1.無功補償產品分類:
2.補償方式和補償支路
2.1補償方式
補償方式根據圖紙要求或負載性質來決定。一般情況下負載變化頻繁、變化幅度較大（動態無功變化30%左右或以上）且功率因數要求穩定的場所，需要采用動態無功發生器SVG或SVG模塊與傳統電容加電抗RC補償支路結合的混合動態消諧補償裝置，它能實時跟蹤負載無功（感性或容性）變化及時補償無功，跟蹤補償完全響應時間在MS(毫秒）級，使系統功率因數穩定保持在較高水平（接近1），也能對電網電壓穩定起到較好的支撐作用，如沖擊性負載、冶金設備、軌道交通、數據中心、醫院機場等對供電質量要求較高的場所；而對于一般工業商業地產等含有大量電機的負載，主要感性無功功率且功率因數不是大起大落，負載變化相對緩慢，跟蹤補償響應在S(秒)級能滿足要求，可以采用晶閘管投切的無功補償裝置；如跟蹤補償響應速度可以在M(分)級或更長時間就能滿足系統補償要求，可以采用電容接觸器投切的無功補償裝置。根據不同的負載采用不同投切方式的補償裝置，不僅能滿足補償要求、確保裝置使用壽命，也能體現投資性價比高的特點。
2.2 補償容量
用傳統的電容電抗補償方式，對于某個供電系統首先要考慮系統補償容量問題，如設計圖紙上已經明確補償容量就按圖紙要求實施；如客戶沒有提出具體系統補償容量則需要根據供電變壓器的容量和負載性質來確定，一般情況下按照變壓器容量的30-40%左右配置無功補償容量；當負荷中有一定比例的變頻器和直流電源裝置等容性負荷，負載電流中感性電流和容性電流有一定的互補，配置的無功補償容量可以適當減少；如是現場改造項目則可以到現場測量最大負荷時負載電流和功率因數再計算需要配置無功補償裝置容量，若不能在最大負荷情況下測量，也要選擇相對負荷較大情況下進行測量，這時計算配置容量時需要乘以大于1的系數，以便留有一定的設計余量來滿足系統補償要求，以上計算的補償容量是系統要求的實際補償容，在補償裝置設計時要與設備安裝容量進行換算，這一點非常重要。
2.3 補償支路配置和精度
在傳統的無功補償系統中，補償精度取決于補償范圍內的最大補償臺階，所以設計時全補償范圍內補償臺階要求一致，而補償臺階由裝置中最小補償組（支路）的容量決定，補償精度高的補償裝置，系統功率因數變化平穩，能維持功率因數COS?在0.95以上；如何才能確保補償裝置在系統運行期間功率因數達標，最小補償支路容量配置是關鍵，如容量配置的很小，雖然補償精度很高，但補償支路數就會很多，這樣補償裝置的成本就會很高，內部組裝的元器件太多，會給內部器件散熱及維護帶來麻煩，不利于設備安全平穩運行；如最小補償支路容量選得太大，盡管布局簡單、成本降低，但補償精度難以達到要求。
一般情況下是這樣來確定最小補償支路容量：考慮到用戶負載一般為變壓器容量的60%-80%，以較小負荷情況按照30-40%容量考慮，如果用戶要求功率因數維持在0.95以上，這時投切一組補償組功率因數不會超出或退出這個要求范圍，則要求補償組容量變化△Q≤0.094～0.125Q。（Q。為計算的出來的系統實際補償容量），這個 △Q就是我們需要知道的最小補償支路容量（計算過程略）；如果補償支路容量按照1:1:1...配置，則補償支路數量至少配8～10組；如補償支路容量按照1:1:2:2:2...配置，則補償支路至少需要配5～6組。如果用戶只要求功率因數維持在0.90以上，則要求補償組容量變化△Q≤0.13～0.17Q。（Q。為計算的出來的實際補償容量），如果補償支路容量按照1:1:1...配置，則補償支路數量至少配6～8組；如補償支路容量按照1:1:2:2:2...配置，則補償支路至少需要配4-5組。
補償支路配置數量與補償精度是矛盾的雙方，精度要求越高、制造成本越高，需要在設計時綜合考慮才能制造出性價比合理的補償裝置。
2.4補償容量與安裝容量
由于實際設計中，由于負載中有諧波電流的存在，需要在補償回路中串聯消諧電抗器， 這樣的補償支路既能進行無功補償，又能抑制負載中部分諧波電流和消除供電系統的并聯諧振引起系統崩潰的風險；串聯不同電抗器率的電抗器會對補償支路的補償容量帶來影響，考慮電網波動和電容器長期安全運行，電容器額定耐壓在補償支路串聯電抗器的情況下，一般按照下列公式選取：Ued≧（1.05-1.1）Ulmax /(1-K)其中Ulmax為380V電網國家允許的最高電壓，這里選418V, K為電抗器的電抗率，根據抑制3次或5、7次諧波分別選13%、14%、6%、7% 。如配7%電抗器，則Ued ≧472V-494V，一般常選用480V；如配14%電抗器，則Ued ≧510V-535V，一般選用525V。 如果電網系統諧波成分HTDv較高（大于8%以上）為了電容器長期可靠運行，串聯7%電抗器的補償支路中電容器耐壓可以選525V甚至更高（濾波回路也有選600V的），盡管耐壓高對電容器使用壽命有好處，但電容器的耐壓越高，實際補償容量越小，投資成本越高。
電容器的額定容量是電容器工作在額定電壓情況下的容量，由于上述原因，電容器在實際運行時工作電壓并沒有達到額定工作電壓，這樣的話其輸出容量就達不到額定容量，其實際容量為：Qo = (Ul)2/(Ued)2* Qed /(1-K) ,式中 Ul為電網電壓，常取400V；Ued為電容器額定電壓（V）；Qed為電容器額定容量（kVar），K為電抗率。如串聯7%電抗器、額定電壓480V的電容器，則Qo=0.746Qed≈0.75Qed=3/4*Qed，換句話說安裝容量應是實際要求補償容量的1.33倍； 如串聯14%電抗器、額定電壓525V的電容器，則Qo=0.675Qed≈2/3*Qed，安裝容量應是實際要求補償容量的1.5倍。
實際工作中如用戶需求中沒有強調或要求實際輸出補償容量，在配置補償容量時常常以安裝容量進行配置。
2.5補償支路電氣參數
確定各補償支路容量后就要計算補償支路電氣參數了，這些參數包括工作電流、實際工作電壓、功率等。一旦工作電壓確定后支路補償電流在補償系統中是一個關鍵參數，知道工作電流后不僅可以為選擇支路中的其它元器件(如投切開關規格、保護器件規格、連接電纜線徑、電抗器容量）依據，同時也能估算出不同諧波工況下可能疊加諧波電流的大小，通過與電容器額定電流比較就能初步判斷系統是否能長期穩定運行。通過觀測補償支路電流及諧波電流并結合系統電壓來估算補償電容器實際容量，也可以判斷電容器容量的衰減程度。
共補支路補償電流(A)：I=Ul/(1.732Ued2)*Qed/(1-K) 式中Ul為系統線電壓，Ued為電容器額定電壓（電容器內部為△接），Qed為補償支路額定容量（計算是以Var為單位），K為電抗率。
分補支路補償電流(A)：I=Ul/Ued2*（1/3）*Qed/(1-K) 式中Ul為系統相電壓，Ued為電容器額定相電壓（電容器內部三相為Y接），Qed為分補支路三相總額定容量（計算是以Var為單位），K為電抗率。
如純電容器補償時，只要把上述式中的K用“0”替代再結合電容器實際參數計算即可。
需要說明的是以上公式計算出來的電流為基波電流。實際運行時由于諧波電流的存在，實測電流往往大于這個理論值，只要實測運行電流不超過計算基波電流的5%并小于電容器額定電流（額定電壓下的工作電流,Ied=Qed/(1.732*Ued），說明總諧波電流僅占基波電流30%以下，不會對電容器及支路上器件帶來實質損害，如大于這個數就要考慮諧波電流對元器件的長期影響了。
3、補償裝置運行對電網的影響
3.1補償支路投切引起對電網電壓變化
無功補償裝置在電網中既能補償負載中的感性無功，也能提升電網電壓，這種電壓提升在功率因數比較低和電網電壓偏低的系統中比較明顯和有益的，但對功率因數已經較高且系統電壓比偏高的系統來說不一定是好事，投合一組電容器補償組會使電網電壓升高，甚至超過電網規定的上限就要采取措施，招標文件常常有投切電容器組不得使網壓波動超過多少的要求（如2.5%）。
如對于一個阻抗壓降為6%的供電變壓器來說，一旦投切一組電容器會引起變壓器二次側電流變化大于30%的額定電流，這時二次則電壓變化就會達到1.8%左右，對于400V的電網，大約會產生7V以上的變化。母線電壓可能的最大升高電壓百分比可以用下式來表示：△U(%)=Qc*Uztx（%）/Stx 式中 Qc為電容器組的容量(實際補償容量），Uztx（%）為供電變壓器的阻抗壓降，具體精確計算需要結合系統功率因數COSΦ進行和有功電流來進行。
3.2 器件參數劣化的影響
無功補償裝置在重諧波環境中使用，內部元器件很容易劣化，尤其電容器的容量衰減的很快，一旦容量衰減到一定程度就會造成補償支路產生串聯諧振，燒壞電抗器和損壞投切開關。如何判斷電容器容量衰減到引起串聯諧振的容量？這是我們設計電抗率參數要避免的以及現場測量判斷的依據。
串聯7%電抗器的消諧補償支路，一般是出現在5次以上諧波的用電系統中，我們知道補償支路中電抗器為4%時（K=1/N2, K為諧振電抗率，N為諧波次數）5次諧波會在補償支路中就產生串聯諧振，實際上電抗器使用過程中一般電氣參數變化很小，幾年之內參數可以看作不變的；但電容器容量隨著使用時間變長，其容量會逐步衰減，重諧波環境中衰減速度更快，有的只使用1-2年其容量就會衰減到80%左右，這里并不一定是電容器質量問題；根據計算當電容器容量衰減到原容量的4/7時就會產生串聯諧振，由于元器參數的離散型，一般考慮電容器容量衰減到80%時就不能再使用了，那時即使還沒有產生諧振，但已經很接近了，諧波電流很容易進入該補償支路，這樣會加速電容器容量衰減，起到正反饋的作用，發生諧振是大概率的事件。
4.特殊情況的解決方案
4.1 主輔柜布局
不同容量的供電系統所需要的不同的無功補償容量，從小的只有幾十Kvar到大的幾千Kvar不等，由于每臺無功補償裝置空間限制，往往容量大的無功補償系統需要安裝在幾臺柜子內，通常有兩種辦法處理：一種辦法是每臺無功補償柜看作獨立的補償裝置，盡管取樣信號一樣，但各自獨立工作，為了不導致投切競爭往往通過設置不同的投切延時來處理，這樣雖然系統也能運行，但各自獨立的補償柜得到的投切容量差別較大，延時短的有更多的投切機會，這樣導致各臺設備運行狀態和使用壽命也相差較大；另一種辦法是采用主輔柜形式，輔柜可以有一臺或多臺柜子組成，主柜及輔柜內的補償支路投切由主柜上的控制器控制投切，這樣就避免了獨立柜投切支路競爭或不均衡運行的問題，只要在主輔柜補償支路布局方面做到合理分配支路，每柜的投切支路運行就會很均衡，各臺柜子的運行電流和溫升也比較一致，器件的使用壽命相對較長，設備內器件的故障率也低；選擇何種方式，一般根據設計院的圖紙來進行，有時在設計主輔柜布局時，為了符合3C要求，在輔柜上也配備控制器，這樣輔柜就有本控和遠控功能，本控時就相當于主輔柜布局就變成各自獨立柜布局，這時輔柜控制器可以控制本柜內投切器件，獨立進行自動補償，遠控時把輔柜控制器權限交給主柜控制器控制，本控和遠控是通過改變輔柜內控制端子的接線位置實現的。
4.2 混合動態消諧補償
在一些用電場所，無功變化很快、諧波電流較大，如簡單地使用無源的無功補償裝置不僅達不到無功補償目的，而且無功補償器件也會因大量諧波電流進入補償支路而容易損壞，盡管電容器、電抗器、接投切開關這些無功補償裝置中關鍵器件在設計選型時留有一定的安全裕量，但是也不能長期處于惡例的工況下運行。
早些年研發的混合動態消諧補償裝置就是針對這種用電場所而推出的，它是性價比較高的解決方案，我司的A-SVG-S-A 就是這類產品的典型代表；它結合了有源補償模塊（諧波補償APF或動態無功補償SVG或其中一種模塊）和無源電容電抗補償支路，SVG模塊不僅能迅速跟蹤無功的變化及時補償，而且既能輸出容性無功也能輸出感性無功，對功率因數要求高而穩定的場合是十分理想的補償設備；APF模塊能濾除或削弱系統中的諧波電流，明顯改善系統中電流畸變率(THDi）和電壓畸變率（THDv）；無功補償支路補償系統中相對穩定的那部分感性無功電流由電抗電容支路來補償，同時也能吸收一部分諧波電流，這種的混合補償裝置能解決較為復雜的電能質量問題，尤其適后中小容量用電負荷場所的補償系統。
大部分情況下，這種快速變化的動態無功占總無功的20-30%，所以SVG模塊的容量可以參照這個比例適當再加大些容量進行配置，其余的無功由電容電抗支路來進行補償。
4.3 不平衡補償
三相不平衡現象在中小電網尤其農村電網系統中非常普遍，這種不平衡既有有功不平衡，也有無功不平衡或兩者同時存在，它給用電設備和供電設備都帶來的很不利影響，嚴重時用電設備因電壓低無法運行，供電設備因某一相或兩相電流太大變壓器過熱、電纜嚴重過載而毀壞供電設施。
解決有功不平衡問題既可以用有源的補償設備也可以用無源補償來改善，如我司的A-CPC三相不平衡補償裝置就是有源補償設備，它的工作原理就是通過采用三相負載電流，由中央控制器通過精確算法計算三相不平衡電流，并通過補償裝置進行相間電流轉移，直至供電變壓器輸出三相平衡的電流，同時多余的容量也可以用于無功補償，實現真正意義上的有功平衡和功率因數改善；另外也可利用在相間投切電容器的辦法來實現有功電流的轉移，如三相負載電流中，A相負載電流較大。B相負載電流較小，則可以在A、B相上投切一組電容器，這樣就可以把部分A相的有功電流轉移至B相，從而實現三相有功電流的不平衡調節，至于轉移有功電流的多少取決于相間投切的電容器容量，轉移的有功電流為ICab*SIN(30°)，即0.5Iab=0.5Q/Ul(安）；ICab為AB相間電容器的電流，ICb為B相分相補償電流，Uab為相間電壓，補償后 Ia’=IaCOS?a-0.5ICab，Ib’=IbCOS?b+0.5ICab，Ic不變，其中IaCOS?a、Ia’及IbCOS?b、Ib’分別是補償前后的有功電流值。如B相電流大C相電流小，則需要在BC間投切電容器，就可以實現在B相有功電流往C相轉移，減少有功電流的不平衡度，依次類推。相間投切同時也能分別改善對應兩相的功率因數，通過這樣的相間投切可以用來改善三相有功電流的不平衡狀況，特別適合在感性負載的不平衡補償，無功不平衡補償可以通過分相補償很容易實現，通過這樣的相間有功電流轉移和分相補償也能較好解決三相不平衡問題，同時對應相的功率因數也得到較大的改善（COSΦ都接近與1）。
4.4 電容器不消耗額外電能
有些用戶要求補償裝置在投切期間要求電容器不消耗額外的電能，一方面是降低電容器的溫升，延長其使用壽命，另一方面節省電能，這就要求電容器內不能設置放電電阻，但如何使投切支路在切除后不帶放電電阻的電容器端子電壓在3分鐘內降至50V以下來確保維護維修人員的安全？對于這個特殊情況，也有解決方案的，就是利用投切接觸器的常閉觸點，在接觸器切除后，電容器通過常閉觸電和放電電阻來釋放相間的殘壓，只要參數合理就能完全滿足放電要求，同時也滿足了電容器投運期間不消化任何電能的要求，我司選用的沈陽213控制電器制造有限公司生產的BC98系列電容器接觸器不僅有涌流限制功能，也有輔助放電功能，能較好適合這種特殊用戶的需求。
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