无功补偿装置及常见的无功补偿方法 _知识百科

无功补偿为了确保电力工程电力网运作的可靠性和安全系数，都是装上一些有关的无功补偿机器设备，实际上无功补偿在省电层面的实际效果都是比较突出的，因此备受公司的热烈欢迎。下面一起来了解下无功补偿的意义及常见的无功补偿方法。

　一、无功补偿的意义

1．改善供电质量

在供配电系统中，评价供电质量的优劣有以下三个因素：

（1）在电源点电压和频率是否接近于恒定。

（2）功率因数是否趋近于1 。

（3）三相系统中，相电流与相电压是否趋于平衡。

而采用无功功率补偿来提高功率因数，不但能大量减少线路中因输送无功电流而产生的电能损耗，还能有效地改善和提高末端用户处的电压，提高电气设备的经济运行水平。所以无功功率补偿在供配电系统中一直是非常重要的环节。

2．减少电网设备容量，提高设备出力

【无功补偿装置及常见的无功补偿方法】在有功功率不变的情况下，当电网的功率因数提高时，无功功率也要减少，由公式可知，视在功率必然随着下降。例如某用电单位需200kW的电力负荷，当功率因数为0.4时，由公式COSφ=P/S可求得， S=P／cosφ=500kV．A ，即需要一台500kV．A的变压器；若功率因数为0.8时，则只需装设一台250kV．A的变压器。由此可见，功率因数提高了，需要的设备容量可相应减少。

3．节约电费开支

我国电价政策规定，用电设备容量超过100kV．A（kW）的用户，都要实行力率调整电费，力率低于规定值要加罚电费。前面已经说了无功补偿可提高力率，减少或避免因力率低加收电费，从而节约电费开支。

二、无功补偿的常见方法

无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍3种补偿方式的适用范围及使用该种补偿方式的优缺点。

（1）低压个别补偿

低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器，通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连接运行（如大中型异步电动机）的无功消耗，以补励磁无功为主。

低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停动时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送，具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。

（2）低压集中补偿

低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切，电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。

低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。

（3）高压集中补偿

高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的6～10KV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，补偿效益高。

三、无功补偿装置的分类
什么叫无功补偿装置？
总的来说“无功补偿装置”就是个无功电源。一般电业规定功率因数为低压0.85以上，高压0.9以上。为了克服无功损耗，就要采用无功补偿装置来解决。

无功补偿装置有很多种分类：从补偿的范围划分可以分为负荷补偿与线路补偿，从补偿的性质划分可以分为感性与容性补偿。下面将并联容性补偿的方法大致列举：

1、同步调相机

调相机的基本原理与同步发电机没有区别，它只输出无功电流。因为不发电，因此不需要原动机拖动，没有启动电机的调相机没有轴伸，实质就是相当于一台在电网中空转的同步发电机。

调相机是电网中最早使用的无功补偿装置，当增加激磁电流时，其输出的容性无功电流增大。当减少激磁电流时，其输出的容性无功电流减少。当激磁电场减少到一定程度时，输出无功电流为零，只有很小的有功电流用于弥补调相机的损耗，当激磁电流进一步减少时，输出感性无功电流。

调相机容量大、对谐波不敏感，并且具有当电网电压下降时输出无功电流自动增加的特点，因此调相机对于电网的无功安全具有不可替代的作用。

由于调相机的价格高、效率低，运行成本高，因此已经逐渐被并联电容器所替代。但是近年来出于对电网无功安全的重视，一些人主张重新启用调相机。

2、并联电容器

并联电容器是目前最主要的无功补偿方法。其主要特点是价格低，效率高运行成本低，在保护完善的情况下可靠性也很高。

在高压及中压系统中主要使用固定连接的并联电容器组，而在低压配电系统中则主要使用自动控制电容器投切的自动无功补偿装置。自动无功补偿装置的结构则多种多样形形色色，适用于各种不同的负荷情况。对于低压自动无功补偿装置将另文详细介绍。

并联电容器的最主要缺点是其对谐波的敏感性。当电网中含有谐波时，电容器的电流会急剧增大，还会与电网中的感性元件谐振使谐波放大，另外，并联电容器属于恒阻抗元件，在电网电压下降时其输出的无功电出下降，因此不利于电网的无功安全。

3、SVC

SVC的全称是静止式无功补偿装置，静止两个字是同步调相机的旋转相对应的。

国际大电网会议将SVC定义为7个子类：

a、机械投切电容器（MSC）

b、机械投切电抗器（MSR）

c、自饱和电抗器（SR）

d、晶闸管控制电抗器（TCR）

e、晶闸管投切电容器（TCR）

f、晶闸管投（TSC）

g、自换向或电网换向转换器（SCC/LCC）

TCR的基本结构包括一组固定并联连接在线路中的电容器和一组并联连接在线路中用晶闸管控制的电抗器，通常将电抗器的容量设计成与电容器一样。由于电抗器是用晶闸管控制的，其感性无功电流可以变化，当晶闸管关断时，电抗器没有电流，而电容器固定连接，因此整套装置的补偿量最大，当调节晶闸管的导通角时，电抗器的感性电流就会抵消一部分电容器电流，因此补偿量减少，导通角越大，电抗器的电流越大，补偿量就越小，当晶闸管全通时，电抗器电流就会将电容器电流全部抵消，此时补偿量为0 。必须将固定电容器组设计成滤波器形式或者配备另外的滤波器。

综上所述，可以看出TCR的结构复杂，损耗大，但其具有补偿量连续可调的特点，在高压系统中还有应用。