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动态无功补偿装置在低压配电系统中的应用


   　　众所周知，在10KV以下配电网络的无功消耗总量中，配电变压器约占30％左右，低压用电设备约占65％以上。由此可见，在低压配电系统中实施无功补偿十分必要。从理论计算和实践中证明，低压无功补偿的经济效果最佳，综合功能最强，是值得推广的一种节能措施。
　　1.动态无功补偿控制装置简介
　　1.1　WDB型动态无功补偿屏(箱)的工作原理：它是根据负荷的无功功率和电网电压及电力规范的要求，用晶闸管来实现投切电力电容器的，从而减少电源输送的总电流，以达到降损和稳压的目的。采用晶闸管作为投切电容器的相位控制开关，实现了无电压无电流的投切冲击，避免了机械式投切电容器开关触头易损死接、拒动、反弹等的问题，达到了长寿命、少维护、使用效率高的目的。
　　1.2　WDB型补偿装置的结构特点：采用高性能的16位单片机全数字化设计，软、硬件模块化集成度高；电磁兼容设计，抗干扰能力强；使用元件冗余系数高，运行可靠。控制器可分相补偿和控制平衡负荷补偿，对单相、三相、平衡负荷、非平衡负荷均能有效补偿。接线简单，屏(箱)整体组合，易于安装。并留有RS232接口，可将必要的数据传输。
　　2.WDB型补偿装置的主要功能
　　本装置具有过压切除、过压闭锁、欠压、过流、缺相、上电延时等保护功能。如电压大于过压保护限值时，能逐级切除电容器直到低于此电压；当电压大于闭锁电压时，即时缺无功也不投；当电压低于低限工作电压时，控制器处于休眠，不动作。滞后指示灯显示时，表明此时无功为感性，需投入电容器；超前指示灯显示时，表明此时无功为容性，需切除电容器。电容器可实现手动和自动投切，手动与自动能平滑转换。本装置还有电容器投入累计时间、电压最大值、电流最大值、无功最大值的记忆功能，并能打印输出。
WDB型补偿装置已经电力部电力设备仪表质量检验测试中心检测通过，并已在辽宁省铁岭户外供电系统和广州户外供电系统应用，运行情况良好。在北京、天津、保定、唐山等地投运多年以来，反修率为零、效果显著，深受用户的青睐。
　　3.WDB型补偿装置补偿效果分析实例
　　某乡镇企业，从配电室至车间的距离为 0.4km，用低压架空线路向车间供电，导线型号为LJ－25，线路参数R0=1.28Ω/km，X0=0.344Ω/km，各台电动机名牌额定功率之和是55kw，额定电压是0.38kv，每天运行8小时。配电室实测数据为：线路总电流61A，电压0.38kv，输送有功功率30kw。现按电动机名牌总容量的04配置WDB型补偿控制装置，装置按每千乏投资180元计，到户电价按0.5元/kwh考虑，其综合功能分析计算如下。
　　补偿前：
　　1)低压线路功率因数cosφ1为
　　cosφ1=P/1.7321ULIL
　　　　 =30/1.7321×0.38×61=0.75
　　2)低压线路输送的无功功率为
　　Q1=Ptg(arecosφ1)=30×0.88=26.46kvar
　　3)低压线路电压损失为
　　ΔV1=PR＋Q1×/UL=(30×1.28×0.4＋26.46×0.344×0.4)/0.38=50V
　　4)年线损电量为
　　ΔA1=3I2LRT=3×612×0.4×1.28×8×365=16689kwh
　　补偿后：
　　1)低压线路中输送无功功率减少到
　　Q2=Q1－QC=26.46－(0.4×55)=4.46kvar
　　2)线路功率因数提高到
　　cosφ2=cos(tg－1Q2/P)=costg－14.46/30=0.989
　　3)低压线路输送电流减少到
　　I2=P/1.7321ULcosφ2=30/1.7321×0.38×0.989=46.08A
　　电流降低率为
　　I1－I2/I1×100％=61－46.08/61×100％=24.46％
　　4)低压线路电压损失减少到
　　ΔV2=PR＋Q2X/VL=(30×0.4×1.28＋4.46×0.4×0.344)/0.38=42.03V
　　5)年降低线损电量
　　ΔA=ΔA1－ΔA2=3(I21－I2L)RT=3(612－46.082)×0.4×1.28×8×365=7165.58kwh
　　6)年节省电费开支
　　GA=ΔA×C=7165.58×0.5=3582.79元
　　7)无功补偿控制装置投资费用
　　ZC=QC×K=22×180=3960元
　　8)收回投资年限
　　TD=ZC/GA=3960/3582.79=1.105年=13.26月
　　从以上计算分析，若是两班制生产，收回投资仅用6.63个月；三班制生产，仅用4.42个月便可收回全部投资。因此，凡是由低压配电线路供电的乡镇企业、农村的扬水站、制砖场、恒温库、面粉厂、榨油厂、煤球厂等动力用户均可采用WDB型补偿控制装置进行集中补偿或随机补偿，它不仅能提高功率因数、改善电压质量、降低线路输送电流、降低线路损耗电量，还能挖掘设备潜力、减少发热和延长设备寿命及提高电动机的起动电压，是一举多得的有效措施，是两网改造和降低生产成本的良策。

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 技 术 文 章
如何选择低压无功功率补偿装置





天津电气传动设计研究所 徐和平

   无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。

   应该认识到，我国的电力浪费是很惊人的。有些地区电网质量严重超标，要改善这一状况，从电力设计部门到供电部门，再到用户都要认真对待，对于所处的供电系统，它所提供的电网质量如何？电损多少？这个系统的负载对电网造成什么样的影响？等等，掌握了这些就可以做到合理的设计或改造这个供电系统。其中重要的一环就是选择无功功率补偿装置，合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。所以对装置要合理的选择，合理的使用，这样可使电力部门受益、国家受益。

   下面仅就低压补偿装置的一些特点及其使用做一些描述。

一、按投切方式分类:

   1. 延时投切方式

   延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，它具有抑制电容的涌流作用，如CJ----19、CJX----2C等等，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这是很危险的。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞带后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压的一个角度 ，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。下面就功率因数型举例说明。当这个物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到cosΦ不满足要求时，如cosΦ滞后且<0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosΦ如还不满足要求，控制器则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300s，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也这样。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制器监测到cosΦ〈0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，所以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再考虑补偿效果。它的主要缺陷就是牺牲短期行为的大负荷所造成的无功损耗，如电焊机、冲床等以保证供电系统的稳定。这种补偿方式适用于电流载荷相对平稳，厂矿及住宅区。

   2. 瞬时投切方式

   瞬时投切方式即人们熟称的"动态"补偿方式，应该说它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景。现在很多开关行业厂都试图生产、制造这类装置且有的生产厂已经生产出很不错的装置。当然与国外同类产品相比从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距。

   2.1 动态补偿的线路方式

   (1) LC串接法原理如图1所示

   这种方式采用电感与电容的串联接法，调节电抗以达到补偿无功损耗的目的。从原理上分析，这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无功损耗降为零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择1组电容器即可，不需要再分成多路。

   既然有这么多的优点，应该是非常理想的补偿装置了。但由于要求选用的电感量值大，要在很大的动态范围内调节，所以体积也相对较大，价格也要高一些，再加一些技术的原因，这项技术到目前来说还没有被广泛采用或使用者很少。

   (2) 采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关，较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件，C1为电容器组。

   这种接线方式采用2组开关，另一相直接接电网省去一组开关，有很多优越性。







   作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管，其优点是选材方便，电路成熟又很经济。其不足之处是元件本身不能快速关断，在意外情况下容易烧毁，所以保护措施要完善。当解决了保护问题，作为电容器组投切开关应该是较理想的器件。

   动态补偿的应用范围前面已做了简单介绍，但就其实际的补偿效果还要看控制器是否有较高的性能及参数。很重要的一项就是要求控制器要有良好的动态响应时间，准确的投切功率，还要有较高的自识别能力，这样才能达到最佳的补偿效果。

   当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令（投入一组或多组电容器的指令），此时由触发脉冲去触发晶闸管导通，相应的电容器组也就并人线路运行。需要强调的是晶闸管导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零，以避免涌流造成元件的损坏，半导体器件应该是无涌流投切。当控制指令撤消时，触发脉冲随即消失，晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值，必须由放电电阻尽快放电，以备电容器再次投入。

   元器件可以选单项晶闸管反并联或是双向晶 闸管，也可选适合容性负载的固态接触器，这样可以省去过零触发的脉冲电路，从而简化线路，元件的耐压及电流要合理选择，散热器及冷却方式也要考虑周全。

   3.混合投切方式

   实际上就是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用接触器投切，而另一部分电容器组使用电力半导体器件。这种方式在一定程度上可做到优势互补，但就其控制技术，目前还见到完善的控制软件，该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造，比起单一的投切方式拓宽了应用范围，节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组，这种方式补偿效果更加细致，更为理想。还可采用分相补偿方式，可以解决由于线路三相不平行造成的损失。

   4. 在无功功率补偿装置的应用方面，选择那一种补偿方式，还要依电网的状况而定，首先对所补偿的线路要有所了解，对于负荷较大且变化较快的工况，电焊机、电动机的线路采用动态补偿，节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式，也可使用动态补偿装置。对于一些特殊的工作环境就要慎重选择补偿方式，尤其线路中含有瞬变高电压、大电流冲击的场合是不能采用动态补偿的。一般电焊工作时间均在几秒钟以上，电动机启动也在几秒钟以上，而动态补偿的响应时间在几十毫秒，按40毫秒考虑则从40毫秒到5秒钟之内是一个相对的稳态过程，动态补偿装置能完成这个过程。如果线路中没有出现这么一段相对的稳态过程并能量又有较大的变化，我们把它称为瞬变或闪变，采用动态补偿就要出问题并可能引发事故。

二、无功功率补偿控制器

   无功功率补偿控制器有三种采样方式，功率因数型、无功功率型、无功电流型。

   选择那一种物理控制方式实际上就是对无功功率补偿控制器的选择。控制器是无功补偿装置的指挥系统，采样、运算、发出投切信号，参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。十几年来经历了由分立元件--集成线路--单片机--DSP芯片一个快速发展的过程，其功能也愈加完善。就国内的总体状况，由于市场的需求量很大，生产厂家也愈来愈多，其性能及内在质量差异很大，很多产品名不符实，在选用时需认真对待。在选用时需要注意的另一个问题就是国内生产的控制器其名称均为"XXX无功功率补偿控制器"，名称里出现的"无功功率"的含义不是这台控制器的采样物理量。采样物理量取决于产品的型号，而不是产品的名称。

   1.功率因数型控制器

   功率因数用cosΦ表示，它表示有功功率在线路中所占的比例。当cosΦ=1时，线路中没有无功损耗。提高功率因数以减少无功损耗是这类控制器的最终目标。这种控制方式也是很传统的方式，采样、控制也都较容易实现。

   * "延时"整定，投切的延时时间，应在10s-120s范围内调节 "灵敏度"整定，电流灵敏度，不大于0-2A 。

   * 投入及切除门限整定，其功率因数应能在0.85（滞后）-0.95（超前）范围内整定。

   * 过压保护设量

   * 显示设置、循环投切等功能

   这种采样方式在运行中既要保证线路系统稳定、无振荡现象出现，又要兼顾补偿效果，这是一对矛盾，只能在现场视具体情况将参数整定在较好的状态下工作。即使调整的较好，也无法祢补这种方式本身的缺陷，尤其是在线路重负荷时。举例说明：设定投入门限；cosΦ=0.95（滞后）此时线路重载荷，即使此时的无功损耗已很大，再投电容器组也不会出现过补偿，但cosΦ只要不小于0.95，控制器就不会再有补偿指令，也就不会有电容器组投入，所以这种控制方式建议不做为推荐的方式。

   2. 无功功率（无功电流）型控制器

   无功功率（无功电流）型的控制器较完善的解决了功率因数型的缺陷。一个设计良好的无功型控制器是智能化的，有很强的适应能力，能兼顾线路的稳定性及检测及补偿效果，并能对补偿装置进行完善的保护及检测，这类控制器一般都具有以下功能：

   * 四象限操作、自动、手动切换、自识别各路电容器组的功率、根据负载自动调节切换时间、谐波过压报警及保护、线路谐振报警、过电压保护、线路低电流报警、电压、电流畸变率测量、显示电容器功率、显示cosΦ、U、I、S、P、Q及频率。

   由以上功能就可以看出其控制功能的完备，由于是无功型的控制器，也就将补偿装置的效果发挥得淋漓尽致。如线路在重负荷时，那怕cosΦ已达到0.99（滞后），只要再投一组电容器不发生过补，也还会再投入一组电容器，使补偿效果达到最佳的状态。采用DSP芯片的控制器，运算速度大幅度提高，使得富里叶变换得到实现。当然，不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。国内的产品相对于国外的产品还存在一定的差距。

   3. 用于动态补偿的控制器

   对于这种控制器要求就更高了，一般是与触发脉冲形成电路一并考虑的，要求控制器抗干扰能力强，运算速度快，更重要的是有很好的完成动态补偿功能。由于这类控制器也都基于无功型，所以它具备静态无功型的特点。

   目前，国内用于动态补偿的控制器，与国外同类产品相比有较大的差距，一是在动态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好。二是补偿功率不能一步到位，这些应是生产厂家要重点解决的问题。另外，相应的国家标准也尚未见到，这方面落后于发展。

三、滤波补偿系统    

   由于现代半导体器件应用愈来愈普遍，功率也更大，但它的负面影响就是产生很大的非正弦电流。使电网的谐波电压升高，畸变率增大，电网供电质量变坏。

如果供电线路上有较大的谐波电压，尤其5次以上，这些谐波将被补偿装置放大。电容器组与线路串联谐振，使线路上的电压、电流畸变率增大，还有可能造成设备损坏，再这种情况下补偿装置是不可使用的。最好的解决方法就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性，以对线路进行无功补偿，对于谐波则为感性负载，以吸收部分谐波电流，改善线路的畸变率。增加电抗器后，要考虑电容端电压升高的问题。

   滤波补偿装置即补偿了无功损耗又改善了线路质量，虽然成本提高较多，但对于谐波成分较大的线路还是应尽量考虑采用。不能认为装置一时不出问题就认为没有问题存在。

四、元器件

   1. 电容器

早先的工艺是由2个电极泊与绝缘膜绕制而成。而现在的技术则在电介质的两个面镀上金属体为电极，从体积容量比及电性能上都有很大的提高。其最大的改进就是电容器的自然恢复性能，即使电介质某一部位击穿，也不会损坏电容器。还有的在电容器内部设有过热保护或过流保护。

   选择电容器主要是确认电容器的可靠性及寿命。最好做较深入的了解，如过电压能力、介质材料及厚度等这些与电容器的寿命有密切关系的指标。如果电网质量比较好，就可选择常规的电容器。如果电网电压畸变率在≥5%且≤10%时,则可选择油浸电容器．油浸电容器负载能力较强。

   2.接触器

   应该选择转专用于投切电容器的接触器。这种接触器与常规接触器不同。一般增加了抑制涌流的装置及放电触头。

   选择时主要是看抑制涌流的能力，按规定应不大于额定电流的５０倍，较好的接触器可以做到２０倍之内。还要了解其可靠性如何，以降低设备的故障率。

五、结论

  选择的无功功率补偿装置，能以准确的电容性无功功率去补偿负载的电感性无功功率，使功率因数达到高水平，实现电力成本降低，对于用户，企业，电力部门乃至国家都有切实的经济效益和社会效益，所以，选择一种适用的补偿方式和一台好的控制器及补偿装置，可以带来长期的效益。现在电力部门验收设备或是检查电表还都按照老的模式，即看功率因数是否达标。这一点已不符合现代技术的发展及要求，希望国家电力部门尽快有新的政策出台，以鼓励致采用高水平的补偿装置并使其普及应用。







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无功补偿技术对低压电网功率因数的影响  

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无功补偿技术对低压电网功率因数的影响  
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无功补偿技术对低压电网功率因数的影响
摘要:依据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。本文分析了无功补偿的作用和补偿容量的选择方法，着重论述了低压电网和异步电动机无功补偿容量的配置。结合应用实例说明采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。
关键词: 节电技术 功率因数 无功补偿
Abstract: The power factor of equipment can be used to measure the loss of energy in transmission lines. By refining the technique, we can let the power factor which is below the standard get standardized to save electricity. This article analyses the function of reactive compensation and the ways to choose capacity of compensation. It emphasizes in discussing the configuration of low voltage network and asynchronous motor’s capacity in reactive compensation. By combining with actual examples, this article also explains that using the technique of reactive compensation to improve the power factor of low voltage network and equipment has become an important measure to save electricity.
Key words: Technique of electricity saving ,Power factor, Reactive compensation
1、前言
无功补偿，就其概念而言早为人所知，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量。
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，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，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。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。
集中补偿，是在变电所集中装设较大容量的补偿电容器。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，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。因为用户需要的无功通过变电所以下的配电线路向负荷端输送。所以为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。所以，中、低压配电网应以分散补偿为主。
(4)降损与调压相结合，以降损为主。
2、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，则其力率=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。
2.1、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增加值两部分所组成。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其处于低负载运行状态。
2.2、 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。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少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。
2.3、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
2.4、以上论述了影响电力系统功率因数的一些主要因素，因此必须要寻求一些行之有效的、能够使低压电力网功率因数提高的一些实用方法，使低压网能够实现无功的就地平衡，达到降损节能的效果。
3、 低压配电网无功补偿的方法
提高功率因数的主要方法是采用低压无功补偿技术，我们通常采用的方法主要有三种：随机补偿、随器补偿、跟踪补偿。
3.1、随机补偿
随机补偿就是将低压电容器组与电动机并接，通过控制、保护装置与电机，同时投切。随机补偿适用于补偿电动机的无功消耗，以补励磁无功为主，此种方式可较好地限制用电单位无功负荷。
随机补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，而且不需频繁调整补偿容量。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活，维护简单、事故率低等。
3.2、随器补偿
随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。
随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。
3.3、 跟踪补偿
跟踪补偿是指以无功补偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组补偿在大用户0.4kv母线上的补偿方式。适用于100kVA以上的专用配变用户，可以替代随机、随器两种补偿方式，补偿效果好。
跟踪补偿的优点是运行方式灵活，运行维护工作量小，比前两种补偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但缺点是控制保护装置复杂、首期投资相对较大。但当这三种补偿方式的经济性接近时，应优先选用跟踪补偿方式。
4、无功功率补偿容量的选择方法
无功补偿容量以提高功率因数为主要目的时，补偿容量的选择分两大类讨论，即单负荷就地补偿容量的选择（主要指电动机）和多负荷补偿容量的选择（指集中和局部分组补偿）。
4.1、单负荷就地补偿容量的选择的几种方法
（1）、美国资料推荐：Qc=(1/3)Pe [额定容量的1/3]
（2）、日本方法：从电气计算日文杂志中查到：1/4~1/2容量计算
考虑负载率及极对数等因素，按式（5）选取的补偿容量，在任何负载情况下都不会出现过补偿，而且功率因数可以补偿到0.90以上。此法在节能技术上广泛应用，对一般情况都可行，特别适用于Io/Ie比值较高的电动机和负载率较低的电动机。但是对于Io/Ie较低的电动机额定负载运行状态下，其补偿效果较差。
（3）、经验系数法：由于电机极数不同，按极数大小确定经验系数选择容量 比较接近实际需要的电容器，采用这种方法一般在70%负荷时，补后功率因数可在0.95~0.97 之间
经验系数表
电机类型 一般电机 起重电机 冶金电机
极数 2 4 6 8 10 8 10
补偿容量（kvar/kw） 0.2 0.2~0.25 0.25~0.3 0.35~0.4 0.5 0.6 0.75
电机容量大时选下限，小时选上限 ；电压高时选下限，小时选上限4、Qc=P[√1/COS2φ1-1-√1/COS2φ2-1]
实际测试比较准确方法此法适用于任何一般感性负荷需要精确补偿的就地补偿容量的计算。
（4）、如果测试比较麻烦，可以按下式
Qc≤ √3UeIo×10-3 (kvar)
Io-空载电流=2Ie(1-COSφe ) 瑞典电气公司推荐公式
Qo 　　 若电动机带额定负载运行，即负载率β=1,则：Qo 　　根据电机学知识可知，对于Io/Ie较低的电动机（少极、大功率电动机），在较高的负载率β时吸收的无功功率Qβ与激励容量Qo的比值较高，即两者相差较大，在考虑导线较长，无功经济当量较高的大功率电动机以较高的负载率运行方式下，此式来选取是合理的。
（5）、按电动机额定数据计算：
Q= k(1- cos2φe )3UeIe×10-3 (kvar)
K为与电动机极数有关的一个系数
极数： 2 4 6 8 10
K值： 0.7 0.8 0.85 0.9　　
4.2、多负荷补偿容量的选择
　　多负荷补偿容量的选择是根据补偿前后的功率因数来确定。
　　（1）对已生产企业欲提高功率因数，其补偿容量Qc按下式选择：
Qe=KmKj(tgφ1-tgφ2)/Tm　　　　
　　式中：Km为最大负荷月时有功功率消耗量，由有功电能表读得；Kj为补偿容量计算系数，可取0.8～0.9;Tm为企业的月工作小时数；tgφ1、tgφ2意义同前，tgφ1由有功和无功电能表读数求得。
　　（2）对处于设计阶段的企业，无功补偿容量Qc按下式选择：
Qc=KnPn(tgφ1-tgφ2)　　　　
　　式中Kn为年平均有功负荷系数，一般取0.7～0.75;Pn为企业有功功率之和；tgφ1、tgφ2意义同前。tgφ1可根据企业负荷性质查手册近似取值，也可用加权平均功率因数求得cosφ1。
多负荷的集中补偿电容器安装简单，运行可靠、利用率较高。但电气设备不连续运转或轻负荷运行时，会造成过补偿，使运行电压抬高，电压质量变坏。因此这种方法选择的容量，对于低压来说最好采用电容器组自动控制补偿，即根据负荷大小自动投入无功补偿容量的多少，对高压来说应考虑采取防过补偿措施。
5、无功补偿的效益
在现代用电企业中，在数量众多、容量大小不等的感性设备连接于电力系统中，以致电网传输功率除有功功率外，还需无功功率。如自然平均功率因数在0.70～0.85之间。企业消耗电网的无功功率约占消耗有功功率的60%～90%,如果把功率因数提高到0.95左右，则无功消耗只占有功消耗的30%左右。由于减少了电网无功功率的输入，会给用电企业带来效益。
　　5.1、节省企业电费开支。提高功率因数对企业的直接经济效益是明显的，因为国家电价制度中，从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。可见，提高功率因数对企业有着重要的经济意义。
　　5.2、提高设备的利用率。对于原有供电设备来讲，在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要；如果原网络已趋于过载，由于功率因数的提高，输送无功电流的减少，使系统不致于过载运行，从而发挥原有设备的潜力；对尚处于设计阶段的新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低。因此，使用无功补偿不但减少初次投资费用，而且减少了运行后的基本电费。
　　5.3、降低系统的能耗
　　补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1,为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1,这样线损 P减少的百分数为：
ΔP%= (1-I22/I12)×100%=（1- COS2φ1/ COS2φ2） × 100%
当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由(2)式可求得有功损耗将降低20%～45%。
5.4、改善电压质量。以线路末端只有一个集中负荷为例，假设线路电阻和电抗为R、X,有功和无功为P、Q,则电压损失ΔU为：　
△U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) 两部分损失：PR/ Ue→输送有功负荷P产生的；QX/Ue→输送无功负荷Q产生的；
配电线路：X=（2~4）R，△U大部分为输送无功负荷Q产生的
变压器：X=（5~10）R QX/Ue=(5~10) PR/ Ue 变压器△U几乎全为输送无功负荷Q产生的
可以看出，若减少无功功率Q,则有利于线路末端电压的稳定，有利于大电动机的起动。因此，无功补偿能改善电压质量（一般电压稳定不宜超过3%）。但是如果只追求改善电压质量来装设电容器是很不经济的，对于无功补偿应用的主要目的是改善功率因数，减少线损，调压只是一个辅助作用。
5.5、三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量，计算公式如下：
△S=P/ COSφ1×[（ COSφ 2/ COSφ1）-1]
如一台额定功率为155KW水泵的电机，补前功率因数为0.857，补偿后功率因数为0.967，根据上面公式计算其增容量为：
（155÷0.857） ×[（0.967 ÷0.857）-1]=24KVA
6、应用实例：
烟台市能源监测中心于2003年4月24、29、30日对烟台氨纶股份有限公司B区制冷机、空压机电机进行了电机补偿装置的安装调试，从安装后测试结果看，平均降低电流22-51（A），电机功率因数提高到0.98，（见测试结果对比表），减少了公司内部低压电网的消耗，从而达到了节电的目的。
测试结果对比表
设备名称 设备容量（kW） 补前功率因数COSφ1 补后功率因数COSφ2 电流下降△（A）
制冷压缩机LM1-110M、B4 110 0.84 0.98 22
制冷压缩机LM1-200M、B2 220 0.89 0.98 41
制冷压缩机LM1-250MA1、C1 250 0.86 0.98 51
制冷压缩机2DLGS-K2、D2 250 0.89 0.986 49
制冷压缩机2DLGS-K2、D5 250 0.89 0.98 48
空气压缩机20S-200A、D1 150 0.87 0.98 38
空气压缩机20S-200A、D2 150 0.86 0.978 36
空气压缩机20S-200A、D3 150 0.87 0.982 40
空气压缩机60A-160、B1 160 0.88 0.98 46
空气压缩机60A-160、B2 160 0.89 0.973 48
1、由于电流减少，变压器的铜损及公司内部的低压损耗都降低。
配电系统电流下降率△Ｉ％＝（1－0.87/0.98）×100％＝11％；
配电系统损耗下降率 △Ｐ％＝(1-0.872/0.982)×100％＝21％
2.该公司B区制冷机、空压机电动机补偿的总容量为780千乏，电流平均总下降518（A）,依据GB/T12497-1997中计算公式，安装电动机补偿装置后，年可节电量＝补偿容量×无功经济当量×年运行时间＝780×0.04×24×300＝224640kWh，节约价值11.2万元，补偿投资费用(包括设备的购置、安装及现场调试)为：6.24万元。(80元/千乏)
七、 结论
文中集中探讨了无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的方法，讨论了如何确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。