无功补偿对电能计量影响的研究

胡海泉 徐伟 黄继华 洪学才

摘 要：在实际的电力系统应用过程中，无功补偿对电力系统的电能计量有着很大程度的影响，值得电力系统的工作者和相关电力系统的教育工作者深思其中的缘由。文章分析和研究了造成电能计量误差的原因，阐述了在计量过程中无功补偿的关键性，并且论述了无功补偿的几种形式。找出无功补偿对电能计量的影响因素，以此来进一步保证无功补偿电能计量结果的精确性，让电力系统的运行更加平稳和经济，提升了供电品质以及用户满意度。

关键词：无功补偿 电能计量 电力系统

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（b）-0016-02

1 影响电能计量偏差的因素

1.1 发电设备和容性负载

有功功率指的是用电设备把电能转化成为其他形式能量的功率，而无功功率指的是在电能转化或者运输过程中损耗的功率。所谓无功补偿就是将拥有容性功率负荷的装置跟感性功率负荷组成一个并联电路，感性负荷需要的无功功率将由容性负荷承担。

1.2 三相电流不平衡

三相平衡的三个电流分量构成了三相不平衡。这三个电流分量包括零序电流、正序电流以及负序电流。而其中除了正序电流外的两个电流分量都会对电能计量表的显示造成影响。如果三相负载在不平衡的状态下，就会产生零序电流，其大小跟不平衡程度成正比。零序电流会产生零序磁通，这种磁通导通率极低，因此会产生热能，而热能会加速绝缘电阻外皮的老化，导致设备老化速度加快，使用寿命降低。

1.3 电流谐波

不规则谐波和高次谐波会导致继电保护元器件和装置失灵，从而间接对电能计量造成影响。倘若用电设备无功负荷电流增大，会让供电系统的损耗加剧。

在电能计量过程中，会出现两种电力用户，第一种是谐波源用户，他们是谐波的起源。第二种是被干扰用户，他们是谐波的承载者。这两者用户的计费方式都是一样。谐波源用户产生的谐波功率不仅让其承受了额外的电费支出，同时还对周边电网造成了干扰。

2 无功补偿对电能计量的影响

2.1 提高电力系统中用电设备的功率因数

大家知道，输电线路会有阻抗，如果电流越大，那么在输电线路中损耗的功率也越大。因此解决办法是增大电压，降低电流，减少负荷电流，从而能够节约功率。

零阻抗的设备是不存在的，所有设备的损耗功率都在0～1之间波动。变压器和发动机在运行的时候，产生的磁场感应会消耗无功功率，同时设备自身的阻抗也会损耗功率，无功补偿就是对这些损耗的功率进行补偿，从而提升有用功的运用效率。把电力系统的电压无功补偿后提升到0.9甚至达到1，负荷稳定的功率因素也会无限趋近于1，从而降低了电网运输过程中产生的损耗，提升了电力系统中用电设备的功率因素，从而降低损耗，达到节能目的。

2.2 优化发电、变电、输电设备的供电能力

电力系统供电能力的大小主要取决于电力系统中各设备及元件的额定电流。在功率保持固定的情况下，对供电系统的额定功率进行一定程度的限定，在这时采取无功补偿可以使功率因数增大，如此便使有效功率增大，从而增强供电能力。

（1）削弱波动负荷与冲击负荷形成的电压闪变与电压波动，排除高次谐波。依照电磁感应原理可知，电容在感性负载电流中，高次谐波可视为短路状态，如此便可将高次谐波排除在外，进而使电能质量得到有效提升。当低压侧系统采取无功补偿之后，功率因数得到显著增大，电流与线损率也减小了，供电稳定性大大增强，同时还可利用用电设备容量实现节能降损目的。

（2）因感性负载大多都会在运行时伴随大量感性电流，而这些感性电流并不会做功，属于无功电流，无功电流损耗在线路和变压器中产生一定的热量，导致配电设备与变压器温度增加，因此使设备利用率受到削减，当温度达到临界点后便会损坏设备本身的绝缘特性，严重的话直接影响设备。

2.3 三相不平衡的无功补偿

针对三相不平衡系统中各相不同的无功功率进行相应的补偿，该方法非常简单，而且效果佳。因运行中发生三相不平衡时产生的负序与零序分量会导致附加损耗、变压器饱和及整流器波纹系数上升等诸多问题，在采用无功补偿后便能将三相不平衡负载转化为三相平衡负载。

单相电容器分相补偿方式即为依照无功大小来投电容进行相应的补偿，如对于无功大的相就选择多投电容，而对于无功小的相就选择少投甚至不投电容，如此便完成三相不平衡的各相无功补偿，不过这对不平衡的有功电流不起作用。

3 对用户无功补偿的方式

3.1 集中补偿方式

集中补偿方式即是将补偿电容器集中安装于用户变电所低压母线一侧达到补偿目的。该补偿方式能够一定程度地减少供电部门无功功率的输入，并使电网及用户变压器产生的电能损耗降低，而且电容器安装非常简单和便捷，能够有效增大补偿设备的利用率。该集中补偿方式可实现电能的高效利用，并一定程度上提升了电力系统的有效功率因数。

3.2 个别补偿方式

个别补偿方式即为采用将电容器与发电机组的引线进行并联的方式来达到补偿目的。对于供电电压相对低的低压电网，大容量发电电动机组可采用随机补偿方式。这种补偿方式节省了设备控制所需的人力、物力及财力损耗，大大减少了投资成本，而且发电机启动产生的瞬间电压有所增大，使得设备开启更为迅速。这种补偿方式能够使低压电网无功得到充分补偿，而且可补偿量很好地控制在合理范围。

3.3 分散补偿方式

将电容器安装于电力系统中变电室内各车间变配电室的母线上，可以有效增大电容器的利用率，不仅能够平衡无功负荷，同时还能减少供电线路上无功负荷的损耗。这种补偿方式能够降低变电室至各车间供电线路的损耗，使车间末端电压增大。

4 结语

自从我国电力系统采用无功补偿后，损耗降低了接近1/10，设备的功率因素也提高到了0.9以上，节约了电能，居民用电支出也降低许多。无功补偿在这个过程中起到了至关重要的作用，电网技术正在不断革新，无功补偿技术也正在不断优化。随着我国传统的电能计量方式被淘汰，无功电能的计量方式正在逐渐走向前台，无功补偿能够行之有效地补偿电路无功功率，从而有效降低线路和设备的电能损耗，提升有用功率的比率，提升用电效率，让用户节省电费开支，让电力系统更加有序平稳地运行。

参考文献

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