一、無功補(bǔ)償技術(shù)及產(chǎn)品效能

1.無功功率：

電源能量與感性負(fù)載線圈中磁場(chǎng)能量或容性負(fù)載電容中的電場(chǎng)能量之間進(jìn)行著可逆的能量轉(zhuǎn)換而占有電網(wǎng)容量叫做無功。

2.諧波：

諧波是指電網(wǎng)中非基波（50HZ中國）的其他頻率的電流或電壓。

高次諧波，間諧波；諧波亦屬于無功類別；諧波來源：非線性負(fù)載

3.功率因數(shù)

有功功率與視在功率之比

功率因數(shù)＝位移因數(shù)×畸變因數(shù)

位移因數(shù)：負(fù)載電流與電源電壓的相位差角（負(fù)載阻抗角）的余弦。

畸變因數(shù)：基波有效值與總有效值之比

正弦條件：功率因數(shù)＝負(fù)載阻抗角的余弦。純電阻時(shí)為1；

畸變條件：電源正弦，負(fù)載電流畸變時(shí)，即使純電阻負(fù)載，功率因數(shù)≠1。如：?jiǎn)蜗喟氩ㄕ麟娐穾щ娮柝?fù)載

4.無功功率的負(fù)面影響

電壓：感性無功使電壓下降，容性無功可使電壓升高

電流：產(chǎn)生無功電流分量，使視在電流增加

線損：電流有效值增加，導(dǎo)致線路和變壓器等損耗增大，變壓器利用率降低

5.諧波的危害

設(shè)備（如電容器、線路、變壓器等）過流；附加損耗；計(jì)量誤差；繼保誤動(dòng)作；通訊干擾；諧波量過大引起電網(wǎng)振蕩

6.諧波與無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/span>

降低視在電流，提高負(fù)載能力；降低線損，節(jié)能；改善不平衡；提高變壓器利用率；穩(wěn)定網(wǎng)壓；改善供電質(zhì)量；功率因數(shù)指標(biāo)達(dá)標(biāo)。

二、諧波治理與無功補(bǔ)償措施

1.諧波治理無功補(bǔ)償措施

1）LC濾波：?jiǎn)握{(diào)諧、雙調(diào)諧

特點(diǎn)：簡(jiǎn)單、造價(jià)低、容量大、兼有基波容性無功補(bǔ)償能力、易產(chǎn)生諧振、補(bǔ)償支路只能濾單次諧波

2）有源電力濾波器APF：電力電子逆變技術(shù)

特點(diǎn)：復(fù)雜、成本高、容量小、無諧振危險(xiǎn)、可同時(shí)補(bǔ)償各種諧波

2.無功補(bǔ)償措施

一般情況下，負(fù)載總是感性的，因而所需的補(bǔ)償電流為容性；

1）集中補(bǔ)償：一般在高壓進(jìn)線位置加補(bǔ)償，補(bǔ)償容量大，點(diǎn)少，投資少，主要解決功率因數(shù)指標(biāo)達(dá)標(biāo)；對(duì)低壓網(wǎng)內(nèi)的無功潮流和線損無改善作用。

2）就地補(bǔ)償：補(bǔ)償點(diǎn)靠近負(fù)荷，單機(jī)補(bǔ)償容量小，所需補(bǔ)償點(diǎn)多，投資多，可改善無功潮流，降低線損，節(jié)能、增容效果

3．無功補(bǔ)償裝置的分類

1）按補(bǔ)償裝置運(yùn)動(dòng)情況分：旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償，靜止補(bǔ)償

2）按響應(yīng)時(shí)間分：靜態(tài)無功補(bǔ)償，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償

具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償性能的靜止無功補(bǔ)償裝置是當(dāng)前無功補(bǔ)償?shù)闹髁髭厔?shì)

4．諧波治理與無功補(bǔ)償裝置的分類

1）固定電容器補(bǔ)償——無功補(bǔ)償

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，投資少；

缺點(diǎn)：無功補(bǔ)償電流不能隨負(fù)載變化而調(diào)整，

但隨電源電壓同向變化，易發(fā)生諧振

2）固定LC濾波器——諧波濾波

可濾除諧波諧振頻率，對(duì)基波呈容性，于靜態(tài)補(bǔ)償

3）接觸器投切電容補(bǔ)償

將電容器分為若干組，用接觸器來選擇投切相應(yīng)的電容器組，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償量的調(diào)節(jié)。

優(yōu)點(diǎn)：可根據(jù)負(fù)載需要補(bǔ)償

缺點(diǎn)：電流沖擊，投切需要延時(shí)過程，噪聲抑制沖擊：串聯(lián)抗浪涌電抗

投切需約30S延時(shí)，靜態(tài)補(bǔ)償，屬淘汰產(chǎn)品。

4）新一代復(fù)合開關(guān)投切電容補(bǔ)償（SLFK）

用復(fù)合開關(guān)代替接觸器投切電容器組，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償量的調(diào)節(jié)。

目標(biāo)：利用晶閘管控制電容投切，運(yùn)行穩(wěn)定。

優(yōu)點(diǎn)：電流沖擊減小，不發(fā)熱，無耗能，無噪音，屬靜態(tài)補(bǔ)償。

5）晶閘管投切電容補(bǔ)償（TSC）

用晶閘管控制投切電容器組，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償量的調(diào)節(jié)。因?yàn)榫чl管投切速度快（US級(jí)），稱“動(dòng)補(bǔ)”

優(yōu)點(diǎn)：快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)補(bǔ)償量，電流沖擊小，投切延時(shí)短，無噪聲

缺點(diǎn)：無諧波抑制能力，但造價(jià)比以上投切開關(guān)貴。屬動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。

6）晶閘管投切濾波器補(bǔ)償（TSF）

在TSC補(bǔ)償支路采用LC單調(diào)諧（需要按現(xiàn)場(chǎng)工況設(shè)計(jì)），成為TSF裝置，可快速調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償量的大小，也為“動(dòng)補(bǔ)”。

優(yōu)點(diǎn)：快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)補(bǔ)償量，適應(yīng)諧波工況，電流沖擊小，投切延時(shí)短，無噪聲

缺點(diǎn)：造價(jià)比TSC高

屬動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，考慮諧波因素而專門設(shè)計(jì)，技術(shù)已成熟，正在被推廣應(yīng)用

7）有源濾波補(bǔ)償裝置（SVG或APF）

原理：SVG實(shí)時(shí)檢測(cè)無功大?。ˋPF檢測(cè)諧波），利用電力電子逆變技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)與被補(bǔ)償對(duì)象大小相等而方向相反的電流，相互抵消，功率因數(shù)可接近1。

優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快，可適應(yīng)諧波工況，補(bǔ)償量不受電源電壓影響，無諧振危害，無噪聲，占地面積小

缺點(diǎn)：造價(jià)高，自身損耗大

屬動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，推廣應(yīng)用尚有待時(shí)日

8）TCR型SVC裝置：TCR＋FC

原理：晶閘管可控電抗器與固定電容器（實(shí)際常為5，7，11，13等各次濾波器）配合，利用晶閘管的導(dǎo)通角控制電抗器的電抗量，實(shí)現(xiàn)無功的快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

優(yōu)點(diǎn)：平滑無級(jí)差，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，可適應(yīng)諧波工況

缺點(diǎn)：裝置本身產(chǎn)生諧波

一般應(yīng)用10KV、35KV高壓系統(tǒng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，國內(nèi)已開始推廣應(yīng)用

三、現(xiàn)有濾波補(bǔ)償裝置

1、諧波補(bǔ)償

1）LC濾波裝置——以單調(diào)諧、雙調(diào)諧為主，高低壓系統(tǒng)均采用

2）有源濾波器——少量工程應(yīng)用

2、無功補(bǔ)償

1）無功補(bǔ)償——以電容補(bǔ)償為主（TSC、TSF），少量SVG

2）無功補(bǔ)償——靜補(bǔ)為主，TCR逐步推廣，少量STATCOM

3、現(xiàn)有市場(chǎng)TSC裝置的技術(shù)方案

檢測(cè)方法：功率因數(shù)、無功功率、無功電流檢測(cè)

投切控制：循環(huán)、編碼、微機(jī)實(shí)時(shí)計(jì)算，（響應(yīng)時(shí)間可達(dá)40MS內(nèi)）

投切開關(guān)：復(fù)合開關(guān)（原則上不屬動(dòng)補(bǔ)）、固態(tài)繼電器、雙硅反并聯(lián)、一硅一二極管

運(yùn)行方式：三相共補(bǔ)，分相補(bǔ)償

補(bǔ)償插入：前饋，后饋

投運(yùn)方式：過零投切，電容預(yù)充電

電流沖擊：可實(shí)現(xiàn)無暫態(tài)過程投切

容錯(cuò)運(yùn)行：故障支路退出，正常支路運(yùn)行

保護(hù)方案：短路，過流，晶閘管故障，超溫，欠壓，過壓等

建議選擇裝置：

檢測(cè)方式：無功電流檢測(cè)

投切開關(guān)：雙硅并聯(lián)，或一硅一二極管

響應(yīng)時(shí)間：應(yīng)能達(dá)到40MS至100MS以內(nèi)

沖擊電流：盡可能小

特別注意：

在系統(tǒng)含有較多諧波的條件下，應(yīng)特別注意TSC裝置的抗諧波能力。TSC裝置補(bǔ)償支路的電容對(duì)諧波具有放大作用：在諧波含量較大時(shí)，應(yīng)選擇TSF裝置；TSF裝置補(bǔ)償支路采用LC濾波器，具有一定的諧波吸收能力，但LC參數(shù)設(shè)計(jì)必須與現(xiàn)場(chǎng)諧波特征相適應(yīng)。TSF裝置補(bǔ)償支路的投切需要按特殊要求控制，防止發(fā)生振蕩；設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意諧波對(duì)TSF裝置對(duì)補(bǔ)償支路電容電壓和電感電流的影響；TSF裝置的濾波柜一般需要專門設(shè)計(jì)

4、動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)

電容器補(bǔ)償方案的特點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，可靠，便宜，自身損耗小

缺點(diǎn)：補(bǔ)償量受電源電壓影響，有諧振危險(xiǎn)，容易引起諧波放大，占地大

靜止無功發(fā)生器SVG：

優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)償性能優(yōu)，不受電源電壓影響，無諧振危險(xiǎn)，占地小，無諧波放大

缺點(diǎn)：造價(jià)高，自身損耗大，補(bǔ)償容量小，

SVG裝置是今后無功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)

四、工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)及注意事項(xiàng)

1.無功補(bǔ)償工程應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問題：

電容器大量損壞；補(bǔ)償量衰減快；欠補(bǔ)和過補(bǔ)時(shí)常發(fā)生；設(shè)備投運(yùn)引發(fā)振蕩；補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行有噪音；電氣著火等惡性事件發(fā)生；

2.工程注意事項(xiàng)：

集中補(bǔ)償和就地補(bǔ)償優(yōu)化結(jié)合；充分了解補(bǔ)償對(duì)象的工況、電能品質(zhì)、補(bǔ)償容量需求；根據(jù)補(bǔ)償對(duì)象，選擇合適的補(bǔ)償裝置；恰當(dāng)?shù)墓こ淘O(shè)計(jì)

3.補(bǔ)償方式及其布局：

根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的分布情況，合理選擇集中補(bǔ)償或就地補(bǔ)償。

選擇原則：

對(duì)無功消耗量大的負(fù)荷采用就地補(bǔ)償，避免較大無功電流在線路流動(dòng)產(chǎn)生較大損耗；有利于降低線損；

對(duì)于較分散的小用電負(fù)荷則選擇集中補(bǔ)償，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；

4.補(bǔ)償裝置的選擇

應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的諧波含量情況，合理選擇TSC裝置或TSF裝置。

選擇原則：

對(duì)諧波含量不大的系統(tǒng)，選用TSC裝置可節(jié)約投資；

對(duì)諧波含量較大的系統(tǒng)，應(yīng)考慮選擇TSF裝置，防止諧波放大和補(bǔ)償電容器過載損害；

5.補(bǔ)償裝置容量的設(shè)計(jì)

滿負(fù)荷時(shí)能完全補(bǔ)償，而空載時(shí)不發(fā)生過補(bǔ)償現(xiàn)象。

6.高壓無功補(bǔ)償裝置

對(duì)于高壓系統(tǒng)來說，根據(jù)高壓系統(tǒng)負(fù)荷特點(diǎn)，目前國內(nèi)仍有靜態(tài)補(bǔ)償和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償兩種不同的方式選擇。

1）靜態(tài)補(bǔ)償方式：

針對(duì)負(fù)荷變化不頻繁或波動(dòng)幅度不大的場(chǎng)合，可選用靜態(tài)補(bǔ)償，如：LC濾波器、真空接觸器（斷路器）投切電容（濾波器）等

注意防止過補(bǔ)償對(duì)網(wǎng)壓升高的影響。

2）動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式：

針對(duì)負(fù)荷快速大幅度變化場(chǎng)合，應(yīng)選用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，如：TCR、STATCOM、低補(bǔ)高等方案；

TCR：國內(nèi)已有多家公司生產(chǎn)，較多應(yīng)用于電弧爐的補(bǔ)償；

TSC：國內(nèi)尚不普及，國外有少量應(yīng)用；

STATCOM：以輸電系統(tǒng)大型工程應(yīng)用為主；

低補(bǔ)高：無技術(shù)障礙，成本因素。

浙江易碩電氣有限公司是專業(yè)從事低壓電力電容器，智能電容器，電抗器，無功補(bǔ)償控制器，無功補(bǔ)償裝置系列的研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體的高科技公司。

公司堅(jiān)持“以科技為動(dòng)力，以質(zhì)量求發(fā)展”為宗旨，致力打造智能電網(wǎng)專業(yè)服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)品牌。公司堅(jiān)持“以科技為動(dòng)力，以質(zhì)量求發(fā)展”為宗旨，致力打造智能電網(wǎng)專業(yè)服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)品牌。

公司擁有一只高水準(zhǔn)的研發(fā)管理團(tuán)隊(duì)，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體，專注于智能無功補(bǔ)償、諧波治理、節(jié)能與電能質(zhì)量治理等電力自動(dòng)化高科技產(chǎn)業(yè)，主要產(chǎn)品有低壓智能電容器、諧波抑制性智能電容器、電力電容器、用電信息采集終端、配變多功能智能配電箱和智能配網(wǎng)等系列。

多年來，我們堅(jiān)持以“使產(chǎn)品智能化，使服務(wù)貼心化”為使命。易碩電氣本著對(duì)社會(huì)，對(duì)用戶高度的責(zé)任感，堅(jiān)持走專業(yè)化道路，繼續(xù)創(chuàng)新超越，努力為我國智能電網(wǎng)電力自動(dòng)化做出更大的貢獻(xiàn)!

浙江易碩電氣有限公司（專注于電力電容器，智能電容器等無功補(bǔ)償裝置研發(fā)與生產(chǎn)）

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