無(wú)功功率補償，簡(jiǎn)稱(chēng)無(wú)功補償，在電子供電系統中起提高電網(wǎng)的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線(xiàn)路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò )的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。

簡(jiǎn)介

交流電在通過(guò)純電阻的時(shí)候，電能都轉成了熱能，而在通過(guò)純容性或者純感性負載的時(shí)候，并不做功。也就是說(shuō)沒(méi)有消耗電能，即為無(wú)功功率。當然實(shí)際負載，不可能為純容性負載或者純感性負載，一般都是混合性負載，這樣電流在通過(guò)它們的時(shí)候，就有部分電能不做功，就是無(wú)功功率，此時(shí)的功率因數小于1，為了提高電能的利用率，就要進(jìn)行無(wú)功補償。

在大系統中，無(wú)功補償還用于調整電網(wǎng)的電壓，提高電網(wǎng)的穩定性。

在小系統中，通過(guò)恰當的無(wú)功補償方法還可以調整三相不平衡電流。按照王氏定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線(xiàn)之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態(tài)。

基本概念

1． 無(wú)功補償的原理：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并接在同一電路，當容性負荷釋放能量時(shí)，感性負荷吸收能量，而感性負荷釋放能量時(shí)，容性負荷吸收 能量，能量在兩種負荷之間交換。這樣，感性負荷所吸收的無(wú)功功率可從容性負荷輸出的無(wú)功功率中得到補償，這就是無(wú)功補償的原理。[1]

2． 有功功率：有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。單位：瓦（W）或千瓦（KW）
　 　3． 無(wú)功功率：無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對外作功，而是轉變?yōu)槠渌问降哪芰?。?nbsp;是有電磁線(xiàn)圈的電氣設備，要建立磁場(chǎng)，就要消耗無(wú)功功率。無(wú)功功率決不是無(wú)用功率，它的用處很大。電動(dòng)機需要建立和維持旋轉磁場(chǎng)，使轉子轉動(dòng)，從而帶動(dòng)機 械運動(dòng)，電動(dòng)機的轉子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線(xiàn)圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線(xiàn)圈感應出電壓。因此，沒(méi) 有無(wú)功功率，電動(dòng)機就不會(huì )轉動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì )吸合。單位：乏（var）或千乏(Kvar)
　　4． 感性無(wú)功功率：電動(dòng)機和變壓器在能量轉換過(guò)程中建立交變的磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內吸收和釋放的功率相等，這種功率叫感性無(wú)功功率。單位（Kvar）
　　5． 容性無(wú)功功率：電容器在交流電網(wǎng)中接通時(shí)，在一個(gè)周期內,上半周期的充電功率與下半周期的放電功率相等，而不消耗能量，這種充放電功率叫容性無(wú)功功率。單位（Kvar）
　　6．視在功率：電純阻性電路中電壓和電流是同相位的，電壓和電流的乘積為有功功率；但在感性或容性電路中，電壓和電流有著(zhù)相位差，所以電壓和電流的乘積并不是負荷實(shí)際吸收的電功率，而是表面的數值，稱(chēng)為視在功率。單位（KVA）
　 　7．無(wú)功功率的作用：在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。如果電網(wǎng)中的無(wú)功功率供不應求，用電設備就沒(méi)有 足夠的無(wú)功功率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng)，那么，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行?！陌l(fā)電機 和高壓輸電線(xiàn)供給的無(wú)功功率，遠遠滿(mǎn)足不了負荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設置一些無(wú)功補償裝置來(lái)補充無(wú)功功率，以保證用戶(hù)對無(wú)功功率的需要，這樣用電設備才 能在額定電壓下工作。這就是電網(wǎng)需要裝設無(wú)功補償裝置的道理。
　　8．無(wú)功功率對供、用電產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現在：
　　(1)降低發(fā)電機有功功率的輸出。
　　(2)降低輸、變電設備的供電能力。
　　(3)造成線(xiàn)路電壓損失增大和電能損耗的增加。
　　(4)造成低功率因數運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發(fā)揮。
　　9．功率因數： 電網(wǎng)中的電力負荷如電動(dòng)機、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著(zhù)一個(gè)相位差，通常用相位角φ的余弦 cosφ來(lái)表示。cosφ稱(chēng)為功率因數，又叫力率。功率因數是反映電力用戶(hù)用電設備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。
　　三相功率因數的計算公式為：cosφ= =
　　式中cosφ——功率因數；
　　P——有功功率，kW；
　　Q——無(wú)功功率,kVar；
　　S——視在功率,kVA；
　　U——用電設備的額定電壓,V；
　　I——用電設備的運行電流,A。
　　功率因數分為自然功率因數、瞬時(shí)功率因數和加權平均功率因數。
　 　(1)自然功率因數：是指用電設備沒(méi)有安裝無(wú)功補償設備時(shí)的功率因數，或者說(shuō)用電設備本身所具有的功率因數。自然功率因數的高低主要取決于用電設備的負 荷性質(zhì)，電阻性負荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數較高，等于1，而電感性負荷(電動(dòng)機、電焊機)的功率因數比較低，都小于1。
　　(2)瞬時(shí)功率因數：是指在某一瞬間由功率因數表讀出的功率因數。瞬時(shí)功率因數是隨著(zhù)用電設備的類(lèi)型、負荷的大小和電壓的高低而時(shí)刻在變化。
　　(3)加權平均功率因數：是指在一定時(shí)間段內功率因數的平均值，其計算公式=

10．力率電費：全國供用電規則規定，在電網(wǎng)高峰負荷時(shí)，用戶(hù)的功率因數應達到的標準為：高壓用電的工業(yè)用戶(hù)和高壓 用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶(hù)，功率因數為0.90以上，其它100KVA及以上的電力用戶(hù)和大中型電力排灌站，功率因數為0.85以上；農業(yè)用 電功率因數為0.80以上。凡功率因數達不到上述規定的用戶(hù)，供電部門(mén)會(huì )在其用戶(hù)使用電費的基礎上按一定比例對其加收一部分電費，這部分加收的電費稱(chēng)為力 率電費。
　　11.提高功率因數的方法有兩種，一種是改善自然功率因數，另一種是安裝人工補償裝置。

基本原理

無(wú)功補償的基本原理：電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率：直接消耗電能，把電能轉變?yōu)闄C械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱(chēng)為有功功率；二是無(wú)功功率： 不消耗電能，只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉換，這部分功率稱(chēng)為無(wú)功 功率（如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能）。電流在電感元件中作功時(shí)，電流滯后于電壓90度；而電流在電容元件中作功時(shí)，電流超前 電壓90度。在同一電路中，電感電流與電容電流方向相反，互差180度。如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消，使電流的矢量 與電壓矢量之間的夾角縮小。

無(wú)功補償的具體實(shí)現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無(wú)功功率可由容性負荷輸出的無(wú)功功率補償。無(wú)功補償的意義：

⑴ 補償無(wú)功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數。

⑵ 減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時(shí)，裝1Kvar電容器可節省設備容量0.52KW；反 之，增加0.52KW對原有設備而言，相當于增大了發(fā)、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無(wú)功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。

⑶ 降低線(xiàn)損，由公式ΔΡ%=（1-cosθ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ為補償后的功率因數，cosθ為補償前的功率因數則：

cosΦ>cosθ，所以提高功率因數后，線(xiàn)損率也下降了，減少設計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線(xiàn)損都直接決定和影響著(zhù)供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，功率因數是考核經(jīng)濟效益的重要指標，規劃、實(shí)施無(wú)功補償勢在必行。

電網(wǎng)中常用的無(wú)功補償方式包括：

① 集中補償：在高低壓配電線(xiàn)路中安裝并聯(lián)電容器組；

② 分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶(hù)車(chē)間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器；

③ 單臺電動(dòng)機就地補償：在單臺電動(dòng)機處安裝并聯(lián)電容器等。

加裝無(wú)功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。

確定無(wú)功補償容量時(shí)，應注意以下兩點(diǎn)：

① 在輕負荷時(shí)要避免過(guò)補償，倒送無(wú)功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。

② 功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償

無(wú)功就地補償容量可以根據以下經(jīng)驗公式確定：Q≤UΙ0式中：Q---無(wú)功補償容量（kvar）；U---電動(dòng)機的額定電壓（V）；Ι0---電動(dòng)機空載電流（A）；但是無(wú)功就地補償也有其缺點(diǎn)：⑴不能全面取代高壓集中補償和 低壓分組補償；眾所周之，無(wú)功補償按其安裝位置和接線(xiàn)方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區域最大，效果也好。但它總的 電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無(wú)功損耗。為 此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實(shí)際確定使用場(chǎng)合，各司其職。

投切分類(lèi)

延時(shí)投切

延時(shí)投切方式即俗稱(chēng)的"靜態(tài)"補償方式。延時(shí)投切的目的在于防止過(guò)于頻繁的動(dòng)作使電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統振蕩，這是很危險的。

延時(shí)投切方式用于控制電容器投切的器件可以是投切電容器專(zhuān)用接觸器、復合開(kāi)關(guān)或者同步開(kāi)關(guān)（又名選相開(kāi)關(guān)）。

投切電容器專(zhuān)用接觸器有一組輔助接點(diǎn)串聯(lián)電阻后與主接點(diǎn)并聯(lián)。在投入過(guò)程中輔助接點(diǎn)先閉合，與輔助接點(diǎn)串聯(lián)的電阻使電容器預充電，然后主接點(diǎn)再閉合，于是就限制了電容器投入時(shí)的涌流。

復合開(kāi)關(guān)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，但是復合開(kāi)關(guān)既使用晶閘管又使用繼電器，于是結構就變得比較復雜，成本也比較高，并且由于晶閘管對過(guò)流、過(guò)壓及對dv/dt的敏感性也比較容易損壞。在實(shí)際應用中，復合開(kāi)關(guān)故障多半是由晶閘管損壞所引起的

同步開(kāi)關(guān)是近年來(lái)最新發(fā)展的技術(shù)，顧名思義，就是使機械開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)準確地在需要的時(shí)刻閉合或斷開(kāi)。對于控制電容器的 同步開(kāi)關(guān)就是要在接點(diǎn)兩端電壓為零的時(shí)刻閉合，從而實(shí)現電容器的無(wú)涌流投入，在電流為零的時(shí)刻斷開(kāi)，從而實(shí)現開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的無(wú)電弧分斷。由于同步開(kāi)關(guān)省略了晶 閘管，因此不僅成本降低，而且可靠性提高。同步開(kāi)關(guān)是傳統機械開(kāi)關(guān)與現代電子技術(shù)完美結合的產(chǎn)物，使機械開(kāi)關(guān)在具有獨特技術(shù)性能的同時(shí)，其高可靠性以及低損耗的特點(diǎn)得以充分顯示出來(lái)。

當電網(wǎng)的負荷呈感性時(shí)，如電動(dòng)機、電焊機等負載，這時(shí)電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個(gè)角度，當負荷呈容性時(shí)，如過(guò)補償狀態(tài)，這時(shí)電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個(gè)角度，功率因數超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過(guò)補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量，來(lái)決定電容器的投切，這個(gè)物理量可以是功率因數或無(wú)功電流或無(wú)功功率。

下面就功率因數型舉例說(shuō)明。當這個(gè)物理量滿(mǎn)足要求時(shí)，如cosΦ超前且>0.98，滯后且>0.95， 在這個(gè)范圍內，此時(shí)控制器沒(méi)有控制信號發(fā)出，這時(shí)已投入的電容器組不退出，沒(méi)投入的電容器組也不投入。當檢測到cosΦ不滿(mǎn)足要求時(shí)，如cosΦ滯后 且<0.95，那么將一組電容器投入，并繼續監測cosΦ如還不滿(mǎn)足要求，控制器則延時(shí)一段時(shí)間（延時(shí)時(shí)間可整定），再投入一組電容器，直到全部投 入為止。當檢測到超前信號如cosΦ<0.98,即呈容性載荷時(shí)，那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時(shí) 就要先切除。如果把延時(shí)時(shí)間整定為300s，而這套補償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時(shí)間就為50分鐘，切除也這樣。在這段時(shí)間內無(wú)功損失補只能是 逐步到位。如果將延時(shí)時(shí)間整定的很短，或沒(méi)有設定延時(shí)時(shí)間，就可能會(huì )出現這樣的情況。當控制器監測到cosΦ〈0.95，迅速將電容器組逐一投入，而在投 入期間，此時(shí)電網(wǎng)可能已是容性負載即過(guò)補償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復始，形成震蕩，導致系統崩潰。是否能形成振蕩與負載的性質(zhì)有密切關(guān)系，所以說(shuō)這個(gè)參數需要根據現場(chǎng)情況整定，要在保證系統安全的情況下，再考慮補償效果。

無(wú)功補償的投切器件

1.1 交流接觸器控制投入型補償裝置。由于電容器是電壓不能瞬變的器件，因此電容器投入時(shí)會(huì )形成很大的涌流，涌流最大時(shí)可能超過(guò)100倍電容器額定電流。涌流會(huì ) 對電網(wǎng)產(chǎn)生不利的干擾，也會(huì )降低電容器的使用壽命。為了降低涌流，大部分補償裝置使用電容器投切專(zhuān)用接觸器，這種接觸器有1組串聯(lián)限流電阻與主觸頭并聯(lián)的 輔助觸頭，在接觸器吸合的過(guò)程中，輔助觸頭首先接通，使電容器通過(guò)限流電阻接入電路進(jìn)行預充電，然后主觸頭接通將電容器正常接入電路，通過(guò)這種方式可以將 涌流限制在電容器額定電流的20倍以下。

此類(lèi)補償裝置價(jià)格低廉，可靠性較高，應用最為普遍。由于交流接觸器的觸頭壽命有限，不適合頻繁投切，因此這類(lèi)補償裝置不適用頻繁變化的負荷情況。

1.2 晶閘管控制投入型補償裝置。這類(lèi)補償裝置就是SVC分類(lèi)中的TSC子類(lèi)。由于晶閘管很容易受涌流的沖擊而損壞，因此晶閘管必須過(guò)零觸發(fā)，就是當晶閘管兩端 電壓為零的瞬間發(fā)出觸發(fā)信號。過(guò)零觸發(fā)技術(shù)可以實(shí)現無(wú)涌流投入電容器，另外由于晶閘管的觸發(fā)次數沒(méi)有限制，可以實(shí)現準動(dòng)態(tài)補償（響應時(shí)間在毫秒級），因此 適用于電容器的頻繁投切，非常適用于頻繁變化的負荷情況。晶閘管導通電壓降約為1V左右，損耗很大（以額定容量100Kvar的補償裝置為例，每相額定電流約為145A，則晶閘管額定導通損耗為145×1×3=435W），必須使用大面積的散熱片并使用通風(fēng)扇。晶閘管對電壓變化率（dv/dt）非常敏感，遇到操作過(guò)電壓及雷擊等電壓突變的情況很容易誤導通而被涌流損壞，即使安裝避雷器也無(wú)濟于事，因為避雷器只能限制電壓的峰值，并不能降低電壓變化率。

此類(lèi)補償裝置結構復雜，價(jià)格高，可靠性差，損耗大，除了負荷頻繁變化的場(chǎng)合，在其余場(chǎng)合幾乎沒(méi)有使用價(jià)值。

1.3 復合開(kāi)關(guān)控制投入型補償裝置。復合開(kāi)關(guān)技術(shù)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，由晶閘管實(shí)現電壓過(guò)零投入與電流過(guò)零切除，由繼電器接點(diǎn)來(lái)通過(guò)連續電流，這 樣就避免了晶閘管的導通損耗問(wèn)題，也避免了電容器投入時(shí)的涌流。但是復合開(kāi)關(guān)技術(shù)既使用晶閘管又使用繼電器，于是結構就變得相當復雜，并且由于晶閘管對 dv/dt的敏感性也比較容易損壞。

1.4同步開(kāi)關(guān)（又名選相開(kāi)關(guān)）投入型補償裝置。同步開(kāi)關(guān)技術(shù)是近年來(lái)最新發(fā)展的技術(shù)，顧名思義，就是使機械開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)準確地在需要的時(shí)刻閉合或斷開(kāi)。對于控制電容器的同步開(kāi)關(guān)，就是要在開(kāi)關(guān)接點(diǎn)兩端電壓為零的時(shí)刻閉合。

同步開(kāi)關(guān)技術(shù)中拒絕使用可控硅，因此仍然不適用于頻繁投切。但由于同步開(kāi)關(guān)相比復合開(kāi)關(guān)和交流接觸器更節能、更安全 可靠、更節約資源，且選相開(kāi)關(guān)應用了單片機技術(shù)，不僅能通過(guò)RS485通訊控制方式對多至64路電容器進(jìn)行控制，還具備通訊功能，可將基層單位的電測量信 息實(shí)時(shí)發(fā)送到上級電網(wǎng)，為國家正在發(fā)展的智能化電網(wǎng)無(wú)縫對接等諸多因素，可以預見(jiàn)：采用單片機控制磁保持繼電器的LXK系列同步開(kāi)關(guān)（或選相開(kāi)關(guān)）必將替代復合開(kāi)關(guān)和交流接觸器成為無(wú)功補償電容器投切開(kāi)關(guān)的主流。

瞬時(shí)投切

瞬時(shí)投切方式即人們熟稱(chēng)的"動(dòng)態(tài)"補償方式，應該說(shuō)它是半導體電力器件與數字技術(shù)綜合的技術(shù)結晶，實(shí)際就是一套快速隨動(dòng)系統，控制器一般能在半個(gè)周波至 1個(gè)周波內完成采樣、計算，在2個(gè)周期到來(lái)時(shí)，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號了。通過(guò)脈沖信號使晶閘管導通，投切電容器組大約20-30毫秒內就完成一個(gè)全部動(dòng) 作，這種控制方式是機械動(dòng)作的接觸器類(lèi)無(wú)法實(shí)現的。動(dòng)態(tài)補償方式作為新一代的補償裝置有著(zhù)廣泛的應用前景。很多開(kāi)關(guān)行業(yè)廠(chǎng)都試圖生產(chǎn)、制造這類(lèi)裝置且有的 生產(chǎn)廠(chǎng)已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯的裝置。當然與國外同類(lèi)產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結構上還有一定的差距。

動(dòng)態(tài)補償的線(xiàn)路方式

2.1 LC串聯(lián)接法

這種方式采用電感與 電容的串聯(lián)接法，調節電抗以達到補償無(wú)功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應速度快，閉環(huán)使用時(shí)，可做到無(wú)差調節，使無(wú)功損耗降為零。從元件的選擇上 來(lái)說(shuō)，根據補償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既然有這么多的優(yōu)點(diǎn)，應該是非常理想的補償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動(dòng)態(tài) 范圍內調節，所以體積也相對較大，價(jià)格也要高一些，再加一些技術(shù)的原因，這項技術(shù)到還沒(méi)有被廣泛采用或使用者很少。

2.2 采用電力半導體器件

作為電容器組的投切開(kāi)關(guān)，較常采用的接線(xiàn)方式如圖2。圖中BK為半導體器件，C1為電容器組。這種接線(xiàn)方式采用2組開(kāi)關(guān)，另一相直接接電網(wǎng)省去一組開(kāi)關(guān)，有很多優(yōu)越性。

作為補償裝置所采用的半導體器件一般都采用晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)是選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟。其不足之處是元件本身不能 快速關(guān)斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護措施要完善。當解決了保護問(wèn)題，作為電容器組投切開(kāi)關(guān)應該是較理想的器件。動(dòng)態(tài)補償的補償效果還要看控制器是否 有較高的性能及參數。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間，準確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達到最佳的補償效果。

當控制器采集到需要補償的信號發(fā)出一個(gè)指令（投入一組或多組電容器的指令），此時(shí)由觸發(fā)脈沖去觸發(fā)晶閘管導通，相應 的電容器組也就并入線(xiàn)路運行。需要強調的是晶閘管導通的條件必須滿(mǎn)足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導體器件應該是無(wú)涌流投 切。當控制指令撤消時(shí)，觸發(fā)脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關(guān)斷。關(guān)斷后的電容器電壓為線(xiàn)路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。

元器件可以選單相晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去過(guò)零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡(jiǎn)化線(xiàn)路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周全。

2.3 混合投切方式

實(shí)際上就是靜態(tài)與動(dòng)態(tài)補償的混合，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優(yōu)勢互補，但就其控制技術(shù)，還見(jiàn)到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò )如工礦、小區、域網(wǎng)改造，比起單一的投切方式拓寬了應用范圍，節能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補償效果更加細致，更為理想。還可采用分相補償方式，可以解決由于線(xiàn)路三相不平行造成的損失。

2.4 無(wú)功發(fā)生器SVG

利用PWM整流控制技術(shù)，通過(guò)對電網(wǎng)的電壓和電流實(shí)時(shí)采樣和高性能DSP計算出電網(wǎng)的無(wú)功功率，實(shí)現無(wú)功功率的補 償。SVG的特點(diǎn)是可實(shí)現對動(dòng)態(tài)連續無(wú)功補償，并可實(shí)現感性無(wú)功和容性無(wú)功的補償，使電網(wǎng)的功率因數穩定在0.98以上。英納仕電氣的iNAS-S系列 SVG，不僅對無(wú)功功率進(jìn)行補償，而且可對諧波電流實(shí)現補償。

裝置選擇

選 擇哪一種補償方式，還要依電網(wǎng)的狀況而定，首先對所補償的線(xiàn)路要有所了解，對于負荷較大且變化較快的工況，電焊機、電動(dòng)機的線(xiàn)路采用動(dòng)態(tài)補償，節能效果明 顯。對于負荷相對平穩的線(xiàn)路應采用靜態(tài)補償方式，也可使用動(dòng)態(tài)補償裝置。一般電焊工作時(shí)間均在幾秒鐘以上，電動(dòng)機啟動(dòng)也在幾秒鐘以上，而動(dòng)態(tài)補償的響應時(shí) 間在幾十毫秒，按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鐘之內是一個(gè)相對的穩態(tài)過(guò)程，動(dòng)態(tài)補償裝置能完成這個(gè)過(guò)程。

控制器

無(wú)功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無(wú)功功率型、無(wú)功電流型。選擇那一種物理控制方式實(shí)際上就是對無(wú)功功率補償控 制器的選擇?？刂破魇菬o(wú)功補償裝置的指揮系統，采樣、運算、發(fā)出投切信號，參數設定、測量、元件保護等功能均由補償控制器完成。十幾年來(lái)經(jīng)歷了由分立元件 --集成線(xiàn)路--單片機--DSP芯片一個(gè)快速發(fā)展的過(guò)程，其功能也愈加完善。就國內的總體狀況，由于市場(chǎng)的需求量很大，生產(chǎn)廠(chǎng)家也愈來(lái)愈多，其性能及內 在質(zhì)量差異很大，很多產(chǎn)品名不符實(shí)，在選用時(shí)需認真對待。在選用時(shí)需要注意的另一個(gè)問(wèn)題就是國內生產(chǎn)的控制器其名稱(chēng)均為"XXX無(wú)功功率補償控制器"，名 稱(chēng)里出現的"無(wú)功功率"的含義不是這臺控制器的采樣物理量。采樣物理量取決于產(chǎn)品的型號，而不是產(chǎn)品的名稱(chēng)。

1.功率因數型控制器

功率因數用cosΦ表示，它表示有功功率在線(xiàn)路中所占的比例。當cosΦ=1時(shí)，線(xiàn)路中沒(méi)有無(wú)功損耗。提高功率因數以減少無(wú)功損耗是這類(lèi)控制器的最終目標。這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實(shí)現。

* "延時(shí)"整定，投切的延時(shí)時(shí)間，應在10s-120s范圍內調節 "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大于0-2A 。

* 投入及切除門(mén)限整定，其功率因數應能在0.85（滯后）-0.95（超前）范圍內整定。

* 過(guò)壓保護設量

* 顯示設置、循環(huán)投切等功能

這種采樣方式在運行中既要保證線(xiàn)路系統穩定、無(wú)振蕩現象出現，又要兼顧補償效果，這是一對矛盾，只能在現場(chǎng)視具體情 況將參數整定在較好的狀態(tài)下工作。即使調整的較好，也無(wú)法禰補這種方式本身的缺陷，尤其是在線(xiàn)路重負荷時(shí)。舉例說(shuō)明：設定投入門(mén) 限；cosΦ=0.95（滯后）此時(shí)線(xiàn)路重載荷，即使此時(shí)的無(wú)功損耗已很大，再投電容器組也不會(huì )出現過(guò)補償，但cosΦ只要不小于0.95，控制器就不會(huì ) 再有補償指令，也就不會(huì )有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。

2. 無(wú)功功率（無(wú)功電流）型控制器

無(wú)功功率（無(wú)功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷。一個(gè)設計良好的無(wú)功型控制器是智能化的，有很強的適應能力，能兼顧線(xiàn)路的穩定性及檢測及補償效果，并能對補償裝置進(jìn)行完善的保護及檢測，這類(lèi)控制器一般都具有以下功能：

* 四象限操作、自動(dòng)、手動(dòng)切換、自識別各路電容器組的功率、根據負載自動(dòng)調節切換時(shí)間、諧波過(guò)壓報警及保護、線(xiàn)路諧振報警、過(guò)電壓保護、線(xiàn)路低電流報警、電壓、電流畸變率測量、顯示電容器功率、顯示cosΦ、U、I、S、P、Q及頻率。

由以上功能就可以看出其控制功能的完備，由于是無(wú)功型的控制器，也就將補償裝置的效果發(fā)揮得淋漓盡致。如線(xiàn)路在重負 荷時(shí)，那怕cosΦ已達到0.99（滯后），只要再投一組電容器不發(fā)生過(guò)補，也還會(huì )再投入一組電容器，使補償效果達到最佳的狀態(tài)。采用DSP芯片的控制 器，運算速度大幅度提高，使得富里葉變換得到實(shí)現。當然，不是所有的無(wú)功型控制器都有這么完備的功能。國內的產(chǎn)品相對于國外的產(chǎn)品還存在一定的差距。

3. 用于動(dòng)態(tài)補償的控制器

對于這種控制器要求就更高了，一般是與觸發(fā)脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動(dòng)態(tài)補償功能。由于這類(lèi)控制器也都基于無(wú)功型，所以它具備靜態(tài)無(wú)功型的特點(diǎn)。

國內用于動(dòng)態(tài)補償的控制器，與國外同類(lèi)產(chǎn)品相比有較大的差距，一是在動(dòng)態(tài)響應時(shí)間上較慢，動(dòng)態(tài)響應時(shí)間重復性不好；二是補償功率不能一步到位，沖擊電流過(guò)大，系統特性容易漂移，維護成本高、造成設備整體投資費用高。另外，相應的國家標準也尚未見(jiàn)到，這方面落后于發(fā)展。

補償系統

由于現代半導體器件應用愈來(lái)愈普遍，功率也更大，但它的負面影響就是產(chǎn)生很大的非正弦電流。使電網(wǎng)的諧波電壓升高，畸變率增大，電網(wǎng)供電質(zhì)量變壞。

如果供電線(xiàn)路上有較大的諧波電壓，尤其5次以上，這些諧波將被補償裝置放大。電容器組與線(xiàn)路串聯(lián)諧振，使線(xiàn)路上的電壓、電流畸變率增大，還有可能造成設備損壞，再這種情況下補償裝置是不可使用的。最好的解決方法就是在電容器組串接電抗器來(lái)組成諧波濾波器。濾波器的設計要使在工頻情況下呈容性，以對線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補償，對于諧波則為感性負載，以吸收部分諧波電流，改善線(xiàn)路的畸變率。增加電抗器后，要考慮電容端電壓升高的問(wèn)題。

濾波補償裝置即補償了無(wú)功損耗又改善了線(xiàn)路質(zhì)量，雖然成本提高較多，但對于諧波成分較大的線(xiàn)路還是應盡量考慮采用，不能認為裝置一時(shí)不出問(wèn)題就認為沒(méi)有問(wèn)題存在。很多情況下，采用五次、七次、十一次或高通濾波器可以在補償無(wú)功功率的同時(shí)，對系統中的諧波進(jìn)行消除。

（三）無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置工作原理與結構特點(diǎn)：

一般無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置由控制器、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、過(guò)零觸發(fā)模塊、放電保護器件等組成。裝置實(shí)時(shí)跟蹤測量 負荷的電壓、電流、無(wú)功功率和功率因數，通過(guò)微機進(jìn)行分析，計算出無(wú)功功率并與預先設定的數值進(jìn)行比較，自動(dòng)選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發(fā)出指 令，由過(guò)零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導通時(shí)刻，實(shí)現快速、無(wú)沖擊地投入并聯(lián)電容器組。

編輯本段補償舉例

（一）、SLTF型低壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置：

適用于交流50 Hz、額定電壓在660 V以下，負載功率變化較大，對電壓波動(dòng)和功率因數有較高要求的電力、汽車(chē)、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業(yè)。

基本技術(shù)參數及工作環(huán)境：

環(huán)境溫度：-25oC~+40oC(戶(hù)外型)；-5oC~+40oC (戶(hù)內型)，最大日平均溫度30oC

海拔高度：1000 m

相對濕度：< 85% (+25oC)

最大降雨：50 mm/10 min

安裝環(huán)境：周?chē)橘|(zhì)無(wú)爆炸及易燃危險、無(wú)足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無(wú)導電塵埃。無(wú)劇烈震動(dòng)和顛簸，安裝傾斜度<5%。

技術(shù)指標：額定電壓：220 V、380 V(50 Hz)

判斷依據：無(wú)功功率、電壓

響應時(shí)間：< 20 ms

補償容量：90 kvar~900 kvar

允許誤差：0~10%

（二）、SHFC型高壓無(wú)功自動(dòng)補償裝置：

適用于6kV~10kV變電站，可在I段和II段母線(xiàn)上任意配置1~4組電容器，適應變電站的各種運行方式。

基本技術(shù)參數及工作環(huán)境：

正常工作溫度：-15~+50oC，相對濕度<85%，海拔高度：2000 m

技術(shù)指標：額定電壓：6 kV~10 kV

交流電壓取樣：100 V (PT二次線(xiàn)電壓)

交流電流取樣：0~5 A(若 PT 取 10 kV 側二次 A、C 線(xiàn)電壓時(shí)，CT 應取 B 相電流)

電壓整定值：6~6.6 kV 10~11 kV 可調

電流互感器變比：200~5000 /5 A 可調

動(dòng)作間隔時(shí)間；1~60 min可調

動(dòng)作需系統穩定時(shí)間：2~10 min可調

功率因數整定：0.8~0.99 可調

技術(shù)特征：電壓優(yōu)先：按電壓質(zhì)量要求自動(dòng)投切電容器，使母線(xiàn)電壓始終處于規定范圍。

自動(dòng)補償：依據無(wú)功大小自動(dòng)投切電容器組，使系統不過(guò)壓、不過(guò)補、無(wú)功損耗始終處于最小的狀態(tài)。

記錄監測：可自動(dòng)或隨時(shí)調出監測數據、運行記錄、電壓合格率統計表等 (選配)。

智能控制：在自動(dòng)發(fā)出各動(dòng)作控制指令之前，首先探詢(xún)動(dòng)作后可能出現的所有超限定值，減少動(dòng)作次數。

異常報警閉鎖：當電容器控制回路繼保動(dòng)作、拒動(dòng)和控制器失電時(shí)發(fā)出聲光報警，顯示故障部位和閉鎖出口。

安全防護：手動(dòng)可退出任一電容器組的自投狀態(tài)，控制器自動(dòng)閉鎖并退出控制。

模糊控制：當系統處于電壓合格范圍的高端且在特定環(huán)境時(shí)如何實(shí)施綜控原則是該系列產(chǎn)品設計的難點(diǎn)。由于現場(chǎng)諸多因 素，如配置環(huán)境、受電狀況、動(dòng)作時(shí)間、用戶(hù)對動(dòng)作次數的限制等 而引起頻繁動(dòng)作是用戶(hù)最為擔擾的。應用模糊控制正是考慮了以上諸多因素而使這一“盲區”得到合理解決。

（三）、WDB-K型低壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置

概述

采用大功率晶閘管投切開(kāi)關(guān)，控制器可根據系統電壓，無(wú)功功率、兩相準則控制晶閘管開(kāi)關(guān)對多級電容組進(jìn)行快速投切。晶閘管開(kāi)關(guān)采用過(guò)零觸發(fā)方式，可實(shí)現電容器無(wú)涌流無(wú)沖擊投入，達到穩定系統電壓，補償電網(wǎng)無(wú)功、改善功率因數、提高變壓器承載能力的目的?？蓮V泛應用于電力、冶金、石油、港口、化工、建材等工礦企業(yè)及小區配電系統。

裝置結構及主要元件技術(shù)性能

1、裝置結構

WDB-K型低壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置由控制器、無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)組、并聯(lián)電容器組、電抗器、放電裝置及保護回路組成，整機設計為機電一體化。

2、主要元件技術(shù)性能

（1）控制器

WDB-K型低壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補償裝置控制器為全新數字化設計、軟硬件模塊化、集成度高、電磁兼容、抗干擾能力強，有 12個(gè)輸出端子，可實(shí)現分相、平衡、分相加平衡三種方式補償。適用范圍廣，可滿(mǎn)足不同性質(zhì)負荷的補償需要?？筛鶕到y電壓、無(wú)功功率控制無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)組投 切，有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作模式，并具有過(guò)壓切除、過(guò)壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能。

（2）無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)組

無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)組是裝置的主要執行元件，由晶閘管開(kāi)關(guān)、散熱器、風(fēng)扇、溫控開(kāi)關(guān)、過(guò)零觸發(fā)模塊及阻容吸收回路構成，一體化設計單組可控最大容量為90kvar，晶閘管開(kāi)關(guān)為進(jìn)口元件，大功率、安全系數高。

（3）并聯(lián)電容器組

選用優(yōu)質(zhì)自愈式并聯(lián)電容器，可按不同容量靈活編碼組合，投切級數多，大容量補償可一次到位。

基本工作原理

裝置工作時(shí)由控制器實(shí)時(shí)監測系統電壓及無(wú)功功率的變化。當系統電壓低于供電標準或無(wú)功功率達到所設定電容器組投切門(mén) 限時(shí)，控制器給出投切指令。由過(guò)零電路迅速檢測晶閘管兩端電壓（即電容器和系統之間的電壓差），當兩端電壓為零時(shí)觸發(fā)晶閘管，電容器組實(shí)現無(wú)涌流投入或無(wú) 涌流切除。

主要技術(shù)參數

1、額定電壓 AC220V/380V±10% 50Hz

2、接線(xiàn)方式 三相四線(xiàn)

3、投切依據 系統電壓及無(wú)功功率

4、響應時(shí)間 ≤20ms

5、投切延時(shí) 0.1～30s（連續可調）

6、投切精度 平均≤+2%

7、補償容量 60kvar～1080kvar

8、投切級數 1～18級

使用環(huán)境條件

1、工作環(huán)境溫度 -25℃～+45℃

2、空氣相對濕度≤85%

3、海拔高度 ≤2000m（2000m以上采用高原型）

4、安裝環(huán)境 無(wú)易燃、易爆、化學(xué)腐蝕、水淹及劇烈振動(dòng)場(chǎng)所

5、安裝方式 戶(hù)內屏式，戶(hù)外箱式

6、安裝條件 電網(wǎng)中諧波含量符合GB/T14549中0.38kV條款的規定

保護功能

具有過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、溫度超限多種保護。裝置能在外部故障和停電時(shí)自動(dòng)退出運行，送電后自動(dòng)恢復。

（四）、GWB-Z型高壓無(wú)功自動(dòng)補償裝置

概述

適用于6KV、10KV的大中型工礦企業(yè)等負荷波動(dòng)較大、功率因數需經(jīng)常調節的變電站配電系統。本裝置是根據系統電 壓和無(wú)功缺額等因素，通過(guò)綜合測算，自動(dòng)投切電容組，以提高電壓質(zhì)量、改善功率因數及減少線(xiàn)損。本裝置適用于無(wú)人值守變電站和諧波電壓、諧波電流滿(mǎn)足國標 GB/T14548-93規定允許值的場(chǎng)合。如現場(chǎng)諧波條件超標，可根據情況配備1%-13%的電抗已抗拒諧波進(jìn)入補償設備。

結構及基本工作原理

GWB-Z型高壓無(wú)功自動(dòng)補償裝置，由控制器、高壓真空開(kāi)關(guān)或真空接觸器、高壓電容器組、 電抗器、放電線(xiàn)圈、避雷器和一些必要的保護輔助設備組成。GWB-Z型數字式高壓無(wú)功自動(dòng)補償控制器是根據九區圖結合模糊控制原理、按電壓優(yōu)先和負荷無(wú)功 功率以及投切次數限量等要求決定是否投切電容器組，使母線(xiàn)電壓始終處于標準范圍內，確保不過(guò)補最大限度減少損耗。在電壓允許的范圍內依據負荷的無(wú)功要求將 電容器組一次投切到位。在投入電容器之前預算電壓升高量，如果超標則降低容量投入或不投入。異常情況時(shí)控制器發(fā)出指令退出所有電容器組，同時(shí)發(fā)出聲光報 警。故障排除后，手動(dòng)解除報警才能再次投入自動(dòng)工作方式。

技術(shù)特征

1、電壓優(yōu)先

按電壓質(zhì)量要求自動(dòng)投切電容器，電壓超出最高設定值時(shí)，逐步切除電容器組，直到電壓合格為止。電壓低于最低設定值時(shí)，在保證不過(guò)載的條件下逐步投入電容器組，使母線(xiàn)電壓始終處于規定范圍。

2、無(wú)功自動(dòng)補償功能

在電壓優(yōu)先原則下，依據負荷無(wú)功功率大小自動(dòng)投切電容器組，使系統始終處于無(wú)功損耗最小狀態(tài)。

3、智能控制功能

自動(dòng)發(fā)出動(dòng)作指令前首先探詢(xún)動(dòng)作后可能出現的所有超限定值，減少動(dòng)作次數。

4、異常報警功能

當電容器控制回路繼保動(dòng)作拒動(dòng)和控制器則自動(dòng)閉鎖改組電容器的自動(dòng)控制。

6、模糊控制功能

當系統處于電壓合格范圍的高端且在某特定環(huán)境時(shí)如何實(shí)施綜控原則是該系列產(chǎn)品設計的難點(diǎn)，由于現場(chǎng)諸多因素（如配置環(huán)境、受電狀況、動(dòng)作時(shí)間、用戶(hù)對動(dòng)作次數的限制等）而引起的頻繁動(dòng)作是用戶(hù)最為擔憂(yōu)的，應用模糊控制正是考慮了以上諸多因素使這一“盲區”得到合理解決。

7、綜合保護功能

每套裝置有開(kāi)關(guān)保護（選配），過(guò)壓、失壓、過(guò)流（短路）和零序繼電保護、雙星形不平衡保護、熔斷器過(guò)流保護、氧化鋅避雷器、接地保護、速斷保護等。

主要技術(shù)參數

1、額定電壓（AC） 6KV、10KV

2、系統電壓取樣（AC） 100V（PT二次線(xiàn)電壓）

3、交流電流取樣 0～5A（若PT取10KV側二次A、C相線(xiàn)電壓時(shí)，CT應取B相電流）

4、電壓整定值 6～6.6KV 10～11KV可調

5、動(dòng)作間隔時(shí)間 1～60分鐘可調

6、功率因數整定值 0.8～0.99可調

7、電流互感器變化 50～5000/5A可調

8、動(dòng)作需系統穩定時(shí)間 2～10分鐘可調

使用環(huán)境

1、環(huán)境溫度 -15℃～+45℃

2、相對濕度 ≤85%

3、海拔高度 ≤2000m（2000m以上采用高原型）

4、周?chē)橘|(zhì)無(wú)爆炸及易燃危險品、無(wú)足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無(wú)導電塵挨、安裝地點(diǎn)無(wú)劇烈振動(dòng)、無(wú)顛簸。

5、供電電源符合國家標準規定，沒(méi)有較強的諧波分量。

（五）、BF-2B提升機專(zhuān)用無(wú)功補償

提升機作為大功率、頻繁啟動(dòng)、周期性沖擊負荷以及采用硅整流裝置對電網(wǎng)造成的無(wú)功沖擊和高次諧波污染等危害不僅危及電網(wǎng)安全，同時(shí)也造成提升機過(guò)電流、欠電壓等緊停故障的發(fā)生，影響了礦井生產(chǎn)。

因此對提升機供電系統進(jìn)行無(wú)功動(dòng)態(tài)補償和高次諧波治理，對于提高礦井提升機和電網(wǎng)的安全運行可靠性、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益意義巨大。

提升機單機裝機功率大，在礦井總供電負荷中占的比重較大。伴隨煤礦生產(chǎn)規模的擴大、井筒的加深，要求配套的提升機裝 置容量也越來(lái)越大，單機容量已達到2000～3000kW，有的甚至達到5400kW，單斗提升裝載量達34t。這么大的負載啟動(dòng)將對電網(wǎng)造成很大的沖擊 電流，無(wú)功電流成分較大，功率因數較低。所以大功率提升機對供電電網(wǎng)的容量和穩定性要求更高。

其中大功率提升機主要的問(wèn)題是：

引起電網(wǎng)電壓降低及電壓波動(dòng)；