一、概述

提供無功功率的途徑有輸電系統(tǒng)和補(bǔ)償電容器。如果由輸電系統(tǒng)提供，則設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮有功功率，也要考慮無功功率。由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率，將造成輸電線路及變壓器損耗的增加，降低系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。而由補(bǔ)償電容器就地提供無功功率，就可以避免由輸電系統(tǒng)傳輸無功功率，從而降低無功損耗，提高系統(tǒng)的傳輸功率。

對(duì)于電力系統(tǒng)，高、低壓側(cè)均可進(jìn)行補(bǔ)償。如果在低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，用電負(fù)荷所需的無功功率，由電容器直接提供，可以降低電網(wǎng)的總電流，既可減少變壓器、輸電線路等的損耗，又可提高變壓器、輸電線路的利用率及提高負(fù)載端的端電壓，所以補(bǔ)償電容器的安裝越靠近負(fù)載端，對(duì)用戶越可獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益。

所以在進(jìn)行電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮有功電流即可，節(jié)省了變壓器及輸電線路的投資。對(duì)于已有的電網(wǎng)，也能夠提高電網(wǎng)的出力。

二、補(bǔ)償容最的確定

考慮到動(dòng)力類負(fù)荷，估計(jì)配變的功率因數(shù)約0.75，設(shè)計(jì)在滿負(fù)荷狀態(tài)下功率因數(shù)提高到0.90。

假設(shè)配變?nèi)萘繛镾，補(bǔ)償前后有功功率、無功功率和功率因數(shù)角分別為P1、Q1、和φ1，及P2、Q2和φ2，Qb為需補(bǔ)償?shù)娜萘俊t應(yīng)補(bǔ)償?shù)娜萘繛椋?/span>

補(bǔ)償百分比為：η%=Qb /S×100%=22.5%

根據(jù)電網(wǎng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以得出，補(bǔ)償容量一般為變壓器額定容量的20%～30%;為了更精確補(bǔ)償，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)后方可確定補(bǔ)償容量。 三、投切控制方式的選擇

1.延時(shí)投切方式

延時(shí)投切方式即人們熟稱的“靜態(tài)”補(bǔ)償方式。是依靠專用接觸器的動(dòng)作來投切，它具有抑制電容的涌流作用，延時(shí)投切的目的在于防止接觸器過于頻繁動(dòng)作時(shí)，電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停地投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩。當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)荷呈感性時(shí)，如電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等負(fù)載，這時(shí)電網(wǎng)的電流滯后電壓一個(gè)角度，當(dāng)負(fù)荷呈容性時(shí)，如過量的補(bǔ)償，則使電網(wǎng)的電流超前于電壓一個(gè)角度，通過補(bǔ)償裝置的控制器檢測(cè)供電系統(tǒng)的物理量，來決定電容器的投切，這個(gè)物理量可以是功率因數(shù)或無功電流或無功功率。以功率因數(shù)型舉例如下：

當(dāng)這個(gè)物理量滿足要求時(shí)，如cos&phi;超前且>0.98，滯后且>0.95，在這個(gè)范圍內(nèi)，此時(shí)控制器沒有控制信號(hào)發(fā)出，這時(shí)已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當(dāng)檢測(cè)到cos&phi;不滿足要求時(shí)，如cos&phi;滯后且<0.95，那么將一組電容器投入，并繼續(xù)監(jiān)測(cè)

cos&phi;。如還不滿足要求，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(dāng)檢測(cè)到超前信號(hào)如cos&phi;<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：先投入的那組電容鑒組要先切除。如果把延時(shí)時(shí)間整定為300s，而這套補(bǔ)償裝置有十路電容器組，那么全部投入或切除的時(shí)間為50min。在這段日時(shí)間內(nèi)無功損失補(bǔ)償只能是逐步到位。如果將延時(shí)時(shí)間整定得很短，或沒有設(shè)定延時(shí)時(shí)間，就可能會(huì)出現(xiàn)如下情況，即當(dāng)控制器監(jiān)測(cè)到cos&phi;滯后且<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(fù)載即過補(bǔ)償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復(fù)始，形成震蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。是否能形成振蕩與負(fù)載的性質(zhì)有密切關(guān)系，故該參數(shù)需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況整定，要在保證系統(tǒng)安全的情況下，再考慮補(bǔ)償效果。這種投切控制方式適用于負(fù)載較穩(wěn)定、變化較平穩(wěn)的場(chǎng)所。 2.瞬時(shí)投切方式

瞬時(shí)投切方式即認(rèn)們熟稱的“動(dòng)態(tài)”補(bǔ)償方式，是一套快速隨動(dòng)系統(tǒng)，控制器一般能在半個(gè)周波至1個(gè)周波內(nèi)完成采樣、計(jì)算，在2個(gè)周期到來時(shí)，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號(hào)了。通過脈沖信號(hào)使晶閘管導(dǎo)通，投切電容器組大約20～30ms內(nèi)就完成一個(gè)全部動(dòng)作，是機(jī)械動(dòng)作的接觸器類無法實(shí)現(xiàn)的。這種投切控制方式適用于負(fù)載變化起伏很大而且對(duì)無功補(bǔ)償要求較高的環(huán)境中使用。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償的線路方式：

(1)LC串接法，原理如圖1所示。采用電感與電容的串聯(lián)接法，調(diào)節(jié)電抗以達(dá)到補(bǔ)償無功損耗的目的。這種方式響應(yīng)速度快，閉環(huán)使用時(shí)，可做到無差調(diào)節(jié)，使無功損耗降為零。根據(jù)補(bǔ)償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。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(nèi)調(diào)節(jié)，所以體積也相對(duì)較大，價(jià)格也要高一些，再加上一些技術(shù)的原因，故使用者很少。

(2)采用電力半導(dǎo)體器件作為電容器組的投切開關(guān)，較常采用的接線方式如圖2。 圖中BK為半導(dǎo)體器件，C1為電容器組。采用2組開關(guān)，另一相直接接電網(wǎng)。作為補(bǔ)償裝置所采用的半導(dǎo)體器件一般均為晶閘管，其優(yōu)點(diǎn)為選材方便，電路成熟又很經(jīng)濟(jì)。但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(hù)措施要完善。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償要求控制器要有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間，準(zhǔn)確的投切功率，及較高的自識(shí)別能力，這樣才能達(dá)到最佳的補(bǔ)償效果。

當(dāng)控制器采集到需要補(bǔ)償?shù)男盘?hào)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(dǎo)通，相應(yīng)的電容器組也就并入線路運(yùn)行。為避免涌流造成元件的損壞，晶閘管導(dǎo)通的條件必須滿其所在相電容器的端電壓零，半導(dǎo)體器件應(yīng)該是無涌;投切。當(dāng)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。 元器件可以選單項(xiàng)晶閘管反并聯(lián)或是雙向晶閘管，也可選適合容性負(fù)載的固態(tài)接觸器，這樣可以省去過零觸發(fā)的脈沖電路，從而簡化線路，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。

3.混合投切方式

是靜態(tài)與動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)幕旌?，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(dǎo)體器件。在一定程度上可做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，但就其控制技術(shù)，目前未見到完善的控制軟件，該方式用于通常的網(wǎng)絡(luò)如工礦、小區(qū)、域網(wǎng)改造，比起單一的投切方式拓寬了應(yīng)用范圍，節(jié)能效果更好。補(bǔ)償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補(bǔ)償電路在重負(fù)荷時(shí)，即使cos&phi;已達(dá)到0.99(滯后)，只要再投一組電容器不發(fā)生過補(bǔ)，也還可再投入一組電容器，

使補(bǔ)償效果達(dá)到最佳的狀態(tài)。采用DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)芯片的控制器，運(yùn)算速度大幅度提高，使得富里葉變換得到實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，不是所有的無功型控制器都有這么完備的功能。國內(nèi)的產(chǎn)品相對(duì)于國外的產(chǎn)品還存在一定的差距。 四、濾波補(bǔ)償系統(tǒng)

由于半導(dǎo)體器件應(yīng)用愈來愈普遍，功率也更大，因此會(huì)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，電風(fēng)供電質(zhì)量變壞。

如果供電線路上有較大的諧波電壓，尤其5次以上，這些諧波將被補(bǔ)償裝置放大。電容器組與線路串聯(lián)諧振，使線路上的電壓、電流畸變率增大，還有可能造成設(shè)備損壞，這種情況補(bǔ)償裝置不可使用。最好的解決方法就是在電容器組串接電抗器來組成諧波濾波器。濾波器的設(shè)計(jì)要使在工頻情況下呈容性，以對(duì)線路進(jìn)行無功補(bǔ)償，對(duì)于諧波則為感性負(fù)載，以吸收部分諧波電流，改善線路的畸變率。增加電抗器后，要考慮電容端電壓升高的問題。 濾波補(bǔ)償裝置既補(bǔ)償了無功損耗又改善了線路質(zhì)量，雖然成本提高較多，但對(duì)于諧波成分較大的線路還是應(yīng)盡量考慮采用。很多情況下，采用5、7、11次或高通濾波器可以在補(bǔ)償無功功率的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)中的諧波進(jìn)行消除。

隨著市場(chǎng)需求變化和技術(shù)進(jìn)步，我國無功補(bǔ)償行業(yè)的技術(shù)發(fā)展也在不斷變化中，從調(diào)相機(jī)、固定補(bǔ)償電容器到SVC、SVG。目前，SVG裝置成熟度提高，開始在礦井下等惡劣環(huán)境應(yīng)用，基于SVG的綜合(行情 專區(qū))補(bǔ)償裝置也發(fā)展迅速，現(xiàn)在很多廠家把力量投入到對(duì)SVG市場(chǎng)的開拓中。