对电网进行无功补偿是一条投资小、见效快、收益高、投入产出比大，能有效降低线损的重要途径之一。望奎县电业局通过电网改造工程，更换了高能耗变压器、不合格的计量装置，优化了电网结构，提高了电力设备健康水平，降低了线损率，取得了较好的社会经济效益。
1 无功补偿的降损效果及经济效益
首先在望奎县电业局城镇供电所草厂和艾守田两个线损较高的两个公用台区进行静态无功补偿试点运行。由于县城低压电网无功缺口大，无功容量选择时根据台区实际情况，既考虑动力用户的感性功率也考虑台区居民生活用电的感性负载，同时兼顾配电变压器的无功功率，这样做在试点台区感性负荷低时，有可能过补偿，但是试点台区的无功容量对整个县城低压电网是微不足道的，整体电网不会过补。选取的试点艾守田台区动力设备相对多些，该台区共六个动力用户，电动机总容量 50 kW，没有安装补偿设备，其余为居民日常生活用电。草厂台区用电户多数为居民或非居民生活用电，而且两个台区的线损都比较高。确定草厂变（S7–200）补偿四处，每处补偿容量为5 kvar；艾守田变（S7–100）补偿四处，每处补偿 5 kvar。为增强试验数据的可靠性，局用电监察所每十天抄一次表，试点台区补偿设备连续运行三个月，将其结果与上年同期台表及抄见电量相比较。
试点台区无功补偿设备投运三个月，草厂台区低压线损率平均下降 1.83 个百分点、艾守田台区低压线损率平均下降 2.06 个百分点，草厂、艾守田变电站三个月分别减少变损电量约 750 kWh、450 kWh。草厂台区三个月减少电量损失约 2700 kWh，节约购电电费约 1100 元；艾守田台区三个月减少电量损失 1800 kWh，节约购电电费 750 元。采用静态无功补偿草厂台区投资 1500 元，艾守田台区投资 1400元，试点台区六个月左右收回成本。我们将艾守田台区的无功补偿设备退出运行，结果该台区月末台表抄见电量为27970 kWh，客户抄见电量为 23280 kWh，线损率为 16.78%，线损反弹。
2 台区无功补偿容量的选择
望奎县公用台区的配电变压器采用静态无功补偿，农村台区容量在 80 kVA 及以下的配电变压器补偿一处，主要补偿配变本身的无功功率，100 kVA 及以上的补偿低压线路和配电变压器的损耗。城镇 80 kVA 及以下配电变压器的无功补偿容量按照配变本身的无功功率补偿，即 30 kVA配变补 2 kvar；50 kVA 及 63 kVA 配变补 3 kvar；80 kVA 配变补 4 kvar。100 kVA 及以上容量的配电变器的无功补偿容量，既补偿配电变压器的无功功率同时兼顾低压线路的无功功率。100 和 125 kVA 配变补偿两处，容量均为4 kvar；160 kVA 配变补两处，每台容量为 5 kvar；200 kVA及以上配电变压器补偿四处，每台容量4 kvar。
3 无功补偿设备的接线
无功补偿电容器组选用三相 BSMJ–0.45–Q1–3 型，三角接线的并联自愈式电容器，电容器保护用空气开关和快速熔断器保护。80 kVA 及以下容量的变压器补偿设备并接于配变 a、b、c 三相低压套管接线柱上，与配变一起投入或退出运行。100 kVA 及以上容量的变压器，将补偿设备分别并接于该台区低压干线终端 a、b、c 三根相线上。补偿三处及以上的台区其补偿位置根据生技部门确定的位置施工。补偿设备、空气开关和螺旋式熔断器三者置于箱内，箱内配线采用2.5 mm2 铜芯线，补偿设备与电网连接采用 VLV–3×6 电缆。望奎局完成对局产权容量为 50 kVA 及以上的 360 台配电变压器的静态无功补偿，投入无功补偿设备 450 台 2500 kvar。无功补偿设备投入运行几年来，达到了降损预期目的。
各工业企业用电系统功率因数的高低, 直接影响整个电网的供电质量和发电系统的电能利用率。过低的功率因数,不仅使电力系统内的供电设备容量得不到充分利用,增加电力电网中输电线路上的电能损耗,还会使线路的电压损失增大,有时使得负荷端的电压低于允许值, 严重影响异步电动机及其它用电设备的正常运行, 甚至损坏。电力系统功率因数的高低,已经成为电力系统的一项重要经济指标。因此, 要求电力系统的各级都要根据分级就地平衡的原则,采取措施补偿无功功率,提高功率因数。
为了降低无功功率提高功率因数,一般从2方面采取措施:一是提高自然功率因数;二是采用供应无功功率的设备来补偿用电设备所需的无功功率,以提高其功率因数,称为提高功率因数补偿法。补偿方法通常有3种: ( 1)采用同步电机补偿; ( 2)采用同步调相机; (3)采用移相电容器补偿。由于移相电容器是一种投资省、见效快、维护方便的无功电源,低压电网常常选用移相电容器来提高功率因数。它包括固定电容器( FC)补偿和自动投切电容器的动态补偿以及两者混合补偿等方式。
1影响功率因数的主要因素
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中,除消耗有功功率外, 还需要无功功率。当有功功率P一定时,如减少无功功率Q,则功率因数便能够提高。在极端情况下, 当Q = 0时, 则其功率因数为1。因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
1. 1异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备
异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率的增加值2部分所组成。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。因而,为了改善电力系统和企业的功率因数,变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。
1. 2供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大的影响
当供电电压高于额定值的10%时,由于磁路饱和的影响,无功功率将增长得很快, 据有关资料统计,当供电电压为额定值的110%时,一般工厂的无功将增加35%左右[ 1 ]。当供电电压低于额定值时,无功功率也相应减少,从而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以,应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。
1. 3电网频率的波动也会对异步电机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响
当供电电网频率降低时,异步电机和变压器的励磁电流将大为增加,引起系统的无功功率损耗增加,导致功率因数降低。
2低压电网无功补偿中的技术问题
2. 1无功补偿的合理配置原则
从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出,各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率,尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗,提高输配电设备的效率,无功补偿设备的配置应按以下原则合理布局:
(1)总体平衡与局部平衡相结合,以局部为主。
(2)电力部门补偿与用户补偿相结合。
在低压配电网络中,用户消耗的无功功率约占50%—60%,其余的无功功率消耗在配电网中[ 2 ] ,因此,为了减少无功功率在网络中的输送,要尽可能地实现就地补偿、就地平衡,所以必须由电力部门和用户共同进行补偿。
(3)分散补偿与集中补偿相结合,以分散为主。
分散补偿,指在配电网络中分散的负荷区,如配电线路,配电变压器和用户的用电设备等进行的无功补偿。集中补偿, 是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器,主要是补偿主变压器本身的无功损耗,以及减少变电所以上输电线路的无功电力,从而降低供电网络的无功损耗,但不能降低配电网络的无功损耗。
2. 2就地补偿的优点
(1)就地补偿基波无功功率, 滤除谐波无功功率,降低了补偿点到高压公共连接点的供配电损耗,节能效果明显[ 3 ]。
(2)就地补偿可以解决高压补偿不能解决的由于负载冲击引起的低压电网的网压波动问题。
(3)进行就地补偿后,降低了供配电系统的实际输出容量,从而提高了低压变压器的供电能力,保证了设备运行的可靠性。
(4)就地补偿几乎不受背景谐波影响, 保证了补偿装置运行的可靠性和设计的准确性。
