電容補償

1、電容在交流電路裏可將電壓維持在較高的平均值。近峯值，高充低放，可改善增加電路電壓的穩定性。

2、對大電流負載的突發啓動給予電流補償，電力補償電容組可提供巨大的瞬間電流，可減少對電網的衝擊。

3、電路里大量的感性負載會使電網的相位產生偏差，（感性元件會使交流電流相位滯後，電壓相位超前90度），而電容在電路里的特性與電感正好相反，起補償作用。

在交流電路中，電阻、電感、電容元件的電壓、電流的相位特點為在純電阻電路中，電流與電壓同相位；在純電容電路中電流超前電壓90°；在純電感電路中電流滯後電壓90°。從供電角度，理想的負載是P與S相等，功率因數cosφ為1。此時的供電設備的利用率為最高。而在實際上是不可能的，只有假設系統中的負荷，全部為電阻性才有這種可能。電路中的大多數用電負荷設備的性質都為電感性，這就造成系統總電流滯後電壓，使得在功率因數三角形中，無功Q邊加大，則功率因數降低，供電設備的效率下降。

功率三角形是一個直角三角形，用cosφ（即φ角的餘弦）來反映用電質量的高低，大量的感性負載使得在電力系統中，從發電一直到用電的電力設備沒有得到充分的應用，相當一部分電能，經發、輸、變、配電系統與用户設備之間進行往返交換。

從另一個方面來認識無功功率，無功功率並非無用，它是感性設備建立磁場的必要條件，沒有無功功率，我們的變壓器和電動機就無法正常工作。因此，設法解決減少無功功率才是正解。

實際應用中，電容電流與電感電流相位差為180°稱作互為反相，可以利用這一互補特性，在配電系統中並聯相應數量的電容器。用超前於電壓的無功容性電流抵消滯後於電壓的無功感性電流，使系統中的有功功率成分增加，cosφ得到提高，實現了無功電流在系統內部設備之間互相交換。這樣就減少了無功佔用的部分電源設備容量，從而提高了系統的功率因數，從而也就提高了電能的利用率。

對功率三角形以及RLC混聯電路中的電壓與電流的特點和變化規律如圖所示。電路的兩個支路中，電阻和電感組成RL支路，它的電流相位由於電阻R與電感L的串聯作用，顯然與電壓的相位存在着滯後，電阻的存在使得這種滯後不再是90°，在阻抗三角形中，它取決於電阻R與感抗X_L的比值。

按平行四邊形作法，可以根據其電阻和電感的數值得到阻抗三角形，並得到φ₁的角度。而在另一個支路中，電容I_c的電流相位則超前電壓90°。系統中的總電流不是以上兩者的代數和，而是電容與電感和電阻電流的相量和。由此可見，在補償電容投入後，由於電容電流抵消了一部分電感電流後，仍按平行四邊形作法得到φ₂的角度。由此可見φ₂的角度比φ₁小；其餘弦值cosφ得到提高，無功功率減小，降低了系統的總電流。 ^[1] 

1．欠補償

補償的電容電流要求小於被抵消的電感電流。補償後仍存在一定數量的感性無功電流，令cosφ小於1但接近1。

2．全補償

按照感性實際負荷電流配置電容器，I_C=I_L將感性電流用容性電流全部抵消掉，令cosφ等於1。

3．過補償

大量投入電容器，在全部抵消掉電感電流後，還剩餘一部分電容電流，此時原感性負載轉化為容性負荷性質。功率因數cosφ仍然小於1。

在以上的三種情況中，按電路規律進行分析後，確定補償的基本原則為欠補償最為合理。全補償在RLC混聯電路中，如若電感電流與電容電流相等時，系統中就會發生電流諧振，設備中將產生幾倍於額定值的衝擊電流，危及系統和設備安全。

過補償既不經濟也不合理，當系統負載性質轉換為容性時，在功率因數超過1以後，反而降低。而且在超過l的同時也可能引起電路電流諧振。以上兩種補償方式顯然都不可取。

補償的基本原則就是必須採用欠補償方式，補償後的功率因數則要求小於1，並且儘量接近1。為了防止諧振，一般將上限確定在0.95。 ^[1] 

一般來説，低壓電容補償櫃由櫃殼、母線、斷路器、隔離開關，熱繼電器、接觸器、避雷器、電容器、電抗器、一、二次導線、端子排、功率因數自動補償控制裝置、盤面儀表等組成。

負荷中非線性成份（諧波）的存在，會使電容電路中除工頻基波電流流過外，還有其它高頻（高次諧波）電流流過電容電路，使電容器產生過壓、過流、超容、超温等情況而損壞，或電容器組投不上等情況；對這種場合，除可以選用專用“濾波電容器”增加自身的抵抗能力外（價格要高些）；還可以通過選配合適的電抗器組成濾波迴路，濾去某次較強的高次諧波；選擇額定電壓高一些的電容器，也是減少諧波事故的方法之一。

容量為700KW的負荷，可以先測量一下其自然功率因數值，就是全部負荷起動情況下，不帶電容器時的功率因數值。若沒有辦法精確測量，估計你大部分負荷都是電機，以功率因數cosφ₁=0.70估算，若要在額定狀態下，將其功率因數提高到0.90，則需要補償電容器容量為：

補償前：cosφ₁=0.70，φ₁=0.7953，tgφ₁=1.020

補償後：cosφ₂=0.90，φ₂=0.451，tgφ₂=0.483

Q_c=Pe·（tgφ₁-tgφ₂）=700×（1.020-0.483）=375.9（Kvar）

取整，約需要補償378Kvar的電容器，若選擇單台14Kvar的電容器組，則需要27塊。

（我們行業內接觸的最大的是單台30Kvar的電容器組，一個櫃內可安裝12組。我們補償前大約cosφ₁=0.75，相應的tgφ₁=0.882，則Q_c=Pe·（tgφ₁-tgφ₂）=Pe·（0.882-0.483）=XXX（Kvar），市面上的價格大約是每Kvar=220元。） ^[2] 

GWB-Z型高壓無功自動補償裝置，適用於6KV、10KV的大中型工礦企業等負荷波動較大、功率因數需經常調節的變電站配電系統。本裝置是根據系統電壓和無功缺額等因素，通過綜合測算，自動投切電容器組，以提高電壓質量、改善功率因數及減少線損。本裝置適用於無人值守變電站和諧波電壓、諧波電流滿足國際GB/T14549-93規定允許值的場合。如現場諧波條件超標，可根據情況配備1%～13%的電抗以抗拒諧波進入補償設備。

GWB-Z型高壓無功自動補償裝置，由控制器、高壓真空開關或真空接觸器、高壓電容器組、電抗器、放電線圈、避雷器和一些必要的保護輔助設備組成。GWB-Z型數字式高壓無功自動補償控制器是根據九區圖結合模糊控制原理、按電壓優先和負荷無功功率以及投切次數限量等要求決定是否投切電容器組，使母線電壓始終處於標準範圍內，確保不過補最大限度減少損耗。在電壓允許的範圍內依據負荷的無功要求將電容器組一次投切到位。在投入電容器之前預算電壓升高量，如果超標則降低容量投入或不投入。異常情況時控制器發出指令退出所有電容器組，同時發出聲光報警。故障排除後，手動解除報警才能再次投入自動工作方式。

1、電壓優先

按電壓質量要求自動投切電容器，電壓超出最高設定值時，逐步切除電容器組，直到電壓合格為止。電壓低於最低設定值時，在保證不過載的條件下逐步投入電容器組，使母線電壓始終處於規定範圍。

2、無功自動補償功能

在電壓優先原則下，依據負荷無功功率大小自動投切電容器組，使系統始終處於無功損耗最小狀態。

3、智能控制功能

自動發出動作指令前首先探詢動作後可能出現的所有超限定值，減少動作次數。

4、異常報警功能

當電容器控制迴路繼保動作拒動和控制器則自動閉鎖改組電容器的自動控制。

5、模糊控制功能

當系統處於電壓合格範圍的高端且在某特定環境時如何實施綜控原則是該系列產品設計的難點，由於現場諸多因素（如配置環境、受電狀況、動作時間、用户對動作次數的限制等）而引起的頻繁動作是用户最為擔憂的，應用模糊控制正是考慮了以上諸多因素使這一“盲區”得到合理解決。

6、綜合保護功能

每套裝置有開關保護（選配），過壓、失壓、過流（短路）和零序繼電保護、雙星形不平衡保護、熔斷器過流保護、氧化鋅避雷器、接地保護、速斷保護等。

1、額定電壓（AC） 6KV、10KV

2、系統電壓取樣（AC） 100V（PT二次線電壓）

3、交流電流取樣 0～5A（若PT取10KV側二次A、C相線電壓時，CT應取B相電流）

4、電壓整定值 6～6.6KV 10～11KV可調

5、動作間隔時間 1～60分鐘可調

6、功率因數整定值 0.8～0.99可調

7、電流互感器變化 50～5000/5A可調

8、動作需系統穩定時間 2～10分鐘可調

1、環境温度 -15℃～+45℃

2、相對濕度 ≤85%

3、海拔高度 ≤2000m（2000m以上採用高原型）

4、周圍介質無爆炸及易燃危險品、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵挨、安裝地點無劇烈振動、無顛簸。

5、供電電源符合國家標準規定，沒有較強的諧波分量。 ^[3] 

WDB-K型低壓無功動態補償裝置採用大功率晶閘管投切開關，控制器可根據系統電壓，無功功率、兩相準則控制晶閘管開關對多級電容器組進行快速投切。晶閘管開關採用過零觸發方式，可實現電容器無湧流無衝擊投入，達到穩定系統電壓、補償電網無功、改善功率因數、提高變壓器承載能力的目的。可廣泛應用於電力、冶金、石油、港口、化工、建材等工礦企業及小區配電系統。

1、裝置結構

WDB-K型低壓無功動態補償裝置由控制器、無觸點開關組、並聯電容器組、電抗器、放電裝置及保護迴路組成，整機設計為機電一體化。

2、主要元件技術性能

（1）控制器

WDB-K型低壓無功動態補償裝置控制器為全新數字化設計、軟硬件模塊化、集成度高、電磁兼容、抗干擾能力強，有12個輸出端子，可實現分相、平衡、分相加平衡三種方式補償。適用範圍廣，可滿足不同性質負荷的補償需要。可根據系統電壓、無功功率控制無觸點開關組投切，有手動和自動兩種操作模式，並具有過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超温告警等保護功能。

（2）無觸點開關組

無觸點開關組是裝置的主要執行元件，由晶閘管開關、散熱器、風扇、温控開關、過零觸發模塊及阻容吸收回路構成，一體化設計單組可控最大容量為90kvar，晶閘管開關為進口元件，大功率、安全係數高。

（3）並聯電容器組

選用優質自愈式並聯電容器，可按不同容量靈活編碼組合，投切級數多，大容量補償可一次到位。

裝置工作時由控制器實時監測系統電壓及無功功率的變化。當系統電壓低於供電標準或無功功率達到所設定電容器組投切門限時，控制器給出投切指令。由過零電路迅速檢測晶閘管兩端電壓（即電容器和系統之間的電壓差），當兩端電壓為零時觸發晶閘管，電容器組實現無湧流投入或無湧流切除。

1、額定電壓 AC220V/380V±10% 50Hz

2、接線方式 三相四線

3、投切依據 系統電壓及無功功率

4、響應時間 ≤20ms

5、投切延時 0.1～30s（連續可調）

6、投切精度 平均≤+2%

7、補償容量 60kvar～1080kvar

8、投切級數 1～18級

1、工作環境温度 -25℃～+45℃

2、空氣相對濕度 ≤85%

3、海拔高度 ≤2000m（2000m以上採用高原型）

4、安裝環境 無易燃、易爆、化學腐蝕、水淹及劇烈振動場所

5、安裝方式 户內屏式，户外箱式

6、安裝條件 電網中諧波含量符合GB/T14549中0.38kV條款的規定

具有過流、過壓、欠壓、温度超限多種保護。裝置能在外部故障和停電時自動退出運行，送電後自動恢復。 ^[3]