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摘要： 交流电在通过纯电阻性负载的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率，因此，所谓的"无功"并不是"无用"的电功率，只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已。当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿。
关键字：变压器；无功功率；无功补偿
1无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，已被广泛应用于各电压等级电网中。
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，减少电网电源向感负荷提供、由线路输送的无功功率。高设备利用率，无功补偿的合理应用是电力企业提高经济和社会效益的一项重要课题。
2 配电网中变压器无功损耗的补偿方法分析
对于工业企业的用电企业，如果配电网中的高压侧没有适当的无功补偿设置，变压器无功损耗就得不到相应的补偿，而在变压器的低压侧设置的自动补偿装置往往是检测不到高压侧的无功补偿信息，变压器也就无法通过投入的低压电容来补偿高压侧无功损耗，这样就不能降低线路中的功率损耗。根据变压器中出现的这种无法补偿的情况，可以提出如下的解决方案。
2.1 在配变变压器的高压侧配置高压电容器组，提升变压器的无功补偿
采用这种方法一般需要投入很多的资金，主要是无功补偿的设备投资比较大。而且设备在日常运行维护和管理的过程中比较困难，而且采用这种高压电容器来补偿配变变压器无功损耗，对于配电网来说，不是十分合适，耗费的资金较大。而且采用这种配置高压电容组来进行无功补偿，通过变压器的无功潮流比较大，就会导致变压器实际的输出功率降低，可见，采用这种方法来降低变压器的无功损耗可行性较差。
2.2 采用自动补偿装置在变压器的高压侧取样，提高无功功率补偿
自动补偿装置的电压、电流采样点主要是变压器的高压TV 二次侧，以变压器的高压侧功率因数作为变压器的无功补偿的补偿指标，投切低压电容器组，来提高变压器端的无功补偿。采用这种方法只需要改变变压器的接线方式，不需要增加设备、增加投资就可以达到实际的补偿效果。因此，这种方法采用低压侧电容器来补偿变压器无功损耗，具有很强的补偿效率，可行性强，便于实现变压器的无功补偿。
3 应用举例
通过上面分析，确定采用自动补偿装置在变压器的高压侧取样方式来实现变压器的无功补偿。用电企业的配变容量为1250 kVA，企业没有什么特殊负载，主要以设备的工作为主。
3.1 补偿装置的低压侧采样数据收集
分别取空载、轻载（5%）、满载（75%）的情况，在低压侧的功率因数为0.95 时，对需要的三种情况的高压侧功率因数、低压侧投入的电容量，以及在高压侧的功率因数达到0.95 时，需要投入的电容量等这三种数据进行采集。详细情况如表1 所示。
3.2 自动补偿装置的高压互感器二次侧采样数据收集
采样线的接线方式为：采样电流取高压TA A 相二次侧的电流，（额定电流为5 A），采样电压取高压TV 二次侧电压。根据采样的需要，及时更换自动补偿装置。本次实例采用某厂产的JKL22B 型自动补偿控制器，额定工作电压为450 V，控制器的高压TV 二次侧电压为100 V，在配电网中需要安装100 V 电压控制器，保证控制器的工作电压在100 ～ 450 V 之间，以满足采样的要求。采样的数据如表2 所示。
3.3 、无功补偿的效益
3.3.1 提高设备的利用率。
对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。
3.3.2 降低系统的能耗
补偿前后线路传送的有功功率不变，P=IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2=COSφ2/COSφ1，这样线损P减少的百分数为：
ΔP%=（1-I22/I12）×100%=（1-COS2φ1/COS2φ2）×100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，有功损耗将降低20%～45%。
3.3.3、改善电压质量。
以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：
△U=（PR+QX）/UE×10-3（KV）两部分损失：PR/UE→输送有功负荷P产生的；QX/UE→输送无功负荷Q产生的；
配电线路：X=（2～4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的
变压器：X=（5～10）RQX/UE=（5～10）PR/UE变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
4 结束语
通过应用的实例分析，采用自动补偿控制装置加装在配电网中，能够方便地对配变进行功率补偿，不需要增加太大的成本，在配电网中能够得到广泛的应用。在用电企业可以采用工作电压合适自动控制装置进行有效的功率补偿，并在控制器的高压侧采样，提高电能的利用效率。一个设计良好的无功型控制器是智能化的，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果，并能对补偿装置进行完善的保护及检测.在偏远的农村地区，由于线路较长，能耗较大，可以采用客户低压电容器设备进行功率补偿即可实现降耗节能。
作者简介：杨兴灿（1985.02-），男，广东云浮新兴人，广东工业大学电气工程及其自动化专业，华南理工大学工程硕士在读，单位：广东电网云浮新兴供电局，研究方向：配网无功补偿、配网自动化、配网工程管理等
关键字：变压器；无功功率；无功补偿
1无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，已被广泛应用于各电压等级电网中。
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，减少电网电源向感负荷提供、由线路输送的无功功率。高设备利用率，无功补偿的合理应用是电力企业提高经济和社会效益的一项重要课题。
2 配电网中变压器无功损耗的补偿方法分析
对于工业企业的用电企业，如果配电网中的高压侧没有适当的无功补偿设置，变压器无功损耗就得不到相应的补偿，而在变压器的低压侧设置的自动补偿装置往往是检测不到高压侧的无功补偿信息，变压器也就无法通过投入的低压电容来补偿高压侧无功损耗，这样就不能降低线路中的功率损耗。根据变压器中出现的这种无法补偿的情况，可以提出如下的解决方案。
2.1 在配变变压器的高压侧配置高压电容器组，提升变压器的无功补偿
采用这种方法一般需要投入很多的资金，主要是无功补偿的设备投资比较大。而且设备在日常运行维护和管理的过程中比较困难，而且采用这种高压电容器来补偿配变变压器无功损耗，对于配电网来说，不是十分合适，耗费的资金较大。而且采用这种配置高压电容组来进行无功补偿，通过变压器的无功潮流比较大，就会导致变压器实际的输出功率降低，可见，采用这种方法来降低变压器的无功损耗可行性较差。
2.2 采用自动补偿装置在变压器的高压侧取样，提高无功功率补偿
自动补偿装置的电压、电流采样点主要是变压器的高压TV 二次侧，以变压器的高压侧功率因数作为变压器的无功补偿的补偿指标，投切低压电容器组，来提高变压器端的无功补偿。采用这种方法只需要改变变压器的接线方式，不需要增加设备、增加投资就可以达到实际的补偿效果。因此，这种方法采用低压侧电容器来补偿变压器无功损耗，具有很强的补偿效率，可行性强，便于实现变压器的无功补偿。
3 应用举例
通过上面分析，确定采用自动补偿装置在变压器的高压侧取样方式来实现变压器的无功补偿。用电企业的配变容量为1250 kVA，企业没有什么特殊负载，主要以设备的工作为主。
3.1 补偿装置的低压侧采样数据收集
分别取空载、轻载（5%）、满载（75%）的情况，在低压侧的功率因数为0.95 时，对需要的三种情况的高压侧功率因数、低压侧投入的电容量，以及在高压侧的功率因数达到0.95 时，需要投入的电容量等这三种数据进行采集。详细情况如表1 所示。
3.2 自动补偿装置的高压互感器二次侧采样数据收集
采样线的接线方式为：采样电流取高压TA A 相二次侧的电流，（额定电流为5 A），采样电压取高压TV 二次侧电压。根据采样的需要，及时更换自动补偿装置。本次实例采用某厂产的JKL22B 型自动补偿控制器，额定工作电压为450 V，控制器的高压TV 二次侧电压为100 V，在配电网中需要安装100 V 电压控制器，保证控制器的工作电压在100 ～ 450 V 之间，以满足采样的要求。采样的数据如表2 所示。
3.3 、无功补偿的效益
3.3.1 提高设备的利用率。
对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。
3.3.2 降低系统的能耗
补偿前后线路传送的有功功率不变，P=IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2=COSφ2/COSφ1，这样线损P减少的百分数为：
ΔP%=（1-I22/I12）×100%=（1-COS2φ1/COS2φ2）×100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，有功损耗将降低20%～45%。
3.3.3、改善电压质量。
以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X，有功和无功为P、Q，则电压损失ΔU为：
△U=（PR+QX）/UE×10-3（KV）两部分损失：PR/UE→输送有功负荷P产生的；QX/UE→输送无功负荷Q产生的；
配电线路：X=（2～4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的
变压器：X=（5～10）RQX/UE=（5～10）PR/UE变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的可以看出，若减少无功功率Q，则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
4 结束语
通过应用的实例分析，采用自动补偿控制装置加装在配电网中，能够方便地对配变进行功率补偿，不需要增加太大的成本，在配电网中能够得到广泛的应用。在用电企业可以采用工作电压合适自动控制装置进行有效的功率补偿，并在控制器的高压侧采样，提高电能的利用效率。一个设计良好的无功型控制器是智能化的，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果，并能对补偿装置进行完善的保护及检测.在偏远的农村地区，由于线路较长，能耗较大，可以采用客户低压电容器设备进行功率补偿即可实现降耗节能。
作者简介：杨兴灿（1985.02-），男，广东云浮新兴人，广东工业大学电气工程及其自动化专业，华南理工大学工程硕士在读，单位：广东电网云浮新兴供电局，研究方向：配网无功补偿、配网自动化、配网工程管理等