随着非线性负载装置的大量使用，造成配电网电压波形畸变，功率因数低，电压波形和闪变以及三相不平衡等电能质量问题，同时高精度设备以及计算机设备对配电网供电要求越来越高，如何能够有效的解决电能质量问题成为现在电力行业一个重点研究的方向……
一、 无功功率的定义及影响
交流电在通过纯电阻的时候,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.也就是说没有消耗电能,即为无功功率.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。无功功率指的是交流电路中，电压U与电流I存在一相角差时，电流流过容性电抗(XC)或感性电抗(XL)时所形成的功率分量。
这种功率在电网中会造成电压降落(感性电抗时)或电压升高(容性电抗时)和焦耳(电阻发热)损失，却不能做出有效的功。
二、 无功功率的分类
感性无功：电流矢量滞后于电压矢量90°，如电动机、变压器、晶闸管变流设备等。容性无功：电流矢量超前于电压矢量90°，如电容器、电缆输配电线路等。基波无功：与电源频率相等的无功( 50HZ)。谐波无功：与电源频率不相等的无功。
三、 无功功率补偿的定义
在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所装设无功功率电源，以改变电力系统中无功功率的流动，从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为无功功率补偿。电力系统中，不但有功功率要平衡，无功功率也要平衡。
图1、无功功率补偿图
四、 无功功率补偿的常见方法及方式
1、 无功功率补偿的常见方法
并联电容器组
电力电容器是一种静止的无功补偿设备。它的主要作用是向电力系统提供无功功率，提高功率因数。采用就地无功补偿，可以减少输电线路输送电流，起到减少线路能量损耗和压降，改善电能质量和提高设备利用率的重要作用。
图2、电容组
(2) 静止无功补偿器
静止无功补偿器是一种没有旋转部件，快速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。它是将可控的电抗器和电力电容器(固定或分组投切)并联使用。电容器可发出无功功率(容性的)，可控电抗器可吸收无功功率(感性的)。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率(或反向进行)，并且响应快速。
(3) 同步补偿
运行于电动机状态，不带机械负载也不带原动机，只向电力系统提供或吸收无功功率的同步电机。用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。
2、无功功率补偿的方式
(1)、集中补偿：装设在企业或地方总变电所6~35KV母线上，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高本变电所的供电电压质量。
(2)、分散补偿：装设在功率因数较低的车间或村镇终端变、配电所的高压或低压母线上。这种方式与集中补偿有相同的优点，但无功容量较小，效果较明显。
(3)、就地补偿：装设在异步电动机或电感性用电设备附近，就地进行补偿。这种方式既能提高用电设备供电回路的功率因数，又能改变用电设备的电压质量
五、 无功功率补偿的作用
提高用户的功率因数,从而提高供电设备的利用率;减少电力网络的有功损耗。合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力。在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性。装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。
1 关于无功补偿的常见科技
无功补偿是靠着相关的补偿装置来供应相关的无功功率，进而对体系的功率数值的有一定的提升，而且还可以减少耗损，起到改善电压品质的意义。为了确保电网和受力段的电压运行稳定，要在受力处设置电源，诸如调相机、电容器等。一般来说，在开展无功的配置的时候，要分析分级补偿以及其他的一些要素，这样的话对于调节电压有很大的好处。对于靠近负载的地方要分散来设置，要降低无功，这样的话能将损耗等都减少，进而可以发发挥非常显着的经济性的意义。一般要将无功设置在变电站之中，这样的话对于操控等来讲都是非常方便的，还能够调节电压。对于变电站所安装无功补偿设备的容量，通常是以高峰负荷时，主要变压器功率的因数所达到的一定数值来进行考量，并通过计算确定。视不同变电站的需求，可以安装并联电抗器、调相机、静止的无功补偿器、自动分组投切电容器等不同无功补偿的设备。
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1.1同步电机技术
同步电机技术包括了同步调相机、电动机和发电机。当它的运作有序的时候，相同的功率因数有着非常显着的落后性，进而实现对体系的无功的供应。关键时通过激励电流的降低手段，来达到功率因数超前的目的，使得多余无功被吸收;同步电动机通过激励电流的调整，来对输出无功电流的方向和大小作出改变，安装复杂，成本高， 安装起来较为困难。
1.2并联电容器技术
并联电容器技术科以所需无功多少为依据，进行补偿电容的自动投切，装设灵活，且消耗功率小。但易出现欠补偿或过补偿现象。
1.3静止无功补偿器技术
静止无功补偿器是由电容器和电抗器共同构成，它能够平滑快速地满足无功补偿的需求，但因会受到来自晶闸管的控制，在电抗器投切过程中会有谐波的产生。
1.4静止无功发生器技术
三相桥式变流电力是静止无功发生器的基本电路，其不需要电容器和电抗器等大容量的储能元件，只需安装小电容电容器在其直流侧，便可实现对电压的维护。通过实施PWM控制，便可发出与吸收无功功率，但对其系统的控制则较为复杂。
一般情况下，电力调度无功补偿方案的统筹分为低压集中补偿、高压集中补偿、用电设备随机补偿和线路固定补偿等。结合具体的电力调度的状态，使用有效的补偿工艺，这样就可以确保体系的节能性优秀。
2无功补偿技术的配置原刚
通过分析相关的思想我们得知，该项技术已经被用了非常久的时间了，不过将该项补偿技术当成是关键方法来开展相关的系统化的单位总数不多，因此要对该项技术合理的使用，进而降低体系的耗损，能够显着的提升功率指数，改善压的品质。基于电网无功功率消耗状况可以看出，输配电设备和各级网络所消耗的无功功率都是一定数量的，特别是低压配电网占据着最大的比重。要想将功率的耗损减少，带动效率提升，就规定在落实该项技术的时候要切实的按照就地均衡，分级补偿的理念来开展，为便利对无功补偿设备的管理，像并联电抗器、同步调相机、静止补偿器等硬配置的相对集中。对于并联的一些设备，按照就地模式或是分散模式来设置，由于太分散了会使得维护以及管控的困难变多，所以在分散的时候要掌控好度。
3关于该项技术的具体应用方法
调度工作者在开展该项调度活动时，要对相关的技术合理使用，确保该项平衡性合理。减少功率的耗损，同时还能完善电压品质。防止它经由电网部件等开展远距离、容量的无功输送，确保分层的均衡性，且要结合一般状态中最高以及最低负载的运作模式来分析。还要对一些补偿设备进行故障处理之后的检验工作，而且在事故状态之中，要确保电网有充足的功率。所有的调度都要将供电单位供应的无功调节功效当成是参考信息，当开展检修活动的时候，重大设备无功功率运行方式的编制，上级调度应为下级调度提供无功电力的足够保障。下级调度除应从上级调度进行补偿本地区电网无功损耗的无功功率吸收外，还必须向下一级的电网加以一定无功的送出。当工作者获取调整报告以后，还要结合电网的负载状态，开展负载的布局以及有功无功的调节等，进而防止电网崩塌导致停电现象。
对农村电网进行科学合理的无功补偿，有利于农网稳定和经济运行。首先介绍了农网进行无功补偿时需遵循的原则，在此基础上对现有无功补偿方式进行分类，并对各种补偿方式优缺点及应用情况进行详细阐述;其次对某地区10 kV农网无功补偿系统构成进行描述;最后总结了农网进行无功补偿的重要意义。
农村电网线路长、分支多、结构分散、负荷不均匀等特点，导致农村电网功率因数较低，远未达到国家相关标准。此外，随着农村家用电器使用量逐年增加，对无功功率消耗也急剧增大。农网无功容量补偿不及时、功率因数低会造成电能的损耗和经济效益低下，严重时造成系统电压崩溃。对农网进行科学合理无功补偿，可提升农村电网经济运行水平和电压质量，为农村发展提供可靠、优质、经济的电能。
4 农网无功补偿原则及方式
4.1 农网无功补偿原则
按照我国农网无功补偿的原则，确定补偿方案时应综合考虑无功补偿装置的最优化布局和各补偿方案的经济性，具体包括以下几方面。
第一，为减少因无功功率流动引起的网损，充分利用该区域电网的无功补偿设备，应遵循无功就地平衡的原则，并将该区域无功平衡与分区、县、站的无功平衡综合考虑。
第二，对于35 kV及以下电压等级线损较大的农网，无功补偿时应以降低网损为主，同时兼顾调压。
第三，以分散补偿为主，并与集中补偿并存。应对配电网进行逐级补偿，既要在配电线路处进行分散补偿且配电变压器低压侧及用户处有就地补偿装置，同时也要求在变电站配置集中补偿设备。
4.2 农网无功补偿方式
遵循以上原则，农网无功补偿方式可分为：变电站集中补偿、低压集中补偿、线路补偿、随机补偿和随器补偿。
变电站集中补偿。目前在农网中除大容量客户外，县级电网基本采用该补偿方式。在变电站10 kV(6 kV)母线上集中装设无功补偿装置，用于补偿高压输电线路和变电站主变无功损耗，提高终端变压器线路电压、改善功率因数。集中补偿装置主要有：并联电容器、同步调相机和静态补偿装置。该补偿方式利于补偿设备管理及维护，但对10 kV农村配电网降损效果不佳。
低压集中补偿，又名跟踪补偿。在配电变压器0.4 kV低压母线处装设多组电容器(包括固定补偿容量和投切容量)进行集中补偿，主要用于补偿变压器出线及农网无功损耗，对减少配电线路的电能损耗作用不大。固定补偿容量用于补偿用户本身的基础无功负荷，可随设备补偿;投切容量用于补偿无功峰荷，补偿容量可根据无功负荷情况进行投切，如：时间段、无功负荷大小及功率因数等。为避免农网变压器空载或轻载运行时无功过补偿，低压集中补偿容量不宜过大。对于大容量用户，在受单台电动机补偿容量或投运时间的限制时，相较于随器、随机补偿，跟踪补偿无需调整补偿额度，仅通过调整各电容器组的投切时间段即可达到较好的补偿效果。跟踪补偿可跟踪无功负荷变化进行投切，运行方式简单灵活，运维工作量较小，但跟踪补偿所需的自动投切装置功能较复杂，投资也较随机、随器补偿的控制保护装置要大。
线路补偿。这种补偿方式在农网应用较多，通过在线路杆塔上装设并联电容器，为路径长、功率因数低、负荷重的线路和公用变压器提供无功补偿。线路补偿装置一般在距离出线变电站较远距离处安装，受安装环境影响较大，不宜设置过多的线路补偿点;线路补偿装置相关控制设备成本高，不宜采用分组投切控制;补偿容量应适中，不应出现过补或欠补;保护装置应尽可能简单，可采用避雷器作过电流保护、熔断器作过电压保护。
随机补偿。它是将无功补偿装置直接并联在用电设备上以补偿无功需求，如：机械负荷、电动机等。随机补偿可减少电压损失，保证电压水平;改善用电设备启动和运行条件;减少线路损耗，增加电能供应，提升电网设备利用率。但随机补偿建设费用需企业自行承担，目前在农网应用及效果差强人意。
随器补偿。它是在需补偿的配电变压器低压侧装设分散补偿装置，对该变压器空载损耗和漏磁进行补偿，实现无功就地平衡，可改善电压质量、降低损耗、提高用户功率因数，是变压器目前最常见的补偿方式。由于农村每日、每月负荷波动较大，一般采用微机跟踪负荷变化并投切电容器进行补偿。由于农网中配电变压器数量多且位置分散，进行随器补偿投资及运维费用较大。
5农网无功补偿系统设计
根据某地区10 kV线路和变电站的环境特点，架构了既可进行实时跟踪又能进行补偿的无功监控系统，包括采集层、传输层、存储层和计算分析层。
5.1 采集层
数据采集层由测量采集模块构成，主要包括多功能电表和数据采集器。电表可实时采集电网运行参数，如：电压电流、瞬时有、无功功率以及功率因数等，并记录电表运行状态。远程监控终端用作数据集中采集器，主要监测配变电能质量、进行数据实时远传和抄收，并与电能表通过RS485串行总线进行数据传输。
5.2 传输层
数据传输层由数据收发模块构成，包括PC机和主站服务器，负责各模块间数据传输。PC机通过TELNET协议远程连接集中采集器获取解析数据;PC机通过TCP/IP网络协议与主站服务器建立端口连接，传输测试数据。
5.3 存储层
数据存储层主要由数据存储模块构成，包括数据库软件、监控软件等。应用开发软件，构建电网抄表数据管理系统，通过调用数据库中数据并显示，用户可直观监控电网运行情况。
5.4 计算分析层
计算分析层由无功补偿计算分析模块构成，包括输入、输出两部分。通过对输入口输入测量数据进行计算分析，输出适当的无功补偿量。
结语
由于经济高速前进，此时的各个领域和民用电压的用电量不断地增加，此时变频等的装置占据的分量也开始变多。针对电力体系来说，此时的无功功率意义就凸显出来了，关注电网无功相关的内容是当前该项补偿的关键发展方向，把该项技术合理的应用到电力的调度活动之中，可以确保电网的运作稳定。
随着三农经济的发展，如何在保证农村电网安全可靠运行的基础上，有效配置资源、降低网络损耗、改善电能质量，成为现代农网配电领域研究的重点问题。对农网进行科学合理无功补偿，有利于降低变压器和输电线路损耗、提高线路功率因数、改善电能质量、减少农村企业功率因数调整费用，对农村电网优质、经济、高效运行意义重大。
