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摘要：随着油田电网无功补偿工作的深入开展，电网节电工作取得了显著效果，但一些问题也随着节能工作的开展而逐渐浮现出来。本文首先对油田无功补偿现状进行分析，然后从实际出发，针对无功补偿遇到的一些问题进行分析。
关键词：无功补偿 过补偿 补偿效果
1、引言
首先要说明两个概念：感性负载、容性负载。感性负载，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，运行时向电源索取大量无功能量，如电动机、发电机、继电器等等；容性负载，即电路中类似电容的负载，可以使电流超前电压提高电路功率因数，同时向线路输送无功能量，例如线路电容器等等。由于油田输电网络中多为电动机、变压器等电气设备，因此配电线路呈感性负载。感性负载在运行时需要消耗大量的无功功率，因此需要对线路进行一定规模的无功功率补偿，从而提高电源侧的供电质量，减少不必要的功率损耗。
2、无功补偿现状
2.1 补偿前后功率因数对比
近几年来，随着油田节能工作的不断开展，对配电网络的高质供电也越来越重视。连年投入大容量无功补偿电容器用于提高线路功率因数，取得了一定效果。
2010年、2013年功率因数对比
2.2 提高功率因数对网损的影响
线长L，主导线型号为LJ-120（电阻率为R欧/公里），配变总容量为S，补偿前功率因数为 ，补偿后功率因数为 ，月平均用电量为P。则线路的损耗为：
当 从 增大为 时，线路的损耗 将以 的二次方减小，同时功率因数的改变，变压器铜损也会减少，也就是说变压器的变损也会明显减少。
因此，通过以上公式计算得出，经过几年来的无功补偿工作，采油厂配电网络功率因数显著提高，节电减耗效果明显。
3、無功补偿过补
容性元件要配合电网中感性负载的存在而进行安装，如果容性元件安装过高于线路中感性负载所需求的无功容量，就会出现无功到送。无功功率向电源方向倒送，和补偿时一样造成电压损失和电能损失，倒送的无功越多，电压损失和电能损失就越大。其功率因数将再次下降，这就是因为容性负荷过多而引起的，我们可以称之为过补偿。在过补偿的情况下，线路中出现容性的无功电流，使视在电流增大，因此使线路的损耗加大，多投入了电容器反而使线路损耗加大当然不是好事，特别在线路负载较低时，过补的危害更为明显，这也解释了为什么有些线路负载小，安装电容器后功率因数不升反降的原因。
4、无功补偿容量的计算
既然无功补偿过补对线路有危害，那么功率因数应提高到多少为适宜。
我们在研究无功补偿量和功率因数变化关系的过程中，计划建立适合采油厂6KV配电线路无功补偿计算的数学模型，但是现有公式通过现场检验均有较大误差。
“理论上需要的无功补偿量”由以下公式计算得出：
由公式（1）可以看出，最大负荷日的平均有功消耗越大，功率因数需要提高的幅度越大，需要补充的无功功率也越多，这个总体趋势和我们刚才的理论分析及实际数据相符合，但是无功实际补偿量和理论需求量之间还有很大的差别，经分析有以下几点原因：
1）上面提到的无功补偿量计算公式只适合简单电网，而对于油田电网则适应性不强。
2）油田企业的特殊性决定了其电网负荷不均衡，磕头机上、下冲程；作业施工关闭油井；线路冷、热备用等等，因此统计数据和实际情况会有一定的偏差。
3）补偿的位置不恰当，有可能补偿在功率因数还比较高的点，这样势必会引起无功的长距离传送和有功的进一步消耗，而整体线路的功率因数却没有提高到期望值。
三年来，经过长期对变电所的回访，并进行大量数据的计算和比较，得出以下结论：以某条线路为例，
根据公式（2），可以计算出各种功率因数由 提高到 时的K 值，然后列成表5。那么，就可以利用查表法，求出无功补偿容量 。查表法：按补偿前功率因数 和补偿后功率因数 ，查表5，查出相应的K值，K值乘以最大负荷的日平均有功功率P，即可按公式（2）计算出所需要的无功补偿容量。
由数学上的递减原理可知，在高功率因数下进行补偿将产生递减效益，其效益将显著下降。功率因数从0.9再向上提高已没有任何意义，反而增加了电容器投入的有功及无功的损失。
通过上面的分析，线路在负荷高时，无功消耗也高，这就需要更多的电容进行补偿；负荷低时，无功消耗也低，这就需要切除部分电容的补偿。电容器作为无功补偿装置，是当前国内外广泛采用的补偿方法。这种方法的缺点是无功功率与运行电压平方成正比，当电力系统运行电压降低，补偿效果降低，而运行电压升高时，对用电设备过补偿，损坏设备绝缘层，容易引起设备事故。因此，弥补这一缺点应采取相应措施以防止向电力系统倒送无功功率。
5、建议采取的措施
（1）采用分散补偿方式进行无功补偿。优点：对负荷比较分散的输配电网络，有利于无功进行分区控制，实现无功负荷就地平衡，减少配电网络和配电变压器中无功电流的损耗和电压损失，使线损显著降低；补偿方式灵活，易于控制。缺点是：安装分散，维护管理比较不方便。
（2）在投入电容器前要对变电所返回的功率因数进行多次采样、减小误差，得出能够最接近实际的有功消耗值。要结合线路实际运行状况，合理选择电容器补偿的安装地点，以取得最优的就地补偿效果，减少无功功率在配电网络中的长距离传输，达到经济运行的最终目的。
（3）要多采用能够自动投切的电力电容器，其自动投切的控制是由自动控制器执行，内部装置检测电网的功率因数。我们可以给控制器设定为0.9这个参考值，使它和检测到的值对比，然后根据差值控制继电器，决定是否接通和断开。由于线路负荷变化频繁，可以适当调节取样器的频率，以达到最适应线路无功需求的变化。
6、结论
无功补偿工作能够为油田配电线路节约大量电能，提高电网运行质量。但也必须清醒地意识到，无功补偿不能过补偿，盲目的投入，否则既增大了成本又抑制了配电网的优质供电。因此，在满足电网所需的无功容量基础上，协调无功补偿配置，优化无功补偿投入成本是我们今后长期努力的方向。
关键词：无功补偿 过补偿 补偿效果
1、引言
首先要说明两个概念：感性负载、容性负载。感性负载，即应用电磁感应原理制作的大功率电器产品，运行时向电源索取大量无功能量，如电动机、发电机、继电器等等；容性负载，即电路中类似电容的负载，可以使电流超前电压提高电路功率因数，同时向线路输送无功能量，例如线路电容器等等。由于油田输电网络中多为电动机、变压器等电气设备，因此配电线路呈感性负载。感性负载在运行时需要消耗大量的无功功率，因此需要对线路进行一定规模的无功功率补偿，从而提高电源侧的供电质量，减少不必要的功率损耗。
2、无功补偿现状
2.1 补偿前后功率因数对比
近几年来，随着油田节能工作的不断开展，对配电网络的高质供电也越来越重视。连年投入大容量无功补偿电容器用于提高线路功率因数，取得了一定效果。
2010年、2013年功率因数对比
2.2 提高功率因数对网损的影响
线长L，主导线型号为LJ-120（电阻率为R欧/公里），配变总容量为S，补偿前功率因数为 ，补偿后功率因数为 ，月平均用电量为P。则线路的损耗为：
当 从 增大为 时，线路的损耗 将以 的二次方减小，同时功率因数的改变，变压器铜损也会减少，也就是说变压器的变损也会明显减少。
因此，通过以上公式计算得出，经过几年来的无功补偿工作，采油厂配电网络功率因数显著提高，节电减耗效果明显。
3、無功补偿过补
容性元件要配合电网中感性负载的存在而进行安装，如果容性元件安装过高于线路中感性负载所需求的无功容量，就会出现无功到送。无功功率向电源方向倒送，和补偿时一样造成电压损失和电能损失，倒送的无功越多，电压损失和电能损失就越大。其功率因数将再次下降，这就是因为容性负荷过多而引起的，我们可以称之为过补偿。在过补偿的情况下，线路中出现容性的无功电流，使视在电流增大，因此使线路的损耗加大，多投入了电容器反而使线路损耗加大当然不是好事，特别在线路负载较低时，过补的危害更为明显，这也解释了为什么有些线路负载小，安装电容器后功率因数不升反降的原因。
4、无功补偿容量的计算
既然无功补偿过补对线路有危害，那么功率因数应提高到多少为适宜。
我们在研究无功补偿量和功率因数变化关系的过程中，计划建立适合采油厂6KV配电线路无功补偿计算的数学模型，但是现有公式通过现场检验均有较大误差。
“理论上需要的无功补偿量”由以下公式计算得出：
由公式（1）可以看出，最大负荷日的平均有功消耗越大，功率因数需要提高的幅度越大，需要补充的无功功率也越多，这个总体趋势和我们刚才的理论分析及实际数据相符合，但是无功实际补偿量和理论需求量之间还有很大的差别，经分析有以下几点原因：
1）上面提到的无功补偿量计算公式只适合简单电网，而对于油田电网则适应性不强。
2）油田企业的特殊性决定了其电网负荷不均衡，磕头机上、下冲程；作业施工关闭油井；线路冷、热备用等等，因此统计数据和实际情况会有一定的偏差。
3）补偿的位置不恰当，有可能补偿在功率因数还比较高的点，这样势必会引起无功的长距离传送和有功的进一步消耗，而整体线路的功率因数却没有提高到期望值。
三年来，经过长期对变电所的回访，并进行大量数据的计算和比较，得出以下结论：以某条线路为例，
根据公式（2），可以计算出各种功率因数由 提高到 时的K 值，然后列成表5。那么，就可以利用查表法，求出无功补偿容量 。查表法：按补偿前功率因数 和补偿后功率因数 ，查表5，查出相应的K值，K值乘以最大负荷的日平均有功功率P，即可按公式（2）计算出所需要的无功补偿容量。
由数学上的递减原理可知，在高功率因数下进行补偿将产生递减效益，其效益将显著下降。功率因数从0.9再向上提高已没有任何意义，反而增加了电容器投入的有功及无功的损失。
通过上面的分析，线路在负荷高时，无功消耗也高，这就需要更多的电容进行补偿；负荷低时，无功消耗也低，这就需要切除部分电容的补偿。电容器作为无功补偿装置，是当前国内外广泛采用的补偿方法。这种方法的缺点是无功功率与运行电压平方成正比，当电力系统运行电压降低，补偿效果降低，而运行电压升高时，对用电设备过补偿，损坏设备绝缘层，容易引起设备事故。因此，弥补这一缺点应采取相应措施以防止向电力系统倒送无功功率。
5、建议采取的措施
（1）采用分散补偿方式进行无功补偿。优点：对负荷比较分散的输配电网络，有利于无功进行分区控制，实现无功负荷就地平衡，减少配电网络和配电变压器中无功电流的损耗和电压损失，使线损显著降低；补偿方式灵活，易于控制。缺点是：安装分散，维护管理比较不方便。
（2）在投入电容器前要对变电所返回的功率因数进行多次采样、减小误差，得出能够最接近实际的有功消耗值。要结合线路实际运行状况，合理选择电容器补偿的安装地点，以取得最优的就地补偿效果，减少无功功率在配电网络中的长距离传输，达到经济运行的最终目的。
（3）要多采用能够自动投切的电力电容器，其自动投切的控制是由自动控制器执行，内部装置检测电网的功率因数。我们可以给控制器设定为0.9这个参考值，使它和检测到的值对比，然后根据差值控制继电器，决定是否接通和断开。由于线路负荷变化频繁，可以适当调节取样器的频率，以达到最适应线路无功需求的变化。
6、结论
无功补偿工作能够为油田配电线路节约大量电能，提高电网运行质量。但也必须清醒地意识到，无功补偿不能过补偿，盲目的投入，否则既增大了成本又抑制了配电网的优质供电。因此，在满足电网所需的无功容量基础上，协调无功补偿配置，优化无功补偿投入成本是我们今后长期努力的方向。