无功功率补偿及滤波补偿

电能质量越来越重要，提高功率因数是*重要的手段，不仅节约用电成本而且投资效益十分显著。

电网中的变压器，电机、感应加热器、线圈等感性负载的电流滞后产生的磁场反向能称为无功功率。此外电力的输送也会产生大量的无功功率。它们导致：

■增加电能消耗及用电成本

■增大电网功率损耗及电网压降

■降低输电效率

■增加变压器损耗及配电电缆尺寸

■引发瞬变，暂态，波动，畸变，下凹等

各种负载的功率因数

负载类别半载～满载

感应电机0.6～0.9

一般工业0.6～0.8

造纸工业0.5～0.8

化工设备0.75～0.85

电弧炉0.6～0.8

水泥工业0.75～0.85

交流焊机0.35～0.4

钢铁工业0.6～0.85

塑胶工业0.6～0.75

感性负载的电流滞后谐波的产生及影响：

电力系统中大量非线性或直流设备产生大量的谐波，造成波形畸变而严重影响电能质量及威胁设备及电网的**运行。

谐振：在谐波负载的电力系统，投入的电容器会造成谐振，使电网及器件发生严重故障，就电容器而言，并联谐振使谐波电流放大，造成电容器严重过电流而损坏，串联谐振使电容器严重过电压而损坏，在谐波情况下，除了电容器，对补偿系统中的电抗器，接触器，熔断器等器件均应考虑谐波承受裕度的**可靠。

■电容器的电压升高

电容器串联电抗器后，电容器端电压上升

即：UC＝U＋UL＋UH

UC：电容器串联电抗器后的端电压

U：系统电压

UL：流入串联电抗器谐波电流造成的电压升高

UH：流入电容器各次谐波电流造成的电压升高

根据串联不同电抗率，UL为：

UL＝UC／（1－U）

无功补偿主要器件

■电容器

产生超前无功功率以补偿滞后的无功功率，稳定电网电压，进行电网波形校正。低压从100V～1000V，容量从1KVAR～100KVAR（单台），1000KVAR（装置）

■电抗器

针对电网非线性负载的谐波污染，与电容器串联谐振组成去谐电容器组，降低谐波畸变达到清洁电网的目的。

■接触器

作为开关器件切换电容器组，开关操作有机械方式为主，对快速负荷应采用电子开关方式，如电焊机，吊机等。

■熔断器

当今无功补偿采用熔断器负荷开关代替塑壳开关作短路保护，是更为可靠，有效，及**的选择。

■控制器

智能化无功优化控制装置，可保证电容器组优化组合及用*少开关次数实现*大的操作可能性，对快速负荷采用不同的信号（电平）触发方式。

各类无功补偿并串联谐振及滤波系统

■纯电容补偿系统：

用于电网谐波符合国际标准，或可经验估算，其系统中总的非线性设备仅小于总设备容量的15－25％

■带调谐（滤波）电抗器的补偿系统：

由于在含有谐波的系统中不能适用电容补偿（或按经验，系统非线性设备容量大于25％小于50％），因此必须串联调谐（滤波）电抗器，通常将串联谐振频率设置为低于系统可能的*低次谐波（一般为5次250HZ），从而在谐波频率下使电容器组呈感性，此时无谐振及谐波放大并由于良好的阻抗匹配，能吸引谐波（如5次）*高可达30％－50％，*常用及*可靠的选择是选取7％的电抗率能适合绝大多数场合的使用。

■纯滤波电容器装置

在大量谐波的系统中采用（或系统非线性设备大于50％，装置在工频时产生无功以提高功率因数，

对电抗器按谐波频率设置为串联谐振而引起的低阻抗以吸取大部分谐波电流，按正波形畸变，滤波器还按不同的电网情况，设计为单调滤波器，双调滤波器及高通滤波器详情请接洽本公司。

■晶闸管动态快速电容补偿（滤波）系统

在工业用户中，某些频繁快速变化的负荷，如电焊机，港口吊车、油田抽油机，电网厂电弧炉等需采用晶闸管快速控制补偿方式，这时装置开关器件中半导体晶闸管担任，投切时间可达到20MS以内，但是，常规负荷下不宜采用，以避免不必要的波形损失及成本提高。

无功补偿类型选择

无功补偿有

纯电容的标准型，

带串联电抗器的去谐型

及主要为滤波设计的滤波型，

其选择取决于系统非线性设备总容量Q与系统设备总容量P的关系。

如图示，

如果Q《20％，则可选标准补偿型，

如果Q《50％，则应该选用加装电抗器的去谐型补偿，

如果Q》50％则应选用纯滤波型。选配要点（特指400V电网）

■电容器：

无功容量（KVAR）＝负载有功功率PX（TANθ1－TANθ2）

其电压等级应该优选440V，更适合中国电网波动较大，电网存在谐波的现状，特别是在将来加装电抗器（主要为7％）后，可不必更换电容器。本公司的电容器在设计制造时，充分考虑了中国电网的实际情况，在电气绝缘，防护强度，安装等级，包装运输等均更适合。

■保护熔丝：

应优选慢烧断高开断容量的熔丝，其定值为电容器额定电流的1.6－1.8倍，如采用电磁式断路器，则应整定在9－12倍的额定电流值。

■专用接触器：

虽然GMKP可承受200倍的瞬变电流，应选用带超前触点的专用接触器，可利用超前的电阻抑制开关浪涌电流，应考虑环境温度对开断容量的影响。

■放电：

电容器再次接通前，必须要放电至额定电压的10％，GMKP本身附带放电模块可使电容器在1分钟内放电至50－75V。

■电抗器：

由于5次、7次是低压电网之重要谐波，通常均选用7％的电抗器，其额定容量与其相串联的每一回路的电容器的容量（KVAR）相等，这时电容器应选440V等级，针对照明、加热，UPS的3次谐波，应选用14％或13％电抗器，这时电容器应选525V或480V等级。提高功率因数的经济性

■降低系统总电流

■提高变压器及线路的效率

■稳定及提高系统电压

■投资回收期在6－24个月之间

■符合节约环保的发展理念

熔断器熔丝及电缆截面选择

（400～440V）

400V时的无功容量（KVAR）	电容器额定电流（A）	熔断器的电流（A）	连接电缆截面（MM）
5	7.2	16	2.5
6.3	9	20	2.5
7.5	10.8	20	2.5
8.3	12	20	2.5
10.4	15	25	4
12.5	18	35	6
15	21.7	50	10