【无功补偿】无功功率补偿装置该如何选择

无功补偿装置该如何选择

无功补偿装置主要是无功功率补偿，在电力供电系统中所承担的主要作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，改善供电质量和供电效率。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可或缺的重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少供电网络的损耗，提高电能质量。反之，如果选择或者使用不当，就可能造成供电系统的电压波动和谐波增大等诸多问题。

　　一、按投切方式分主要分为三类：延时投切、瞬时投切和混合投切。

　　A. 延时投切

延时投切方式即人们熟称的"静态"补偿方式。

这种投切依靠于传统的接触器的动作，当然用于投切电容的接触器专用的，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类开关过于频繁的动作，造成电容器损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，这种情况比较危险。投切电容器专用的接触器、复合开关或者同步开关等这些都是延时投切方式用于控制电容器投切的器件。

当电网的负荷呈感性时，如变压器、电动机、电焊机等感性负载，这时电网的电流将滞后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过补偿，这时电网的电流超前于电压的一个角度，即功率因数超前或滞后，这里主要是指电流与电压的相位关系。通过补偿装置的功率因数控制器检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是无功功率、无功电流或功率因数。

结合功率因数举例说明，当此物理量满足要求时，如cosΦ超前且>0.98，滞后且>0.95，在次范围内的功率因数控制器没有控制信号发出，已投入的电容器组不退出，没有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如还不能满足实际要求，功率因数控制器则延时一段时间(延时时间可设定)，再投入一组电容器，直到完全投入为止。当检测到超前信号，如cosΦ<0.98,即呈容性载荷时，那么功率因数控制器就逐一切除电容器组。

需要遵循的原则：先投入的那组电容器组在切除时也一定要先切除。如果把延时时间整定为300s，而这套补偿装置如果有十路电容器组，那么全部的投入时间就为30分钟，切除也同样如此。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当功率因数控制器监测到cosΦ〈0.95，快速将电容器组逐个投入，然而在投入期间，此时电网可能已经是容性负载即过补偿了，然后功率因数控制器又控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，致使电力系统崩溃。是否能形成振荡的情况跟负载的性质有密切关系，所以说这个参数需要根据现场实际情况来确定，一定要在保证系统安全的情况下，再去考虑补偿效果到底如何。

　　B. 瞬时投切

　　瞬时投切方式即人们熟称的"动态"补偿方式，应该说它是半导体电力元器件与数字技术的综合体，实际上就是一套快速随动系统，功率因数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，功率因数控制器已经发出控制信号了。通过脉冲信号的控制使晶闸管投切装置导通，投切电容器组大约20至30毫秒内就能完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作类的接触器所无法实现的。现在很多开关行业的生产厂商都试图生产、制造这类装置，并且很多生产厂商已经生产出性能很不错的装置。当然,与国外的同类产品相比，不论从性能上、元器件的质量还是产品结构上都有一定的差距。

　　动态补偿的线路方式

(1)    LC串接法原理如图1所示

这种方式采用电感与电容的串联接法，通过调节电抗从而达到补偿无功损耗的目的。从理论上分析，该方式响应速度更快，在闭环使用时，可做到无差调节，使无功损耗降为接近零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择1组电容器即可，不需要再分成多路。

(2)采用电力半导体器件作为电容器组的投切开关。

作为补偿装置所采用的半导体器件一般都采用晶闸管投切装置，其优点是选材方便，技术相对成熟又比较经济。其不足之处是元件本身不能快速关断，在意外情况下容易烧毁，所以其保护措施要完善。当解决了保护问题以后，作为电容器组投切开关在目前看来应该是较为理想的器件。动态补偿的补偿效果还要看功率因数控制器是否有较高的性能及参数。很重要的一项就是要求功率因数控制器要有良好的动态响应时间，准确的投切功率，还要有较高的自识别能力，这样才能达到理想状态的补偿效果。

　　当功率因数控制器采集到需补偿的一个信号对应的就会发出一个指令(投入一组或多组电容器的指令)，此时由触发的脉冲信号去触发晶闸管投切装置导通，相应的电容器组也就并人线路运行。需要强调的是晶闸管投切装置导通的条件必须满足其所在相的电容器的端电压为零，因为涌流很容易导致元件的损坏，半导体器件应该是无涌流投切。当功率因数控制器的控制指令撤消时，触发脉冲随即消失，晶闸管投切装置零电流通过自然关断。关断后的电容器电压处于线路电压的交流峰值，必须通过放电电阻尽快放电，以备电容器的再次投入。

　　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接触器，这样可以避免过零触发的脉冲电路，从而简化线路，合理的选择元件的耐压及电流要，散热器及冷却方式也要考虑到。

　　C.混合投切

　　实际上就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。这种方式在一定程度上可做到优势互补，但就其控制技术，目前还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应用范围更为广泛，节能效果也更好。补偿装置选择非等容电容器组，这种方式补偿效果更加细致，同样也更为理想。如果存在线路三相不平衡，还可采用分相补偿的方式来避免损失。

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