无功补偿的重要性

【文章摘要】

对于用电设备的功率因数，其用途可以对测算电能损失。在实际中现场技术可以对达不到标准的功率因数进行调整，使其满足电路要求，实现节约电能的目的。本文分析了无功补偿的作用和近年来无功补偿得应用方式，对于无功补偿技术的应用，在低压的电网中和耗电设备中节约电能达到提高功率因数的目的已成为一种必然趋势。

【关键词】

无功补偿；补偿手段；功率因数

1 无功补偿的基本知识

无功补偿的原理

有功功率，无功功率为电网输出功率的内容。机械设备通过能的转化直接将电能转化为人们日常所需的机械能、热能、化学能或声能，并利用这些能直接为人们工作，通过用电器做功的形式，其中能的转化功率称为有功功率！若电能可以与其他形式的能在电网中进行往复性的相互转换，必要时候还可为电气设备做功提供一定的能！则此过程的转化功率称为无功功率，此电能大多于电磁元件建立磁场，电容器建立电场时所占用。电流在电感，电容元件中做功时，电流电压不同相位！电流滞后电压90℃。是电流在电感原件中做功。若超前则是于电容元件中做功。同一电路中，电感可通直隔交，而电容则通交隔直，所以二者电流反向相位反向。利用此原理，若于电磁元件电路中合理配置电感，电容元件，利用其电流方向的性质，让其电流相互抵消，使相位差缩小，即可达到更加有效的利用电能做功的目的，这就是无功补偿的道理。

在电路中，需要无功功率的都是感性负荷，感性元件和容性元件接入同一电路中既为无功补偿。因容性装置储能多，在电路中释放能量，释放的能量由感性负荷吸收。在此过程中能量得到转化。因为感性负荷需要的无功功率能从容性装置中得到补偿，这个过程称为无功补偿。（1）

2 无功补偿设备及无功补偿的方式

根据补偿方式的不同，有三种划分，调感式设备，调容式设备及静止无功发生器设备。前二种属于无源式补偿装置，静止无功发生器属于有源发生装置。现今使用较广的是无源补偿装置，而以调容式为主，因为调感式装置一般装有铁芯，而采用调容装置一般占地较小，成本较低。此外，要想改变晶闸管的补偿容量可调整晶闸管的导通角，此种方式既为调感式补偿，而电网中，大多时候都是需要补偿容性的无功功率，采用调感式须串联比较大的电容，因此，负荷侧主要采用调容式，比较大的电能传输系统则采用调感式。静止无功发生器是较为新型的补偿装置，其可补偿容性无功功率，又可补偿感性无功功率。是新一代的无功补偿装置。（4）

2.1 交流斩波无功补偿器

在传统并联无功补偿电容的基础上，在电网和电力电容器之间加入一个交-交变频接口电路的控制，得到一超前电网电压90°，可通过对对容性电流的幅值调节。实现对交流网侧感性无功功率的连续动态的补偿。最终使得网侧功率因数为1.交流斩波无功补偿器主要由网侧滤波器，交-交斩波器及补偿电容器组成。

2.2 动态补偿的晶闸管投切电容器（TSC）

对于电网中的无功功率进行的方法有多种，而大多采用装设补偿晶闸管投切电容器。因为晶闸管电流的特殊性，将二个晶闸管反并联即可将电容器和电网分开的作用，此法用于晶闸管投切电容器设备中。当电网的无功功率欠佳时，晶闸管导通，电容器接到电网中，对无功功率进行补偿。若晶闸管关断，则电容器脱离电网，此时电路不需要补偿。

晶闸管投切电容器的优点在于对无触点开关方式的实现，如高频率的开通与关断，且在开通和关断过程中，没有触点可避免开通与关断过程中产生的电弧，燃烧触点。而且因其响应速度快，控制精度得以有效提高。晶闸管投切电容器由于其他开关在于，晶闸管响应要快得多，可以提高控制精度。更加方便的实现零电压投切控制，另外，出于其响应速度的提高，一些最新的投切控制理论，也可以方便的用于实践中（2）.

2.3 以补偿感性无功功率的混合静止同步无功补偿器[HSTATCOM]

[HSTATCOM]由无源和有源部分组成，晶闸管投切电容器结构（TSC）为无源部分主要内容，投切开关为晶闸管与二极管反并联组成的双向开关。可保证电容器组无过度投切。抑制涌流，防止谐波放大的实现可通过于电容器回路中串联电抗器。有缘部分（STATCOM）采用电压源型逆变器，直流侧利用电容器维护电压恒定，逆变器与电抗串联接入系统。为得到逆变器输出的连续可调的感性，容性及无功电流保持系统频率因数的100%，可根据系统电压，负荷电流及电流信号控制逆变器的电压的幅值和相位。

2.4 动态无功补偿器（DSTATCOM）

近年来一种新型补偿器在配电网无功补偿和电网电能质量调整中得到了广泛的应用，即动态补偿器，动态补偿器凭借其补偿能力强，补偿范围广，性价比高，且可对电网电压闪变，电压跌落，三相不平衡等电压质量问题进行补偿等特点夺颖而出！最为显要的是其能综合补偿负载端的功率因数低的问题。

在不考虑电阻和电感损耗的情况下动态无功补偿器不需要从电网吸收有功功率故系统电压和逆变器的交流侧电压同相位，通过改变二者得相位差就可以改变连接电抗器上的电压，进而控制其电流的大小和方向。而实际应用中由于连接电抗器和开关器件本身的损耗，及输电线路得阻抗，管压降等原因，系统电压和逆变器交流侧电压，不可能等相位。由此带来的损耗，归算到交流侧等效电阻，逆变器本身不需要消耗有功能量，这个能量由电网电压提供。若想利用动态补偿器补偿无功功率的大小和性质，可通过改变动态无功补偿器的输出交流电压幅值的大小及与电网电压的相位的差值。以达到目的。

3 结论

文中主要介绍了无功补偿技术的原理，介绍了现今社会对于无功补偿技术的应用手段，对于近年来较为先进的无功补偿方式的介绍，及各种补偿方式对功率因数的影响以达到补偿技术的经济性、合理性、安全可靠性，达到节约的目的。

【参考文献】

[1]贾时平，刘桂英编著.静止无功功率补偿技术[M].北京中国电力出版社，2006

[2]李耀斌.基于DSP的TSC型动态无功补偿装置的研究[D].西安科技大学硕士学位论文，2009

[3]张军利.基于DSP的配电系统同步补偿器（DSTATCOM）得研究[D].西安理工大学，2007

[4]何一浩，王树民.TSC动态无功补偿技术评述[J].中国电力，2010年，第10期