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︱282︱华东科技无功电容补偿及谐波抑制技术无功电容补偿及谐波抑制技术 杨全兵
（镇江默勒电器有限公司，江苏 镇江 212211）
【摘 要】本文介绍了国内外无功补偿技术现状与无功功率与无功补偿的物理意义，提出影响功率因素的主要因以及配电网无功补偿应注意的问题和常见的无功补偿方法，并结合笔者多年工作经验，针对谐波的危害提出几点防治措施，以供参考。
【关键词】无功补偿；谐波；抑制技术
1 国内外无功补偿技术现状
在上世纪九十年代初，西方发达国家就已经开始投切电容器的无触点开关的研究与应用，例如富士的SSC系列，比利时沙城电气公司的同类产品。目前，国外的动态无功补偿装置已经得到了广泛的应用与发展。
而在这一方面，由于我国的研究起步较晚，人们对动态无功补偿的认识仍不成熟，因此还处于相关技术研究的发展阶段。目前，集中补偿的电容补偿技术是我国电网采用的主要方法，其绝大多数属于静态补偿，是将电磁型交流接触器作为投切开关，然而这一方法受到多方面因素的限制，例如电容承受涌流能力、放电时间及电容器分级、接触器操作频率以及使用寿命等，因此存在诸多问题，需要展开进一步的研究使其得到解决。具体介绍如下： 第一，由于补偿具有等级性与定时性，因此补偿的精确度有待完善，缺乏更随性，一旦负荷变化较快就会限制使用场合；第二，无涌流投入电容器无法实现，针对接触器与电抗器结合的方法，存在损耗较大的问题；第三，电容补偿存在较大的噪音；第四，接触器的线圈属于控制部分的负载，因此在投切时会出现火花干扰的现象，进而导致补偿装置的可靠性与使用寿命受到影响。
2 无功功率与无功补偿的物理意义
目前，大部分工业采用的是感性用电负荷构成交流电路。电力电子技术的发展也促使电容性交流电路在电网中的应用越来越广泛。具体介绍如下：
2.1 电感性交流电路中的能量交换
电感元件中的电流与磁场能量成正比，在电流增大的过程中，电感元件会通过电源获取能量，即电能转化为磁能的过程；在电流减小的过程中，电感元件会向电源释放能量，即磁能转化为电能的过程。
2.2 电容性交流电路中的能量交换
电容元件上的电压与电厂能量成正比，在电压增大的过程中，电容元件会通过电源获取能量；在电压减小的过程中，电容元件会向电源释放能量。
由此可见，电源与电感元件、电容元件之间会由于正弦电流的周期性变化而存在能量交换的过程，因此当交流电源接入变压器、电动机或者电容器时，电源向负载提供有功功率意外还会与负载交换部分功率，即无功功率。电感电路与电容电路进行能量交换只差半个周期的时间差，即指电容电路放电半个周期时恰好是电感电路向电源吸取能量的半个周期，而另外半个周期为电源通过电感元件获取能量，同时电容元件正在充电。根据这一原理，电容元件就可以借助电容与电感的并联来作为电源的替代物，与电感元件交换无功功率，即无功功率补偿。
3 影响功率因素的主要因素
3.1 电动机负载率
ap劫目前，用电网络中消耗无功功率的主要是电感性设备，例如异步电动机、感应电炉、感应电炉、交流电焊机等，相关数据显示，异步电动机占到了工矿企业效果无功功率全部的60%-70%，而电动机总无功消耗的60%-70%为异步电动机空载时的消耗，由此可见，为了提高负载率，防止电动机空载运行，必须改善异步电动机的功率因数。
3.2 变压器运行状态
变压器会消耗其无功功率额定容量的10%-15%，其满载时的无功功率为空载时的三倍，由此可见，变压器长期处于低负载或者空载的运行状态显然会影响到电力系统和企业的功率因素。
3.3 供电电压稳定性
如果供电电压超出额定值的10%，那么无功功率收到磁路饱和的影响而大幅度增加，相关数据显示，这一状态的供电电压会增加无功功率大约35%，因此，保证电力系统供电电压的稳定性具有十分重要的意义。
4 配电网无功补偿应注意的问题
4.1 无功补偿效益
审批流目前，在无功补偿方面许多部门仅仅强调用户功率因数的补偿，而忽略了电网损耗控制的重要性，导致电网损耗严重。因此，优化补偿量以及补偿方式，确保无功补偿效益最大化具有十分重要的意义，通常要借助无功潮流的计算来实现这一目的。
4.2 降低滤波影响
尽管电容器能够抵抗一定程度的谐波影响，然而一旦谐波含量过大，就会降低电容器容抗以及增加电流，影响电容器的使用寿命，情况严重时还有导致电容器过早损坏，同时电容器对谐波存在放入作用，进而导致系统谐波干扰情况恶化。因此，如果存在谐波干扰过大的部分，不仅要考虑无功补偿，还应添加滤波装置，实现滤波的合理治理。
4.3 预防无功倒送
如果采用的是固定电容器进行无功补偿，那么一旦负荷过低，就容易导致无功倒送。因此，就必须针对这一情况进行充分的考虑，设置电路时考虑控制自动化，一旦出现无功倒送，就应及时切断实现电容的补偿。
4.4 合理控制负荷
部分无功补偿装置受到功率因数的影响，当投切电力电容时，一旦负荷过高就会出现补偿欠缺，负荷过低又会出现补偿过度，轻载又会导致电容投切反复，影响设备的使用寿命。
4.5 提高线路电压水平
高纯度的氧化铜部分无功补偿设备在确定无功投切量时是依据电压来实现的，尽管这对用户的电能质量的保护有利，然而针对电力系统却十分不合理。这是由于无功量变化会造成线路电压波动，而系统运行情况才是决
定线路电压水平的关键因素，一旦线路电压基准不合理，存在偏低或者偏高的情况，那么会导致无功投切偏离实际需求，出现无功过补或者欠补。
5 常见的无功补偿方法
5.1 低压个别补偿
高速车针低压个别补偿指的是考虑个别用户用电设备的实际无功需求量，以并联的方式将单台或者多台低压电容器与用电设备连接，其与用电设备共用一套断路器。借助控制、保护装置实现电机投切的同步性。针对个别容量较大且运行具有连续性的无功消耗，可以采用以补励磁无功为主的随机补偿方式。
5.2 低压集中补偿
低压集中补偿指的是配电变压器低压母线侧连接低压电容器，使无功补偿投切装置发挥控制保护的作用，通过低压母线的无功负荷实现电容器投切的直接控制。电容器投切无法实现平滑调节，需要整组进行。
5.3 高压集中补偿
高压集中补偿指的是变电所高压母线上接入并联电容器组以实现无功补偿，这一方法是针对远离变电所或者在供电线路末端的用木制灯笼
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