低压电网中的无功补偿探析

低压电网中的无功补偿探析

【摘 要】随着科学技术的不断进步，电力系统早已经成为了我国经济发展和人民生活水平提高的重要前提。如何让电力系统经济、高效地为我国和人民服务成为了电力系统发展的主要方向。电网中无功补偿的供电方式不但可以提高电网中的有功功率，还可以使电网供电变得安全、可靠、经济、高质，为企业提供了更多的经济效益，也为国家创造了更多的社会效益。因此，无功补偿技术在电力系统的电网供电中得到了广泛的应用。本文通过对低压电网中的无功补偿原理、补偿措施、补偿方法以及补偿的效益等方面的阐述，为无功补偿技术的实施提供有利的依据。

【关键词】低压电网；无功补偿；分析

前言

随着我国经济的快速发展，各行各业也都如雨后春笋般不断涌现，这些不同规模企业的生产以及人们生活用电量的需求也变得越来越大。传统的供电系统已经不再满足生产和生活的用电需求，因此，无功补偿技术由此而诞生。在电力系统的电网供电过程中，采用无功补偿供电方式不仅仅可以使有功功率获得更大的提高，也会使供电变得安全、可靠、经济、高效。所以，低压电网中的无功补偿技术的创新和普及将会改善电网系统的工作效率，也将减少电网供电过程中电能的浪费。总之，低压电网中的无功补偿技术的合理运用将会具有极其重大的现实意义。

1 无功补偿的原理

我们都知道，电网在供电的过程中，输出的功率主要包括两个部分，分别为有功功率和无功功率。有功功率即为把电能直接消耗掉的同时并将其转化成为相应的机械能、热能、化学能等；而无功功率则不需要消耗掉电能，只将电能转变为其他形式的能量，这部分能量将会在电网和电能中不断地进行往复的转换。所谓的无功补偿就是将容性功率负荷的装置和感性功率负荷的装置并联在一起，这样就会使得能量在两个装置间进行互换，此时，感性功率负荷需要的无功功率将会通过容性功率负荷输出的无功功率来进行补偿。当在低压电网中装设无功补偿装置后，将会使功率因数得到提高，如果用电需要的有功功率维持恒定，那么无功功率将会降低，视在功率也会降低，最终使得电路的负荷电流、电能损耗、电压损耗都减小。这样，供电系统的电能利用率将会在很大程度上得到提高。

2 无功补偿的原因和意义

2.1 无功补偿的原因

无功功率并不是毫无作用的，相反，它具有很重要的作用。它的主要作用为：在电路中的电感元件和电容元件之间创建不断改变的电场和磁场，以便传输、转

换相应的有功功率。因此，无功功率是供电电网以及用电设备正常供电的关键。

在供电系统中，由于感性负荷的大量存在，使得无功功率被大量的消耗。如果，单通过发电机和输电线路提供所需要消耗的无功功率，是完全满足不能满足感性负荷的需求的。如果无功功率没有得到充分的补偿，供电系统将会无法正常工作，会造成无功功率减少、设备供电能力和利用率降低、大量的电能损耗、降低电压质量等严重的后果，影响了供电系统的良好供电。所以，在低压电网中应用无功补偿技术是非常关键的。

2.2 无功补偿的意义

在低压电网供电系统中应用无功补偿装置，具有极其重要的现实意义，主要表现在以下三个方面：

第一，应用无功补偿装置后能够减少供电系统的能量损耗。当在低压电网中应用了无功补偿装置，会使得功率因数增大，无功功率和视在功率降低，供电系统的负荷电流、电压损耗等相应地减少，降低了供电系统的能量损耗，提高了设备的工作效率和电压质量。

第二，应用无功补偿装置后能够降低供电线路的压降。在供电线路中应用无功补偿装置后，因为负荷电流的减少，使得供电线路的电压损耗降低，保证供电系统的电压维持稳定，提高电压质量。

第三，用无功补偿装置后能够降低发电机和供电设备的设计容量，降低供电成本。无功补偿装置的应用能够提高功率因数，改善供电电网有功功率的输送比例，使得发电机和供电设备的容量相应增大，减小了发电机和供电设备的设计容量，降低了企业成本的投资，为企业获得更大的经济效益。

3 低压电网对无功补偿的要求

3.1 采用同机补偿的要求

在低压供电电网供电系统进行供电前，为了使低压电容器和电动机能够同步运行，可以将低压电容器和电动机连接在一起共同工作。对无功补偿的这种要求不仅仅能够减小线路中电流流过造成的电能损耗，还能够极大地改善电流的工作效率，以便实现减少电能损耗的要求。

3.2 采用电容器补偿的要求

在低压电网中采用电容器补偿时，要利用低压保险把电容器连接到 变压器的二次侧，这样做的目的有两个，第一个目的为：使变压器空载时的无功功率得到补偿；第二个目的为：使变压器在运行过程中造成的损耗得到补偿。

3.3 采用随时补偿的要求

所谓的随时补偿要求就是，在低压电网供电进行无功补偿时，控制保护装置采用无功补偿投切装置，而把电容器接在电压为0.5千瓦的母线上作为补偿。采用这种随时补偿方式既能满足同机补偿的要求，还能满足电容器补偿的要求，在此基础上还能提高电压的质量，并在电压稳定的情况下，避免电容器受到损坏。

4 低压电网中无功补偿的常见方法

4.1 随机补偿的方法

所谓随机补偿的方法，即为通过熔断器作为连接的纽带，把低压电容器组和电动机并联在一起，这样，利用控制装置、保护装置就可以实现低压电容器和电动机的并行运行。这种补偿方式主要应用于电动机的无功补偿，当电动机为排灌电动机时，选择此种补偿方法最佳。随机补偿方式具有一定的优缺点，分别讨论如下：

随机补偿方式的优点体现在以下几个方面：在供电系统开始供电时，能够使无功补偿装置自动投入运行，而在供电系统停止供电时，无功补偿装置能够自动停止；即便没有对无功补偿装置的补偿容量进行定时的调节，仍然不会有无功功率逆转的现象；无功补偿装置具有安装方便、运行安全、成本低、占据的空间小、减少人力资源的使用以及维护容易等特点。

随机补偿方式的缺点为：在电动机维护和维修的过程中，会因为电容器没有放电彻底导致带电维修危及工作人员的生命安全

4.2 随器补偿的方法

随器补偿方法是利用低压熔断器作为连接的纽带，把电容器连接到变压器的低压端，以便实现对变压器空载时的无功补偿。这种补偿方法的优缺点如下所述。

具有的优点为：线路连接简便，便于无功补偿装置的安装和维护，且工作效率高；可实现无功补偿装置的自动投入运行，并避免无功功率逆转现象的出现；对空载无功功率的补偿效果显著；提高电压质量，补偿效果明显，在无功功率补偿方式中应用最为广泛。主要的缺点表现在：需要的变压器数量较多，安装位置不集中，运行难度大等。这种补偿方式主要应用于负荷集中、短程供电的地区。

4.3 跟踪补偿的方法

跟踪补偿方式是把低压电容器连接在0.4千瓦的母线上，控制和保护装置采用无功补偿投切装置。这种补偿方法的优点为：可以随时掌握功率因数的变化情况，对电容器运行和维护方便，持久耐用，且补偿效果良好。缺点为：采用的装置较为复杂，对电容器不能实现平滑无极调速。如果随机补偿法、随器补偿法和跟踪补偿法的成本相差不多时，要首选跟踪补偿法。

5 结束语

在电力系统的低压电网中采用无功补偿装置具有很多的优点，不但成本低、工作效率高，而且减少电能损耗、利于运行和维护。在电网中并联电容器进行无功补偿安装、使用方便，保证电压质量，使电能得到最大的利用率，在为国家和人们创造社会效益的同时，也为企业创造了更多的经济效益。

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