器的有功损耗等因素。
5 无功补偿优化
5.1采用移相电容器和同步调相机进行无功补偿的比较
装设移相电容器和同步调相机各有其优缺点，
1、移相电容器补偿的优点是：
1）功率损耗小，约为起无功功率之0.3～0.4%，而调相机的有功损耗满载时占额定功率的1.8～5.5%，50%额定负载时占2.9～9%，25%额定负载时高达5～15%，为移相电容器的10～40倍。
2）移相电容器的价格低于同步调相机，约为移相电容器的每千乏造价的1.5～2倍。
3）无旋转部分，不需专人维护管理；安装简单；
4）可以自动投切，以增减补偿容量。
移相电容器补偿的缺点是：
1）无功功率电压特性不好；
2）使用寿命短；
3）對短路的稳定性差；
4）切除后有残留电荷。
调相机的优缺点与电容器相反，它的主要优点是：
1）输出的无功功率可以根据系统的需要进行调节；
2）能提高超高压线路的送电功率和运行稳定性；
3）在电网故障情况下能提高电网电压。
移相电容器可以就地解决农村电网乡镇企业的电动机、配电变压器和配电线路上所消耗的无功功率，，目前市场上有微电脑控制的功率因数补偿自动控制装置，根据用户的情况可以自动投切移相电容器，使功率因数保持在要求的数值。
5.2无功补偿容量的选择
无功补偿点的合理选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功功率的远距离传输，从而降低有功网损，减少发电费用。我国配电网长期以来无功匮乏，由其造成的网损严重，因此，进行无功功率补偿，能投资少回报高。
文献综述
[1]《电力电容器安装运行和检修》.水利水电出版社
[2]《中国农村电气化学术文集》.中国电力出版社
[3] 威天权.三种无功补偿方式在农网中的运用[J].农村电气化，2002（5）：21