摘要： 基于目前工业、企业及城市建设的变、配电情况，基于无功补偿的原理与实际应用情况，浅谈在供、配电系统选择并使用无功补偿的价值。在工农业生产、生活及城市建设在使用无功补偿装置后，提高了功率因数，节约了电能，供电稳定性显著提高 ，节约了生产成本。
关键词：无功补偿,功率因数,降损节能
一、无功补偿在供、配电系统中应用的目的和意义
工农业生产、生活中广泛使用的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负载，感性负载是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的电能和释放的电能相等，这种电能功率叫无功功率。把具有容性功率的负荷与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在这两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿，这就是无功补偿。
无功补偿在供、配电系统中的应用的目的主要有一是为了补偿无功功率，同时增加电网中有功功率的比例常数，即提高功率因数。二是减少发、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，对新建、改建和扩建工程项目，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。三是降低线损，由公式ΔΡ%=(1-cosΦ/cosΦ1)×100%得出，其中cosΦ1为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：cosΦ1>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了。功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功补偿非常有应用价值。加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘供、配电系统输送功率的潜力。
无功补偿在供、配电系统中应用有着重要的价值和意义。电网在感性负载运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装无功补偿设备以后，可以提供感性电抗所消耗的无功功率，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损。这些都直接决定和影响着供电企业的经济效益：(一)无功补偿改善电能质量 电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。 (二)无功补偿降低电能损耗，安装无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿设备后功率因数由cosφ提高到cosφ1，因为P=UIcosφ，负荷电流I与cosφ成反比，又由于P=I*R*R，线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cosφ升高，负荷电流I降低，即电流I降低，线路有功损耗就成倍降低。(三)无功补偿挖掘发供电设备潜力。一方面在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP计算如下： ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ) 。另一方面如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的配变容量也相应地减少ΔS计算如下： ΔS=S-S1=P(1/cosφ-1/cosφ1) 可以减少供电设备容量占原容量的百分比为ΔS/S计算如下： ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1) 。同时安装无功补偿设备，可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后，使无功负荷降低，发电机就可少发无功，多发有功，充分达到铭牌出力。 (四)无功补偿减少用户电费支出。一方面可以避免因功率因数低于规定值而受罚。 另一方面可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。 综上所述，采用无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济、投资省、可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。我国各地区配网以及工矿、农网等很多地方平均功率因数偏低，有降低线损的潜力。通过计算，采用补偿电容器进行合理的补偿一定能取得显著的经济效益。
二、电网中常用的无功补偿方式
电网中常用的无功补偿方式有三种：(一)集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组;(二)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。(三)单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等。由于越靠近线路末端，线路的电抗越大，因此越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
就第三种补偿方式而言，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是一种较为完善的补偿方式。如果知道无功电流Ig，则补偿电容C可按下式计算：
1、三相的无功功率Q = √3×U×Ig;
2、一相的无功功率Qx = 1/3×Q = 1/√3 ×U×Ig;
3、相电容Cx = Qx/2πfUU =(1/√3 ×U×Ig)/2πfUcUc = Ig/2√3πfUc, Uc = 380V， 三相电容△接;
4、相电容Cx = Qx/2πfUU =(1/√3 ×U×Ig)/2πfUcUc = Ig/2πfUc, ，Uc = 220V， 三相电容Y 接;
但是无功就地补偿也有其缺点：不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿;众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。其中就地补偿区域最大，效果也好。但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。
为此，这三种补偿方式各有应用范围，应结合实际确定使用场合。这三种方式应该遵循：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡;集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿主;高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主;调压与降损相结合，以降损为主的原则，各司其职。
三、无功补偿容量时的注意事项
无功补偿容量应注意在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。另外，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。一方面，因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。另一方面，有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
笔者在矿山企业从事电气工作多年，多次从事变、配电系统的优化改造。深刻感受到在变、配电系统中无功补偿应用与否以及是否合理应用，直接影响设备运转的稳定性。无论从经济上还是从安全上都非常具有现实意义。
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