一、無功補償技術(shù)及產(chǎn)品效能

1.無功功率：

電源能量與感性負載線圈中磁場能量或容性負載電容中的電場能量之間進行著可逆的能量轉(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)：負載電流與電源電壓的相位差角（負載阻抗角）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)＝負載阻抗角的余弦。純電阻時為1；

畸變條件：電源正弦，負載電流畸變時，即使純電阻負載，功率因數(shù)≠1。如：單相半波整流電路帶電阻負載

4.無功功率的負面影響

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；計量誤差；繼保誤動作；通訊干擾；諧波量過大引起電網(wǎng)振蕩

6.諧波與無功補償?shù)淖饔?/span>

降低視在電流，提高負載能力；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)達標(biāo)。

二、諧波治理與無功補償措施

1.諧波治理無功補償措施

1）LC濾波：單調(diào)諧、雙調(diào)諧

特點：簡單、造價低、容量大、兼有基波容性無功補償能力、易產(chǎn)生諧振、補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：復(fù)雜、成本高、容量小、無諧振危險、可同時補償各種諧波

2.無功補償措施

一般情況下，負載總是感性的，因而所需的補償電流為容性；

1）集中補償：一般在高壓進線位置加補償，補償容量大，點少，投資少，主要解決功率因數(shù)指標(biāo)達標(biāo)；對低壓網(wǎng)內(nèi)的無功潮流和線損無改善作用。

2）就地補償：補償點靠近負荷，單機補償容量小，所需補償點多，投資多，可改善無功潮流，降低線損，節(jié)能、增容效果

3．無功補償裝置的分類

1）按補償裝置運動情況分：旋轉(zhuǎn)補償，靜止補償

2）按響應(yīng)時間分：靜態(tài)無功補償，動態(tài)無功補償

具有動態(tài)無功補償性能的靜止無功補償裝置是當(dāng)前無功補償?shù)闹髁髭厔?/span>

4．諧波治理與無功補償裝置的分類

1）固定電容器補償——無功補償

優(yōu)點：簡單，投資少；

缺點：無功補償電流不能隨負載變化而調(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，對基波呈容性，于靜態(tài)補償

3）接觸器投切電容補償

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，實現(xiàn)無功補償量的調(diào)節(jié)。

優(yōu)點：可根據(jù)負載需要補償

缺點：電流沖擊，投切需要延時過程，噪聲抑制沖擊：串聯(lián)抗浪涌電抗

投切需約30S延時，靜態(tài)補償，屬淘汰產(chǎn)品。

4）新一代復(fù)合開關(guān)投切電容補償（SLFK）

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

目標(biāo)：利用晶閘管控制電容投切，運行穩(wěn)定。

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

5）晶閘管投切電容補償（TSC）

用晶閘管控制投切電容器組，實現(xiàn)無功補償量的調(diào)節(jié)。因為晶閘管投切速度快（US級），稱“動補”

優(yōu)點：快速動態(tài)調(diào)節(jié)補償量，電流沖擊小，投切延時短，無噪聲

缺點：無諧波抑制能力，但造價比以上投切開關(guān)貴。屬動態(tài)補償。

6）晶閘管投切濾波器補償（TSF）

在TSC補償支路采用LC單調(diào)諧（需要按現(xiàn)場工況設(shè)計），成為TSF裝置，可快速調(diào)節(jié)無功補償量的大小，也為“動補”。

優(yōu)點：快速動態(tài)調(diào)節(jié)補償量，適應(yīng)諧波工況，電流沖擊小，投切延時短，無噪聲

缺點：造價比TSC高

屬動態(tài)補償，考慮諧波因素而專門設(shè)計，技術(shù)已成熟，正在被推廣應(yīng)用

7）有源濾波補償裝置（SVG或APF）

原理：SVG實時檢測無功大小（APF檢測諧波），利用電力電子逆變技術(shù)產(chǎn)生一個與被補償對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：動態(tài)響應(yīng)更快，可適應(yīng)諧波工況，補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：造價高，自身損耗大

屬動態(tài)補償，推廣應(yīng)用尚有待時日

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，實現(xiàn)無功的快速動態(tài)調(diào)節(jié)

優(yōu)點：平滑無級差，動態(tài)響應(yīng)快，可適應(yīng)諧波工況

缺點：裝置本身產(chǎn)生諧波

一般應(yīng)用10KV、35KV高壓系統(tǒng)動態(tài)補償，國內(nèi)已開始推廣應(yīng)用

三、現(xiàn)有濾波補償裝置

1、諧波補償

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、無功補償

1）無功補償——以電容補償為主（TSC、TSF），少量SVG

2）無功補償——靜補為主，TCR逐步推廣，少量STATCOM

3、現(xiàn)有市場TSC裝置的技術(shù)方案

檢測方法：功率因數(shù)、無功功率、無功電流檢測

投切控制：循環(huán)、編碼、微機實時計算，（響應(yīng)時間可達40MS內(nèi)）

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

運行方式：三相共補，分相補償

補償插入：前饋，后饋

投運方式：過零投切，電容預(yù)充電

電流沖擊：可實現(xiàn)無暫態(tài)過程投切

容錯運行：故障支路退出，正常支路運行

保護方案：短路，過流，晶閘管故障，超溫，欠壓，過壓等

建議選擇裝置：

檢測方式：無功電流檢測

投切開關(guān)：雙硅并聯(lián)，或一硅一二極管

響應(yīng)時間：應(yīng)能達到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裝置補償支路的電容對諧波具有放大作用：在諧波含量較大時，應(yīng)選擇TSF裝置；TSF裝置補償支路采用LC濾波器，具有一定的諧波吸收能力，但LC參數(shù)設(shè)計必須與現(xiàn)場諧波特征相適應(yīng)。TSF裝置補償支路的投切需要按特殊要求控制，防止發(fā)生振蕩；設(shè)計時應(yīng)注意諧波對TSF裝置對補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

4、動態(tài)無功補償?shù)陌l(fā)展趨勢

電容器補償方案的特點：

優(yōu)點：簡單，可靠，便宜，自身損耗小

缺點：補償量受電源電壓影響，有諧振危險，容易引起諧波放大，占地大

靜止無功發(fā)生器SVG：

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

缺點：造價高，自身損耗大，補償容量小，

SVG裝置是今后無功補償?shù)陌l(fā)展趨勢

四、工程應(yīng)用經(jīng)驗及注意事項

1.無功補償工程應(yīng)用中出現(xiàn)的技術(shù)問題：

電容器大量損壞；補償量衰減快；欠補和過補時常發(fā)生；設(shè)備投運引發(fā)振蕩；補償裝置投入運行有噪音；電氣著火等惡性事件發(fā)生；

2.工程注意事項：

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

3.補償方式及其布局：

根據(jù)系統(tǒng)負荷的分布情況，合理選擇集中補償或就地補償。

選擇原則：

對無功消耗量大的負荷采用就地補償，避免較大無功電流在線路流動產(chǎn)生較大損耗；有利于降低線損；

對于較分散的小用電負荷則選擇集中補償，具有較好的經(jīng)濟性；

4.補償裝置的選擇

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：

對諧波含量不大的系統(tǒng)，選用TSC裝置可節(jié)約投資；

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

5.補償裝置容量的設(shè)計

滿負荷時能完全補償，而空載時不發(fā)生過補償現(xiàn)象。

6.高壓無功補償裝置

對于高壓系統(tǒng)來說，根據(jù)高壓系統(tǒng)負荷特點，目前國內(nèi)仍有靜態(tài)補償和動態(tài)補償兩種不同的方式選擇。

1）靜態(tài)補償方式：

針對負荷變化不頻繁或波動幅度不大的場合，可選用靜態(tài)補償，如：LC濾波器、真空接觸器（斷路器）投切電容（濾波器）等

注意防止過補償對網(wǎng)壓升高的影響。

2）動態(tài)補償方式：

針對負荷快速大幅度變化場合，應(yīng)選用動態(tài)補償，如：TCR、STATCOM、低補高等方案；

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，無功補償控制器，無功補償裝置系列的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)為一體的高科技公司。

公司堅持“以科技為動力，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。公司堅持“以科技為動力，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)管理團隊，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體，專注于智能無功補償、諧波治理、節(jié)能與電能質(zhì)量治理等電力自動化高科技產(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。易碩電氣本著對社會，對用戶高度的責(zé)任感，堅持走專業(yè)化道路，繼續(xù)創(chuàng)新超越，努力為我國智能電網(wǎng)電力自動化做出更大的貢獻!

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