l、引言 我國(guó)現(xiàn)階段發(fā)展中，能源的需求量大，消耗量也大，尤其是電能，所以進(jìn)行有效的節(jié)約，也就顯得更為重要。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各產(chǎn)業(yè)和民用用電量大幅增加的用電負(fù)荷中，整流和變頻設(shè)備所占的比例增加，無(wú)功負(fù)荷電流和諧波電流不僅增大供電系統(tǒng)損耗，諧波電流還可能引起通信系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)故障。解決上述問(wèn)題的技術(shù)措施是加裝補(bǔ)償電容，從而減少系統(tǒng)損耗，提高電能質(zhì)量。因此，解決好電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題，對(duì)網(wǎng)絡(luò)降損節(jié)能是極為重要的。 2、無(wú)功補(bǔ)償原則 無(wú)功補(bǔ)償，就其概念而言早為人所知，它就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。從電力網(wǎng)無(wú)功功率消耗的基本狀況可以看出，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)和輸配電設(shè)備都要消耗一定數(shù)量的無(wú)功功率，尤以低壓配電網(wǎng)所占比重最大。為了最大限度地減少無(wú)功功率的傳輸損耗，提高輸配電設(shè)備的效率，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，合理布局。原則如下： 1）總體平衡與局部平衡相結(jié)合，以局部為主。 2）電力部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。 3）分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主。 4）降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主。 3、提高功率因數(shù)的意義 功率因數(shù)反映了電源輸出的視存功率被有效利用的程度，我們希望的是功率因數(shù)越大越好。這樣電路中的無(wú)功功率可以降到最小，視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，從而提高電能輸送的功率。提高功率因數(shù)的意義如下。 （1）改善設(shè)備的利用率 在一定的電壓和電流下，功率因數(shù)越大，設(shè)備輸出的有功功率越大。因此，改善功率因數(shù)是充分發(fā)揮設(shè)備潛力，提高設(shè)備的利用率的有效方法。 （2）減少線路有功損耗 補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率小變 由于cosφ提高，補(bǔ)償后的電壓U[sub]2[/sub]稍大于補(bǔ)償前的電壓U[sub]1[/sub]，可近似認(rèn)為U[sub]2[/sub]≈U[sub]1[/sub]。 從而導(dǎo)出 這樣線損P減少的百分?jǐn)?shù)為 當(dāng)功率因數(shù)從0.70～0.85提高到0.95時(shí)，可求得有功損耗將降低20％～45％。 （3）減小電壓損失 （4）提高電網(wǎng)的傳輸能力 4、影響功率因數(shù)的主要因素 1）大量的電感性設(shè)備，如異步電動(dòng)機(jī)、感應(yīng)電爐、交流電焊機(jī)等設(shè)備是無(wú)功功率的主要消耗者。 2）變壓器消耗的無(wú)功功率一般約為其額定容量的10％～15％，它的空載無(wú)功功率約為滿載時(shí)的1/3。 因而，為了改善電力系統(tǒng)和企業(yè)的功率因數(shù)，變壓器不應(yīng)空載運(yùn)行或長(zhǎng)期處于低負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)。 3）供電電壓超出規(guī)定范圍也會(huì)對(duì)功率因數(shù)造成很大影響。當(dāng)供電電壓高于額定值的10％時(shí)，由于磁路飽和的影響，無(wú)功功率將增長(zhǎng)得很快，當(dāng)供電電壓低于額定值時(shí)，無(wú)功功率也相應(yīng)減少而使它們的功率因數(shù)有所提高。但供電電壓降低會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作。 5、無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆诸?/b> 無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償按性質(zhì)分為三相電容自動(dòng)補(bǔ)償和分相電容自動(dòng)補(bǔ)償。 1）三相電容自動(dòng)補(bǔ)償適用丁三相負(fù)載平衡的供配電系統(tǒng)。因三相回路平衡，回路中無(wú)功電流相同，所以在補(bǔ)償時(shí)，調(diào)節(jié)無(wú)功功率參數(shù)的信號(hào)取自三相中的任意一相，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，三相同時(shí)投切可保證三相電壓的質(zhì)量。 2）在民用建筑中大量使用單相負(fù)荷，容易造成三相負(fù)載的嚴(yán)重不平衡，尤其是住宅樓在運(yùn)行中三相不平衡更為嚴(yán)重。這種情況下用傳統(tǒng)的三相無(wú)功補(bǔ)償方式，不但不節(jié)能，反而浪費(fèi)資源，難以對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行有效補(bǔ)償，補(bǔ)償過(guò)程中所產(chǎn)生的過(guò)、欠補(bǔ)償?shù)缺锥烁墙o整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重的危害。對(duì)于三相不平衡及單相配電系統(tǒng)要采用分相電容自動(dòng)補(bǔ)償，其原理是調(diào)節(jié)無(wú)功功率參數(shù)的信號(hào)取自三相中的每一相，根據(jù)每相感性負(fù)載的大小和功率因數(shù)的高低進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償，對(duì)其他相不產(chǎn)生相互影響。 以上介紹了影響功率因數(shù)的主要因素和提高功率因數(shù)的意義，并論述了無(wú)功補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償原則及分類，使讀者對(duì)無(wú)功補(bǔ)償有所認(rèn)識(shí)，下面重點(diǎn)介紹一種新型無(wú)功補(bǔ)償裝置：SVS型無(wú)功補(bǔ)償裝置，并將其和普通無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行比較。 6、普通無(wú)功補(bǔ)償裝置和新型無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVS）比較 （1）投切器件 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置通過(guò)中間繼電器（或同態(tài)繼電器）接通接觸器、控制補(bǔ)償電容器投入或切除，投切電容不能保證在零電位瞬間，容易引起很人的浪涌電流或電壓，進(jìn)而引起電氣傷害，成為供電故障的主要原因；新型無(wú)功補(bǔ)償裝置采用進(jìn)口芯片品閘管，電容采用零電位瞬間投切，無(wú)尖峰脈沖電流干擾電網(wǎng)，保證系統(tǒng)安全供電，這在有敏感電子設(shè)備的場(chǎng)合非常重要。 （2）濾波同路 新型無(wú)功補(bǔ)償裝置帶有RC吸收同路，能濾除高次諧波，實(shí)現(xiàn)無(wú)投切振蕩，無(wú)補(bǔ)償呆區(qū)，該產(chǎn)品適用于諧波污染嚴(yán)重的三相電網(wǎng)中無(wú)功功率的補(bǔ)償。 （3）補(bǔ)償方式 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)三相不對(duì)稱負(fù)荷或單相負(fù)荷明顯的場(chǎng)所，也只能實(shí)行三相等量補(bǔ)償；新型無(wú)功補(bǔ)償裝置可根據(jù)實(shí)際需要自動(dòng)投入等量或不等量電容，實(shí)現(xiàn)三相對(duì)稱或不對(duì)稱補(bǔ)償功能。 （4）響應(yīng)時(shí)間 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置機(jī)電開關(guān)投切的反應(yīng)時(shí)間很慢，接通一組需要10～30 s的時(shí)間，完成全部補(bǔ)償需要幾分鐘的時(shí)間；新型無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)于50Hz電網(wǎng)，在每個(gè)周期內(nèi)使用快速傅里葉算法，自動(dòng)響應(yīng)時(shí)間小超過(guò)20ms。 （5）投切時(shí)間 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置在投入或切除一步之間需要很長(zhǎng)的時(shí)間，因此補(bǔ)償系統(tǒng)的特性受到影響；新型無(wú)功補(bǔ)償裝置當(dāng)負(fù)載變化需要投切不止一個(gè)組數(shù)時(shí)，可以同時(shí)精確控制相應(yīng)組數(shù)。 （6）補(bǔ)償精度 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置由十電容組合配置精度不高，且跟蹤不迅速，會(huì)造成超前或滯后等補(bǔ)償不精確的現(xiàn)象；新型無(wú)功補(bǔ)償裝置由于每級(jí)電容按照2n-1倍數(shù)（1≤n≤4）等容遞增配置，可實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)隨機(jī)組合投切，并可實(shí)現(xiàn)三相不對(duì)稱同時(shí)分別補(bǔ)償，平均功率因數(shù)均為0.9～0.99。 （7）運(yùn)行性能 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置接觸器投切系統(tǒng)的控制器通常情況下需要撥碼開關(guān)，小的顯示讓它非常困難地檢查系統(tǒng)的特性，沒(méi)有附加的遠(yuǎn)程控制和通信，保護(hù)功能落后；新型無(wú)功補(bǔ)償裝置采用先進(jìn)的微電腦控制器，檢測(cè)及跟蹤投切自動(dòng)控制完成，無(wú)須人工干預(yù)，使用大的LCD顯示屏，提供非常方便的使用特性，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)群控制及報(bào)告系統(tǒng)和電網(wǎng)的情況。具有嚴(yán)格的抗干擾能力，對(duì)過(guò)壓、缺相、欠壓及輸出端短路等線路故障均具有保護(hù)功能。 （8）維護(hù)性能 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置接觸器壽命有限，需經(jīng)常更換接觸器通斷所引起的浪涌會(huì)導(dǎo)致頻繁的設(shè)備故障和額外的更換。投入的電容器總是從零電位開始，對(duì)電網(wǎng)及電容器本身具有相當(dāng)大的沖擊；新型無(wú)功補(bǔ)償裝量通過(guò)特有的吸收回路，可將回路中的尖峰脈沖吸收，通過(guò)特有的充電回路，可將準(zhǔn)備投入的電容事先充電而保持一定電位的直流電平，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，更好地保護(hù)開關(guān)模塊及電容器，具有很長(zhǎng)的使用壽命，從而大大減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)費(fèi)用。 （9）經(jīng)濟(jì)性能 普通無(wú)功補(bǔ)償裝置最初成本因?yàn)槠魇驳母鼡Q和維修而經(jīng)常改變，一段時(shí)間以后評(píng)估接觸器開關(guān)投切系統(tǒng)，實(shí)際的費(fèi)用和間接的損失將比初始的投資大：新型尢功補(bǔ)償裝置初始投資比接觸器系統(tǒng)高，但是當(dāng)考慮到運(yùn)行和維護(hù)所需要的費(fèi)用，整體投資比接觸器開關(guān)投切的系統(tǒng)低。同時(shí)因?yàn)檠a(bǔ)償因數(shù)較高，供電部門可能還會(huì)有一定的獎(jiǎng)勵(lì)。 從上述比較中可以看出，新型低壓無(wú)功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置的各項(xiàng)技術(shù)性能，都優(yōu)于傳統(tǒng)的補(bǔ)償裝置。且使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)工作量小，長(zhǎng)期節(jié)能效果好。

文章來(lái)源于《節(jié)能創(chuàng)新2006——首屆全國(guó)電氣節(jié)能大賽論文集》