付如燕

摘 要：无功功率是不做功的，它实际上非常有用。实际上是线圈感应磁场储能和电容电容电场储能在交流系统中，无功平衡依然存在。因为大多数用户是电动机、变压器和其他感性负载，我们必须使用电容功率来平衡它。因此，无功补偿常用并联电容器。 在电力系统中，并联电容器主要用于校正功率因数。在配电网中，电容器安装在变电站和电线杆上。电力系统在企业，在平行于单个电容器或分组的负载。本文根据无功补偿的原理进行分析，探讨无功补偿原理在低压电网中的应用方式以及在应用过程中所需要注意的问题，积极探讨无功补偿的应用前景。

关键词：无功补偿;低压电网;应用

一、无功补偿原理

电网中的电动机、变压器等电力负荷大多属于感性负荷，在运行过程中需要向这些装置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装置后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，降低电源向感性负载供电和由线路输送的无功功率，由于减少了电网中的无功功率流，可以减少线路和变压器由于功率损耗引起的无功功率传输，即无功补偿。

当电网电压波形为正弦波，且电压与电流同相时，由白炽灯，电加热器等电阻性电气设备从电网中得到的功率P等于电压U与电流I的乘积，即：P=U×I。电感器件如电机和电力变压器，因为磁场是在运行时建立，当能量的消耗不能被转换成活性，它被称为无功功率Q，此时，电流滞后于电压一个角φ。变配电设备的选择以视在功率s为基础，即有功和无功的矢量和：

有功功率与视在功率的比值为功率因数：

cos（f）=P/S

无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9以上，低压用户的功率因数应达到0.85以上。

如果选择电容器功率为Qc，则功率因数为：

cos（φ）= P/ （P^2 + （Q*L-Q*c）^2）^1/2

在实际工程中首先应根据负荷情况和供电部门的要求确定补偿后所需达到的功率因数值，然后再计算电容器的安装容量：

Qc = P（tanf1 - tanf2）=P〔（1/cos2f1-1）1/2-（1/cos2f2-1）1/2〕

式中：

Qc一电容器的安装容量，kvar

P一系统的有功功率，kW

tanφ1--补偿前的功率因数角， cosf1--补偿前的功率因数

tanφ2--补偿后的功率因数角， cosf2--补偿后的功率因数

在大型系统中，它也被用来调整补偿无功功率电网电压，提高了电网的稳定性。在小系统中，三相不平衡电流可以通过适当的无功补偿方法进行调节。根据Wangs定理，有源电流可以通过相间的电感或电容在相间传递。因此，对于三相电流不平衡的系统，不仅可以通过将每个相位的功率因数补偿到近1来平衡每个相位的有功电流，而且可以通过适当地将不同容量的电容器连接到相位和零线之间。

二、实现方式

具有电容和电感式电力负载设备和耦合在同一电路上的功率负载，两者之间的能量交换相互加载。这样，感性负载所需的无功功率可以通过电容负载输出的无功功率来补偿。

三、应用意义

（1）无功补偿可以提高电网有功功率的比例常数。

（2）减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW;反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对于新建和改建项目，应充分考虑无功补偿，这样可以降低设计容量，从而减少投资。

（3）降低线损，由公式ΔΡ=（1-cosφ/cosΦ）×100%得出其中cosφ为补偿前的功率因数，cosΦ为补偿后的功率因数则：

cosΦ>cosφ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。因此，功率因數经济评估，规划，实施无功补偿势在必行的重要指标。

四、应用方式

① 集中补偿：在高低压配电线路上安装并联电容器组;

群补偿： 并联补偿电容器安装在配电变压器的低压侧和用户车间的配电屏上;

单电机就地补偿：在单电机安装并联电容器;

无功补偿装置的安装，不仅耗电量小，功率因数，可以将电力输送设备的全部潜力。

在确定无功补偿容量时，应注意以下两点：

当负荷较轻时，避免过度补偿和增加反向无功动力传输造成的功率损耗是不经济的。

② 功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。

从三种补偿方式来看，无功补偿克服了集中补偿和群体补偿的缺点，是一种比较完善的补偿方式：

（1）由于直接并联电容器和电动马达，不能倒流的无功功率，功率因数，以确保用户始终落后，无论是对用户，也有利于电网。

（2） 有利于降低电动机的起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器的可靠性，延长电动机和控制设备的使用寿命。

五、反思

控制电容器投切的装置主要有接触器、负荷开关、同步开关和晶闸管。用于开关电容器的专用接触器有一组辅助触点串联电阻，它们与主触点并联连接。在此过程中进入第一辅助接点闭合时，串联的接触电阻与所述辅助电容器的预充电，然后在主触点再闭合，从而限制了浪涌电流时的输入电容器。复合开关使用晶闸管与继电器触点并联。采用晶闸管切断电压过零输入和电流过零，采用继电器接点传递连续电流，避免了投用电容器时晶闸管的导通损耗和浪涌电流。但复合开关同时使用晶闸管和继电器，结构变得更加复杂，成本也更高，晶闸管对过电流、过电压和DV/DT的灵敏度也相对容易损坏。

在实际应用中，复合开关的故障大多是由晶闸管同步开关的损坏引起的，这是近年来的最新发展技术，顾名思义，就是在需要的时间准确地使机械开关的接触闭合或断开。开关电容的同步控制是在关闭时跨过接触的电压到零，以实现无涌流到电容器，电流为零时断开的时间，由此实现的无电弧断开关触点。由于同步开关省去了晶闸管，不仅降低了成本，而且提高了可靠性。同步开关是传统机械开关与现代电子技术的完美结合，使机械开关具有独特的技术性能、高可靠性和低损耗。晶闸管是动态无功补偿装置的唯一可选装置。晶闸管工作速度快，能在一个交流循环中完成电容器的输入和去除，对开关次数没有限制。但晶闸管的导通损耗，价格高，可靠性差，除了动态补偿，在所有否则没有优势。

六、结语

低压无功补偿装置采用大功率晶闸管开关。该控制器可以根据系统电压、无功功率和两相判据来控制晶闸管开关，实现多级电容器组的快速投切。晶闸管开关采用过零触发方式，可实现无励磁涌流和电容器冲击输入，稳定系统电压，补偿无功功率，提高功率因数，提高变压器的承载能力。可广泛应用于电力，冶金，石油，港口，化工，建材等工矿企业和住宅配电系统。在应用过程中，需要不断的更新和完善，相互结合，以确保收益。

参考文献：

[1]任丕德，刘发友，周胜军.动态无功补偿技术的应用现状[J].电网技术，2004， 28（23）：81-83.

[2]闫华光，杨林，宗建华.无功及视在功率物理意义的剖析[J].电力自动化设备，2003， 23（11）：17-18.

[3]金立军，安世超，廖黎明，等.国内外无功补偿研发现状与发展趋势[J].高压电器，2008， 44（5）：463-465.