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摘要用电户无功补偿标准偏低， 仍是目前我国输电网络损耗偏高的一个重要原因； 建议以法定的形式， 将现行的高、低压用电户无功补偿标准提高，加大减耗力度以节约更多的电能。
关键词 功率因数 无功流动 无功补偿标准
1 无功补偿与降损节能
在交流电网中， 用以在电气设备中建立和维持交变磁场所需要的这部分电功率称为无功功率， 如变压器、电动机等都是靠建立交变磁场来转换和传递能量的， 因此需要无功功率。输送无功功率也需要消耗能量， 要降低电网损耗， 最常见的措施就是用户采取无功补偿来提高功率因数， 减少无功在电网中的流动。
当三相电流流过线路（线路每相的电阻为R， 计算电流为I 时）， 线路的有功损耗为： △P = 3 I 2 R =P 2RU 2cos 2φ。可见， 输送功率P 和电压U 确定后， 同一线路的损耗与功率因数的平方成正比； 功率因数由cos φ1提高到cos φ2时， 线损降低为：
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关键词 功率因数 无功流动 无功补偿标准
1 无功补偿与降损节能
在交流电网中， 用以在电气设备中建立和维持交变磁场所需要的这部分电功率称为无功功率， 如变压器、电动机等都是靠建立交变磁场来转换和传递能量的， 因此需要无功功率。输送无功功率也需要消耗能量， 要降低电网损耗， 最常见的措施就是用户采取无功补偿来提高功率因数， 减少无功在电网中的流动。
当三相电流流过线路（线路每相的电阻为R， 计算电流为I 时）， 线路的有功损耗为： △P = 3 I 2 R =P 2RU 2cos 2φ。可见， 输送功率P 和电压U 确定后， 同一线路的损耗与功率因数的平方成正比； 功率因数由cos φ1提高到cos φ2时， 线损降低为：
式中： ΔP% ——— 线路损耗降低的百分值；
ΔP1——— 功率因数为cosφ1
时线路的有功功率损耗；
ΔP2——— 功率因数为cosφ2
时线路的有功功率损耗。
由上式可见， 提高用电设备的功率因数， 可明显降低线路损耗， cos φ2与cos φ1的差值越大， 线损降低的百分值越明显。我国现行的《供电营业规则》第四十一条明确规定： “无功功率应就地平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基础上， 按有关标准设计和安装无功补偿设备， 并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除， 防止无功电力倒送”， 以及“高压供电的用户功率因数为0． 90 以上。其它电力用户和……功率因数为0． 85 以上。” 《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16 - 2008） 第3． 6． 2 条也规定： “10 （6） kV 及
以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿， 且功率因数不宜低于0． 9。高压侧的功率因数指标， 应符合当地供电部门的规定。”
长期以来， 设计单位基本都按这些规定进行设计， 用电单位也都按此规定安装无功补偿设备； 这些措施对于抑制无功功率流动， 降低电网损耗和提高供电质量起到了一定的作用。
但据估计［3］ ， 假定以200 6 年全国用电负荷2． 8 亿kW 为例（实际可能大于此数）， 如果用户综合平均功率因数cosφ 按0． 82 计， 则tanφ = 0． 698，用户缺少的无功容量Q = 0． 698 × 2. 8 亿kW =1． 95 亿kvar。如果电网不对这部分无功缺额进行补给， 电网的电压质量就会严重下降甚至崩溃； 如果电网向用户输送这部分无功， 在此基础上通常还要再增加约25% 的损耗。假定移相电容器组投按200 元/ kvar （含开关等） 计算， 则电网无功补偿投资耗费为1． 95 亿kvar × 200元/ kvar × （1+ 0． 25）= 487. 5 亿元， 此外电网多输送无功要占用输配电设备容量， 每年损失电能大约1 000 亿kW·h。可见，目前无功补偿水平偏低， 仍然是我国输电网络过高损耗和综合能效偏低的重要原因之一， 应继续给予高度重视。
2 无功补偿的讨论空间
据统计， 用电设备每用1 kW 有功功率， 就要有1 ． 2 ～ 1 ． 3 kvar 无功功率配套。而电力系统的无功电源主要由发电机发出的无功功率、无功补偿设备（移相电容器和同步调相机等） 输出的无功功率、高电压输电线路及电缆线路的充电功率三部分组成。发电机发出的无功功率一般为有功功率的40% ～ 60%； 而高电压输电线路及电缆线路的充电功率因线路的长短和电压的高低等因素而有很大的差异。因此电力系统的无功功率有一半以上需要无功补偿设备（绝大部分应是用户的无功补偿设备） 来平衡。
但长期以来， 由于“无功功率只计量不收费” 和“用户抑制无功功率省电不省钱” 的用电机制缺陷和认识误区， 无功功率补偿在人们的心目中没有得到应有的重视。工程设计时仅满足于“高压稍大于0． 90，低压稍大于0． 85” 的“法定” 心理， 功率因数徘徊于0． 9 附近就可以心安理得。因而形成长期以来的补偿标准偏低， 补偿容量先天不足， 全国每年因此损失近1 000 亿kW·h 电量的巨大能源浪费。
国家法定功率因数标准门槛偏低， 是目前用电户无功功率补偿不到位的一个重要原因。长期以来，我国的各种电气法规和标准中， 关于无功补偿的规定基本上都是“高压用户功率因数0 ． 90 以上， 低压用户功率因数0 ． 85 以上”。虽然其中都缀有“以上” 的要求， 但“门槛” 效应往往占据着设计、审查、监理、施工等环节的主要意识——— 达到法定量值要求的就是合格， 是否达到最佳补偿效果一般都不多考究。
笔者认为， 从节能的观点出发， 我国目前的无功补偿标准仍然有一定的讨论空间。以cos φ ＝ 0． 9 为例， 从“功率三角形” 关系可知： cos φ ＝ 有功功率/ 视在功率= P / S = 0． 9， 即φ = 25． 84°， 则tan φ= Q / P = tan 25． 84° = 0． 484， 意味着在cos φ = 0． 9 的情况下， 无功功率所占的份量差不多仍是有功功率的一半； 就算把功率因数提高到0． 98， 即φ = 11． 48°，tan φ = 0． 203， 无功功率所占的份量仍然为有功功率的20% 强。可见如果仅满足于“高压稍大于0 ． 9，低压稍大于0． 85” 的补偿标准， 用户的无功补偿容量就不到位， 这部分巨大的无功功率必然要通过电网流动来补给， 势必增大线路损耗和加重线路正常运行的负担， 造成电能的巨大浪费。
据统计， 通常运行情况下， 用户功率因数每提高一个百分点， 无功功率可减少约3 ～ 7 个百分点。仍以假定的2006 年全国电负荷约2 ． 8 亿kW 为例，如果全国用电户平均功率因数能从0 ． 82 提高到0 ． 92， 则全国用电户无功缺额可从1 ． 95 亿kvar减为1 ． 19 亿kvar， 减幅近40%， 节约补偿投资约190 亿元， 每年还可减少因输送这部分无功功率而带来的配电设备容量增加和约500 亿kW·h 的电能损失。
面对严竣的能源形势和全面倡导建设节约型社会的今天， 重视无功功率治理， 加大无功补偿力度， 最大限度地减少电能损耗， 也应该成为落实科学发展观的一项内容。因此， 建议国家有关主管部门研究、论证， 探索以技术法规或标准的形式， 将现行的高、低压用电户的功率因数法定基本值适当提高； 从“有法可依” 和“规范化” 的层面根本解决用电户无功补偿容量不到位的问题。
3 无功补偿和经济效益
电费激励机制滞后， 是导致目前无功功率补偿不到位的另一个重要原因。
长期以来， 虽然我国也对大用户实行“力率调整电费办法”， 即用户系统cos φ ＞ 0． 9 给予缴费奖励，cos φ ＜ 0． 9 给予小额罚款， 但毕竟标准偏低， 用户对这种奖罚机制没有太大兴趣和压力。改革开放三十年来， 小用户及住宅小区的增加如雨后春笋， 大量感性负载的家用电器涌入寻常百姓家， 用电负荷结构发生很大变化。但由于现行的电费激励机制滞后和奖罚范围狭窄， 居民生活用电和其他小用户不实行“力率调整电费办法”， 造成大量的用户普遍不积极进行无功补偿， 形成电网无功缺额趋高， 电能损耗仍然偏大的局面。
用户简单的补偿易造成过补偿， 过补偿导致供电网络电压偏高， 形成用电户向电压已经升高的电网反馈无功功率， 损坏电气设备， 加大电网损耗。理想的状态是用户移相电容器组采用自动控制， 电容量随负荷变化而自动调节， 使功率因数保持在接近于1 （滞后） 的范围运行。
电子计能表不仅可以计量有功功率， 也可以同时计量无功功率， 完全有条件按照有功能量和无功能量同时分别收费， 不再受制于“力率调整电费办法”。但这样要增加用户投资（甚至场地）， 从单纯的经济观点而言， 如果“高压稍大于0 ． 9， 低压稍大于0 ． 85” 就“符合规定”， 而又没有更为诱人的电费奖罚机制， 作为用户来说， 一般是不会追求和选择这种对自己“利少” 的工作状态的。唯有在提高法定补偿标准门槛的同时， 制定更为合理的电费奖罚机制， 追求最佳的无功补偿效果才会成为用户的共识。
对于不实行“力率调整电费办法” 的大部分用户而言， 无功只计量不收费， 占用的是电网的资源， 浪费的不是自己的电能， 并没有给自身造成经济损失。因此， 要解决这部分用户提高功率因数的积极性， 除了应该与时俱进地制定出一部有利于节能减耗， 又有利于用户投资回报的新法规之外， 还应随着科技的进步， 研发出一些性能高、体积小、价格合理、适用于小用户的无功自动补偿产品（可设于入户配电箱附近）， 使3 ～ 5 kW 的小用户也可以采取， 且应该采取无功补偿措施， 从而大大减少无功功率在电网中的流动， 真正实现“就地补偿” 和“跟踪补偿” 的无功补偿基本原则。
4 结语
自2008 年4 月1 日起施行的《中华人民共和国节约能源法》第四条强调： “节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。” 无功补偿可以减少损耗， 节约电能；高标准的无功补偿可以大大减少损耗， 节约更多的电能。无功补偿不仅仅是钱的问题， 更重要的是节约能源资源的问题。
ΔP1——— 功率因数为cosφ1
时线路的有功功率损耗；
ΔP2——— 功率因数为cosφ2
时线路的有功功率损耗。
由上式可见， 提高用电设备的功率因数， 可明显降低线路损耗， cos φ2与cos φ1的差值越大， 线损降低的百分值越明显。我国现行的《供电营业规则》第四十一条明确规定： “无功功率应就地平衡。用户应在提高用电自然功率因数的基础上， 按有关标准设计和安装无功补偿设备， 并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除， 防止无功电力倒送”， 以及“高压供电的用户功率因数为0． 90 以上。其它电力用户和……功率因数为0． 85 以上。” 《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16 - 2008） 第3． 6． 2 条也规定： “10 （6） kV 及
以下无功补偿宜在配电变压器低压侧集中补偿， 且功率因数不宜低于0． 9。高压侧的功率因数指标， 应符合当地供电部门的规定。”
长期以来， 设计单位基本都按这些规定进行设计， 用电单位也都按此规定安装无功补偿设备； 这些措施对于抑制无功功率流动， 降低电网损耗和提高供电质量起到了一定的作用。
但据估计［3］ ， 假定以200 6 年全国用电负荷2． 8 亿kW 为例（实际可能大于此数）， 如果用户综合平均功率因数cosφ 按0． 82 计， 则tanφ = 0． 698，用户缺少的无功容量Q = 0． 698 × 2. 8 亿kW =1． 95 亿kvar。如果电网不对这部分无功缺额进行补给， 电网的电压质量就会严重下降甚至崩溃； 如果电网向用户输送这部分无功， 在此基础上通常还要再增加约25% 的损耗。假定移相电容器组投按200 元/ kvar （含开关等） 计算， 则电网无功补偿投资耗费为1． 95 亿kvar × 200元/ kvar × （1+ 0． 25）= 487. 5 亿元， 此外电网多输送无功要占用输配电设备容量， 每年损失电能大约1 000 亿kW·h。可见，目前无功补偿水平偏低， 仍然是我国输电网络过高损耗和综合能效偏低的重要原因之一， 应继续给予高度重视。
2 无功补偿的讨论空间
据统计， 用电设备每用1 kW 有功功率， 就要有1 ． 2 ～ 1 ． 3 kvar 无功功率配套。而电力系统的无功电源主要由发电机发出的无功功率、无功补偿设备（移相电容器和同步调相机等） 输出的无功功率、高电压输电线路及电缆线路的充电功率三部分组成。发电机发出的无功功率一般为有功功率的40% ～ 60%； 而高电压输电线路及电缆线路的充电功率因线路的长短和电压的高低等因素而有很大的差异。因此电力系统的无功功率有一半以上需要无功补偿设备（绝大部分应是用户的无功补偿设备） 来平衡。
但长期以来， 由于“无功功率只计量不收费” 和“用户抑制无功功率省电不省钱” 的用电机制缺陷和认识误区， 无功功率补偿在人们的心目中没有得到应有的重视。工程设计时仅满足于“高压稍大于0． 90，低压稍大于0． 85” 的“法定” 心理， 功率因数徘徊于0． 9 附近就可以心安理得。因而形成长期以来的补偿标准偏低， 补偿容量先天不足， 全国每年因此损失近1 000 亿kW·h 电量的巨大能源浪费。
国家法定功率因数标准门槛偏低， 是目前用电户无功功率补偿不到位的一个重要原因。长期以来，我国的各种电气法规和标准中， 关于无功补偿的规定基本上都是“高压用户功率因数0 ． 90 以上， 低压用户功率因数0 ． 85 以上”。虽然其中都缀有“以上” 的要求， 但“门槛” 效应往往占据着设计、审查、监理、施工等环节的主要意识——— 达到法定量值要求的就是合格， 是否达到最佳补偿效果一般都不多考究。
笔者认为， 从节能的观点出发， 我国目前的无功补偿标准仍然有一定的讨论空间。以cos φ ＝ 0． 9 为例， 从“功率三角形” 关系可知： cos φ ＝ 有功功率/ 视在功率= P / S = 0． 9， 即φ = 25． 84°， 则tan φ= Q / P = tan 25． 84° = 0． 484， 意味着在cos φ = 0． 9 的情况下， 无功功率所占的份量差不多仍是有功功率的一半； 就算把功率因数提高到0． 98， 即φ = 11． 48°，tan φ = 0． 203， 无功功率所占的份量仍然为有功功率的20% 强。可见如果仅满足于“高压稍大于0 ． 9，低压稍大于0． 85” 的补偿标准， 用户的无功补偿容量就不到位， 这部分巨大的无功功率必然要通过电网流动来补给， 势必增大线路损耗和加重线路正常运行的负担， 造成电能的巨大浪费。
据统计， 通常运行情况下， 用户功率因数每提高一个百分点， 无功功率可减少约3 ～ 7 个百分点。仍以假定的2006 年全国电负荷约2 ． 8 亿kW 为例，如果全国用电户平均功率因数能从0 ． 82 提高到0 ． 92， 则全国用电户无功缺额可从1 ． 95 亿kvar减为1 ． 19 亿kvar， 减幅近40%， 节约补偿投资约190 亿元， 每年还可减少因输送这部分无功功率而带来的配电设备容量增加和约500 亿kW·h 的电能损失。
面对严竣的能源形势和全面倡导建设节约型社会的今天， 重视无功功率治理， 加大无功补偿力度， 最大限度地减少电能损耗， 也应该成为落实科学发展观的一项内容。因此， 建议国家有关主管部门研究、论证， 探索以技术法规或标准的形式， 将现行的高、低压用电户的功率因数法定基本值适当提高； 从“有法可依” 和“规范化” 的层面根本解决用电户无功补偿容量不到位的问题。
3 无功补偿和经济效益
电费激励机制滞后， 是导致目前无功功率补偿不到位的另一个重要原因。
长期以来， 虽然我国也对大用户实行“力率调整电费办法”， 即用户系统cos φ ＞ 0． 9 给予缴费奖励，cos φ ＜ 0． 9 给予小额罚款， 但毕竟标准偏低， 用户对这种奖罚机制没有太大兴趣和压力。改革开放三十年来， 小用户及住宅小区的增加如雨后春笋， 大量感性负载的家用电器涌入寻常百姓家， 用电负荷结构发生很大变化。但由于现行的电费激励机制滞后和奖罚范围狭窄， 居民生活用电和其他小用户不实行“力率调整电费办法”， 造成大量的用户普遍不积极进行无功补偿， 形成电网无功缺额趋高， 电能损耗仍然偏大的局面。
用户简单的补偿易造成过补偿， 过补偿导致供电网络电压偏高， 形成用电户向电压已经升高的电网反馈无功功率， 损坏电气设备， 加大电网损耗。理想的状态是用户移相电容器组采用自动控制， 电容量随负荷变化而自动调节， 使功率因数保持在接近于1 （滞后） 的范围运行。
电子计能表不仅可以计量有功功率， 也可以同时计量无功功率， 完全有条件按照有功能量和无功能量同时分别收费， 不再受制于“力率调整电费办法”。但这样要增加用户投资（甚至场地）， 从单纯的经济观点而言， 如果“高压稍大于0 ． 9， 低压稍大于0 ． 85” 就“符合规定”， 而又没有更为诱人的电费奖罚机制， 作为用户来说， 一般是不会追求和选择这种对自己“利少” 的工作状态的。唯有在提高法定补偿标准门槛的同时， 制定更为合理的电费奖罚机制， 追求最佳的无功补偿效果才会成为用户的共识。
对于不实行“力率调整电费办法” 的大部分用户而言， 无功只计量不收费， 占用的是电网的资源， 浪费的不是自己的电能， 并没有给自身造成经济损失。因此， 要解决这部分用户提高功率因数的积极性， 除了应该与时俱进地制定出一部有利于节能减耗， 又有利于用户投资回报的新法规之外， 还应随着科技的进步， 研发出一些性能高、体积小、价格合理、适用于小用户的无功自动补偿产品（可设于入户配电箱附近）， 使3 ～ 5 kW 的小用户也可以采取， 且应该采取无功补偿措施， 从而大大减少无功功率在电网中的流动， 真正实现“就地补偿” 和“跟踪补偿” 的无功补偿基本原则。
4 结语
自2008 年4 月1 日起施行的《中华人民共和国节约能源法》第四条强调： “节约资源是我国的基本国策。国家实施节约与开发并举、把节约放在首位的能源发展战略。” 无功补偿可以减少损耗， 节约电能；高标准的无功补偿可以大大减少损耗， 节约更多的电能。无功补偿不仅仅是钱的问题， 更重要的是节约能源资源的问题。