一、概述

提供无功功率的途径有输电系统和补偿电容器。如果由输电系统提供，则设计时既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效益。而由补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。

对于电力系统，高、低压侧均可进行补偿。如果在低压侧进行补偿，用电负荷所需的无功功率，由电容器直接提供，可以降低电网的总电流，既可减少变压器、输电线路等的损耗，又可提高变压器、输电线路的利用率及提高负载端的端电压，所以补偿电容器的安装越靠近负载端，对用户越可获取较大的经济效益。

所以在进行电网设计时，只考虑有功电流即可，节省了变压器及输电线路的投资。对于已有的电网，也能够提高电网的出力。

二、补偿容量的确定

考虑到动力类负荷，估计配变的功率因数约0.75，设计在满负荷状态下功率因数提高到0.90。

假设配变容量为S，补偿前后有功功率、无功功率和功率因数角分别为P1、Q1、和φ1，及P2、Q2和φ2，Qb为需补偿的容量。则应补偿的容量为：

补偿百分比为：η%=Qb/S×%=22.5%

根据电网的运行经验可以得出，补偿容量一般为变压器额定容量的20%～30%;为了更精确补偿，应根据实际情况进行检测后方可确定补偿容量。

三、投切控制方式的选择

1.延时投切方式

延时投切方式即人们熟称的“静态”补偿方式。是依靠专用接触器的动作来投切，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停地投切导致供电系统振荡。当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿，则使电网的电流超前于电压一个角度，通过补偿装置的控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。以功率因数型举例如下：

当这个物理量满足要求时，如cosφ超前且0.98，滞后且0.95，在这个范围内，此时控制器没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到cosφ不满足要求时，如cosφ滞后且0.95，那么将一组电容器投入，并继续监测cosφ。如还不满足要求，控制器则延时一段时间(延时时间可整定)，再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如cosφ0.98，即呈容性载荷时，那么控制器就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容鉴组要先切除。如果把延时时间整定为s，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入或切除的时间为50min。在这段日时间内无功损失补偿只能是逐步到位。如果将延时时间整定得很短，或没有设定延时时间，就可能会出现如下情况，即当控制器监测到cosφ滞后且0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，故该参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再考虑补偿效果。这种投切控制方式适用于负载较稳定、变化较平稳的场所。

2.瞬时投切方式

瞬时投切方式即认们熟称的“动态”补偿方式，是一套快速随动系统，控制器一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20～30ms内就完成一个全部动作，是机械动作的接触器类无法实现的。这种投切控制方式适用于负载变化起伏很大而且对无功补偿要求较高的环境中使用。动态补偿的线路方式：

(1)LC串接法，原理如图1所示。采用电感与电容的串联接法，调节电抗以达到补偿无功损耗的目的。这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无功损耗降为零。根据补偿量选择1组电容器即可，不需要再分成多路。但由于要求选用的电感量值大，要在很大的动态范围内调节，所以体积也相对较大，价格也要高一些，再加上一些技术的原因，故使用者很少。

(2)采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关，较常采用的接线方式如图2。图中BK为半导体器件，C1为电容器组。采用2组开关，另一相直接接电网。作为补偿装置所采用的半导体器件一般均为晶闸管，其优点为选材方便，电路成熟又很经济。但元件本身不能快速关断，在意外情况下容易烧毁，所以保护措施要完善。动态补偿要求控制器要有良好的动态响应时间，准确的投切功率，及较高的自识别能力，这样才能达到**的补偿效果。

当控制器采集到需要补偿的信号发出一个指令(投入一组或多组电容器的指令)，此时由触发脉冲去触发晶闸管导通，相应的电容器组也就并入线路运行。为避免涌流造成元件的损坏，晶闸管导通的条件必须满其所在相电容器的端电压零，半导体器件应该是无涌;投切。当控制指令撤消时，触发脉冲随即消失，晶闸管零电流自然关断。关断后的电容器电压为线路电压交流峰值，必须由放电电阻尽快放电，以备电容器再次投入。元器件可以选单项晶闸管反并联或是双向晶闸管，也可选适合容性负载的固态接触器，这样可以省去过零触发的脉冲电路，从而简化线路，元件的耐压及电流要合理选择，散热器及冷却方式也要考虑周全。

3.混合投切方式

是静态与动态补偿的混合，一部分电容器组使用接触器投切，而另一部分电容器组使用电力半导体器件。在一定程度上可做到优势互补，但就其控制技术，目前未见到完善的控制软件，该方式用于通常的网络如工矿、小区、域网改造，比起单一的投切方式拓宽了应用范围，节能效果更好。补偿装置选择非等容电容器组，这种方式补偿电路在重负荷时，即使cosφ已达到0.99(滞后)，只要再投一组电容器不发生过补，也还可再投入一组电容器，

使补偿效果达到**的状态。采用DSP(数字信号处理器)芯片的控制器，运算速度大幅度提高，使得富里叶变换得到实现。当然，不是所有的无功型控制器都有这么完备的功能。国内的产品相对于国外的产品还存在一定的差距。四、滤波补偿系统

由于半导体器件应用愈来愈普遍，功率也更大，因此会产生很大的非正弦电流。使电网的谐波电压升高，畸变率增大，电风供电质量变坏。

如果供电线路上有较大的谐波电压，尤其5次以上，这些谐波将被补偿装置放大。电容器组与线路串联谐振，使线路上的电压、电流畸变率增大，还有可能造成设备损坏，这种情况补偿装置不可使用。**的解决方法就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性，以对线路进行无功补偿，对于谐波则为感性负载，以吸收部分谐波电流，改善线路的畸变率。增加电抗器后，要考虑电容端电压升高的问题。滤波补偿装置既补偿了无功损耗又改善了线路质量，虽然成本提高较多，但对于谐波成分较大的线路还是应尽量考虑采用。很多情况下，采用5、7、11次或高通滤波器可以在补偿无功功率的同时，对系统中的谐波进行消除。

随着市场需求变化和技术进步，我国无功补偿行业的技术发展也在不断变化中，从调相机、固定补偿电容器到SVC、SVG。目前，SVG装置成熟度提高，开始在矿井下等恶劣环境应用，基于SVG的综合(行情专区)补偿装置也发展迅速，现在很多厂家把力量投入到对SVG市场的开拓中。

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