配电变压器是直接向终端用户供电的电力变压器，在整个电力网络当中始终着主导位置，但是，近年来，随着社会各领域对电力能源需求量的逐年增大，配电变压器的运行负荷也明显增大，在这种情况下，配电变压器与配电线路的功率损耗值也呈现出明显的上升趋势。而配电变压器高压侧无功补偿在减少能耗、降低运行成本方面表现出来的优势逐步显现出来，配电网络的经济指标也得以实现。
1.配电变压器与配电线路无功损耗的主要来源
1.1 配电变压器无功损耗来源与计算方法
配电网络在运行过程中，能量传递、能量转换都需要借助于变压器一、二次绕组形成的交变磁场，在能量传递与转换时，功率损耗主要包括有功损耗与无功损耗两个类别。其中，无功损耗主要是指一、二次绕组自身阻抗在电流通过时所消耗的功率。而有功损耗则被称之为励磁无功，这部分损耗由于配电变压器的励磁特性决定。在交变磁场当中，由于导体中的磁场极易产生涡流，涡流在流经导体时会产生大量的涡流损耗。而对于绕组电感消耗的无功功率，则包括电流在流经高压侧绕组与低压侧绕组时的功耗，这一部分功耗的大小与负载电流的大小呈现正比例关系，即负载电流越大，无功损耗越大，反之，无功损耗越小。
在计算配电变压器无功损耗时，需要结合配电变压器等效电路图，如图1所示。
图1：配电变压器等效电路图
在图1当中，代表配电变压器一次侧电压，代表折算后的二次侧电压，代表一次侧绕组电流，′代表折算后的二次绕组电流，代表励磁电流，R1代表一次侧绕组直流电阻，R2′代表折算后的二次绕组直流电阻，R0代表励磁等效电阻，X1代表一次侧绕组电抗，X2′代表折算后的二次绕组漏电抗，X0代表励磁电抗，Z1′代表折算后的负载阻抗。根据这些已知条件可以按照下面的计算式来求得配电变压器运行过程中产生的无功损耗：
（1）
在公式（1）中，代表配电变压器运行时产生的无功损耗，代表负荷电流在一、二次绕组电抗上消耗的无功损耗，代表变压器空载无功功率。代表负载波动损耗系数，代表变压器的平均负载系数，SN 代表变压器额定容量，代表变压器空载电流占额定电流的百分数，代表变压器阻抗电压占额定电压的百分数。
1.2 配电线路无功损耗来源与计算方法
配电线路无功损耗主要包括两大类，一种是与电流相关的损耗，即阻抗支路产生的变动损耗，一种是与节点电压相关的损耗，即导纳支路产生的不变损耗。一种为变化损耗，一种为不变损耗。另外，在负载状态下，配电线路也会出现较大的电压降，而引起电压降的主要原因是由于电流通过时消耗了大量的无功功率[1]。
在计算配电线路无功损耗时，需要结合配电线路等效电路图，如图2所示。
图2：配电线路等效电路图
从图2中可以看出，配电线路的无功损耗与线路串联电抗的无功功率损耗及电容的充电功率有着直接关系，因此，可以根据下面的计算式来求得配电线路的无功损耗：
（2）
在公式（2）中，代表末端有功功率，代表等值电抗，代表末端功率因数，代表等值电纳，、分别代表配电线路的始端电压与末端电压，利用上述公式能够准确计算出串联电抗与并联导纳损耗的无功功率。
2.配电变压器高压侧无功补偿对经济运行产生的积极影响
2.1 大幅降低有功损耗
高压侧无功补偿与低压集中补偿是无功补偿中较为常见的两种补偿方式，其中，低压集中补偿主要利用无功补偿投切装置作为控制保护装置，并根据低压母线上的无功负荷对电容直接进行投切操作，这种补偿方式具有运维工作量小、接线简单、提高配电变压器利用率、降低电网损耗的特点。但是，从经济性角度分析，仅仅依靠于低压集中补偿方式，无法满足电网运行的经济指标要求。首先，无功补偿所遵循的基本原则是分层分区、就地平衡，即集中补偿与就地补偿结合到一起，这样才能增强电网运行的经济性。其次，配电变压器中的无功电流在流经机体时将消耗大量的有功功率，在这种情况下，即便低压集中补偿能够补偿给配电变压器所消耗的无功功率，但是，与高压侧无功补偿相比，其补偿率相对较低。这主要是由于高压侧无功补偿所需的电流较小，在无功功率相同的情况下，高压侧无功补偿产生的功率损耗值将远低于低压集中补偿的损耗值，因此，通过对两者的对比可以看出，高压侧无功补偿表现出了良好的经济性。
而配电变压器与配电线路在运行过程中，将会产生大量的有功损耗，出现这一情况的根本原因是由于配电变压器与配电线路消耗的无功功率并没有与之相匹配的补偿装置予以弥补，因此，这一部分的无功补偿都需要由电源侧来提供，在这种情况下，配电变压器与配电线路产生的无功电流可以利用下面的公式求得：
（3）
根据公式（3）求得的无功电流，可以快速计算出配电变压器与配电线路产生的有功损耗，即为80.3KW，与其它补偿方式相比，高压侧无功补偿在降低损耗与降低投入成本方面发挥了至关重要的作用。
2.2 提供稳定电压，提高经济效益
在计算输电线路电压降时，可以利用下面的计算式求得：
（4）
在公式（4）中，代表输电线路首端电压，代表输电线路的末端电压，代表输电线路的电压降，该数值也可以看作是电压降的横分量，而则是电压降的总分量，这两个数值可以利用下面的计算式求得：
（5）
在公式（5）中，代表线路末端测量的有功功率，代表线路的电阻，则代表无功功率。如果的值远远小于的值，那么，在计算线路的电压降时，可以直接计算的数值，而省略。通过公式（4）和（5）可以计算出配电变压器高压侧投入无功补偿以后，线路的电压降为：
（6）
当计算出线路电压降的具体数值之后可以发现，通过高压侧无功补偿，线路的电压降明显降低，由此可以说明，配电变压器高压侧无功补偿既可以提供稳定的电压，同时，也能够给电力企业带来更加丰厚的经济收益[2]。
3.配电变压器高压侧无功补偿的节电效益应用实例
配电变压器高压侧无功补偿过程中，变压器输出的无功功率将大幅降低，总负荷量也随之下降，在这种情况下，变压器的有功损耗特性将受到严重影响。为了验证配电变压器高压侧无功补偿的节电效果，下面以两台配电变压器的实际运行为例，即变压器1与变压器2，通过对某一个时间段内两组变压器的实际运行状况，可以绘制出无功补偿对变压器输出功率的影响曲线图，曲线图显示，变压器1与变压器2共有三种运行方式，即变压器1单独运行，变压器2单独运行，以及变压器1和变压器2并列运行。根据节电效益方程，可以分别求出两组变压器的实际节电效益，即变压器1的节电效益为356.8元，变压器2的节电效益为562.3元，通过对两组数据的比对发现，投入无功补偿之后，节电效益提高了205.5元，因此，配电变压器高压侧无功补偿在提高变压器运行经济性方面扮演着重要角色。
结束语：
通过对配电变压器高压侧实施无功补偿，整个配电线路的功率损耗率大幅下降，并且电网的安全稳定运行状态也保持更加持久，在这种情况下，配电线路的使用寿命将大幅延长。因此，配电变压器高压侧无功补偿的方式在提高电网运行经济性方面所表现出来的优势也越加明显。
参考文献：
[1]张健,宋士瞻,咸日常,林新杰,胡玉耀.配电变压器高压侧无功补偿对经济运行的影响分析[J].电工技术,2021(09):82-85.
[2]李家翔,谢高硕,朱成,张瀚超,樊晓玲.配电线路无功补偿技术降损研究与实践[J].电工技术,2022(06):117-119.