1、消弧線圈電力系統輸電線路經消弧線圈接地，為小電流接地系統的一種，當單相出現短路故障時，流經消弧線圈的電感電流與流過的電容電流相加為流過斷路接地點的電流，電感電容上電流相位相差180度，相互補償。當兩電流的量值小于發生電弧的最小電流時，電弧就不會發生，也不會出現諧振過電壓現象。10-63KV電壓等級下的電力線路多屬于這種情況。1發展過程消弧線圈早期采用人工調匝式固定補償的消弧線圈，稱為固定補償系統。固定補償系統的工作方式是：將消弧線圈整定在過補償狀態，其過補程度的大小取決于電網正常穩態運行時不使中性點位移電壓超過相電壓的15%，之所以采用過補償是為了避免電網切除部分線路時發生危險的串聯諧振過電壓

2、。因為如整定在欠補償狀態，切除線路將造成消弧線圈電容電流減少，可能出現全補償或接近全補償的情況。但是這種裝置運行在過補償狀態當電網中發生了事故跳閘或重合等參數變化時脫諧度無法控制，以致往往運行在不允許的脫諧度下，造成中性點過電壓，三相電壓對稱遭到破壞。可見固定補償方式很難適應變動比較頻繁的電網，這種系統已逐漸不再使用。取代它的是跟蹤電網電容電流自動調諧的裝置，這類裝置又分為兩種，一種稱之為隨動式補償系統。隨動式補償系統的工作方式是：自動跟蹤電網電容電流的變化，隨時調整消弧線圈，使其保持在諧振點上，在消弧線圈中串一電阻，增加電網阻尼率，將諧振過電壓限制在允許的范圍內。當電網發生單相接地故障后，控

3、制系統將電阻短接掉，達到最佳補償效果，該系統的消弧線圈不能帶高壓調整。另一種稱之為動態補償系統。動態補償系統的工作方式是：在電網正常運行時，調整消弧線圈遠離諧振點，徹底避免串聯諧振過電壓和各種諧振過電壓產生的可能性，當電網發生單相接地后，瞬間調整消弧線圈到最佳狀態，使接地電弧自動熄滅。這種系統要求消弧線圈能帶高電壓快速調整，從根本上避免了串聯諧振產生的可能性，通過適當的控制，該系統是唯一可能使電網中原有的功率方向型單相接地選線裝置繼續使用的系統。中國主要產品有自動補償的消弧線圈國內主要有五種產品，分別是調氣隙式，調匝式，調容式，高短路阻抗變壓器式和偏磁式。2作用原理消弧線圈的作用是當電網發生單

4、相接地故障后，故障點流過電容電流，消弧線圈提供電感電流進行補償，使故障點電流降至10A以下，有利于防止弧光過零后重燃，達到滅弧的目的，降低高幅值過電壓出現的幾率，防止事故進一步擴大。當消弧線圈正確調諧時，不僅可以有效的減少產生弧光接地過電壓的機率，還可以有效的抑制過電壓的輻值，同時也最大限度的減小了故障點熱破壞作用及接地網的電壓等。所謂正確調諧，即電感電流接地或等于電容電流，工程上用脫諧度V來描述調諧程度V=（IC-IL）/IC當V=0時，稱為全補償，當V>0時為欠補償,V<0時為過補償。從發揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對值越小越好，最好是處于全補償狀態，即調至諧振點上。但是

5、在電網正常運行時，小脫諧度的消弧線圈將產生各種諧振過電壓。如煤礦6KV電網，當消弧線圈處于全補償狀態時，電網正常穩態運行情況下其中性點位移電壓是未補償電網的1025倍，這就是通常所說的串聯諧振過電壓。除此之外，電網的各種操作（如大電機的投入，斷路器的非同期合閘等）都可能產生危險的過電壓，所以電網正常運行時，或發生單相接地故障以外的其它故障時，小脫諧度的消弧線圈給電網帶來的不是安全因素而是危害。綜上所述，當電網未發生單相接地故障時，希望消弧線圈運行在遠離諧振點。運行在完全狀態下的消弧線圈一般都會投入阻尼電阻來抑制諧振過電壓，實際運行經驗表明，有良好的收效。3結構特點電控無級連續可調消弧線圈，全靜

6、態結構，內部無任何運動部件，無觸點，調節范圍大，可靠性高，調節速度快。這種線圈的基本工作原理是利用施加直流勵磁電流，改變鐵芯的磁阻，從而改變消弧線圈電抗值的目的，它可以帶高壓以毫秒級的速度調節電感值。4控制方式采用動態補償方式，從根本上解決了補償系統串聯諧振過電壓與最佳補償之間相互矛盾的問題。眾所周知，消弧線圈在高壓電網正常運行時無任何好處，如果這時調諧到全補償或接近全補償狀態，會出現串聯諧振過電壓使中性點電壓升高，電網中各種正常操作及單相接地以外的各種故障的發生都可能產生危險的過電壓。所以電網正常運行時，調節消弧線圈使其跟蹤電網電容電流的變化有害無利，這也就是電力部門規定“固定式消弧線圈不能

7、工作在全補償或接近全補償狀態”的原因。國內同類自動補償裝置均是隨動系統，都是在電網尚未發生接地故障前即將消弧線圈調節到全補償狀態等待接地故障的發生，這是為了避免出現過高的串聯諧振過電壓而在消弧線圈上串聯一阻尼電阻，將穩態諧振過電壓限制到容許的范圍內，并不能解決暫態諧振過電壓的問題，另外由于電阻的功率限制，在出現接地故障后必須迅速的切除，這無疑給電網增加了一個不安全因素。偏磁式消弧線圈不是采用限制串聯諧振過電壓的方法，而是采用避開諧振點的動態補償方法，根本不讓串聯諧振出現，即在電網正常運行時，不施加勵磁電流，將消弧線圈調諧到遠離諧振點的狀態，但實時檢測電網電容電流的大小，當電網發生單相接地后，瞬

8、時（約20ms）調節消弧線圈實施最佳補償。5優勢特征中性點經消弧線圈接地電網發生單相接地具有以下特征：(1) 同中性點不接地電網一樣，故障相對地電壓為零，非故障相對地電壓升高至線電壓，出現零序電壓，其大于等于電網正常運行時的相電壓，同時也有零序電流。(2) 消弧線圈兩瑞的電壓為零序電壓，消弧線圈的電流IL通過接地故障點和故障線路的故障相，但不通過非故障線路。(3)若系統采用完全補償方式，則系統故障線路和非故障線路的零序電流都是本身的對地電容電流，電容電流的方向均為母線指向線路，因此無法利用穩態電流的大小和方向來判別故障。(4)當系統采用過補償方式時，流過故障線路的零序電流等于本線路對地電容電流

9、和接地點殘余電流之和，其方向和非故障線路的零序電流一樣，仍然是由母線指向線路，且相位一致，因此也無法利用方向的不同來判別故障線路和非故障線路。其次由于過補償度不大，因此也很難像中性點不接地系統那樣，利用零序電流大小的不同來找出故障線路。調氣隙式調氣隙式屬于隨動式補償系統。其消弧線圈屬于動芯式結構，通過移動鐵芯改變磁路磁阻達到連續調節電感的目的。然而其調整只能在低電壓或無電壓情況下進行，其電感調整范圍上下限之比為2.5倍。控制系統的電網正常運行情況下將消弧線圈調整至全補償附近，將約100歐電阻串聯在消弧線圈上。用來限制串聯諧振過電壓，使穩態過電壓數值在允許范圍內（中性點電位升高小于15%的相電壓

10、）。當發生單相接地后，必須在0.2S內將電阻短接實現最佳補償，否則電阻有爆炸的危險。該產品的主要缺點主要有四條：1、工作噪音大，可靠性差動芯式消弧線圈由于其結構有上下運動部件，當高電壓實施其上后，振動噪音很大，而且隨著使用時間的增長，內部越來越松動，噪音越來越大。串聯電阻約3KW，100M。當補償電流為50A時，需要250KW容量的電阻才能長期工作，所以在接地后，必須迅速切除電阻，否則有爆炸的危險。這就影響到整個裝置的可靠性。2、調節精度差由于氣隙微小的變化都能造成電感較大的變化，電機通過機械部件調氣隙的精度遠遠不夠。用液壓調節成本太高3、過電壓水平高在電網正常運行時，消弧線圈處于全補償狀態或

11、接近全補償狀態，雖有串聯諧振電阻將穩態諧振過電壓限制在允許范圍內，但是電網中的各種擾動（大電機投切，非同期合閘，非全相合閘等），使得其瞬態過電壓危害較為嚴重。4、功率方向型單相接地選線裝置不能繼續使用安裝該產品后，電網中原有的功率方向型單相接地選線裝置不能繼續使用調匝式該裝置屬于隨動式補償系統，它同調氣隙式的唯一區別是動芯式消弧線圈用有載調匝式消弧線圈取代，這種消弧線圈是用原先的人工調匝消弧線圈改造而成，即采用有載調節開關改變工作繞組的匝數，達到調節電感的目的。其工作方式同調氣隙式完全相同，也是采用串聯電阻限制諧振過電壓。該裝置同調氣隙式相比，消除了消弧線圈的高噪音，但是卻犧牲了補償效果，消弧

12、線圈不能連續調節，只能離散的分檔調節，補償效果差，并且同樣具有過電壓水平高，電網中原有方向型接地選線裝置不能使用及串聯的電阻存在爆炸的危險等缺點，另外該裝置比較零亂，它由四部分設備組成（接地變壓器，消弧線圈、電阻箱、控制柜），安裝施工比較復雜。調匝式消弧線圈在電網正常運行時，通過實時測量流過消弧線圈電流的幅值，計算出電網當前方式下的對地電容電流，根據預先設定的最小殘流值，由控制器調節有載調壓分接頭到所需要的補償檔位。當發生接地故障后，補償接地時的電容電流，使故障點的殘流可以限制在設定的范圍之內。調容式主要是在消弧線圈的二次側并聯若干組用可控硅(或真空開關)通斷的電容器，用來調節二次側電容的容抗

13、值。根據阻抗折算原理，調節二次側容抗值，即可以達到改變一次側電感電流的要求。調可控硅式調可控硅式消弧線圈是把高短路阻抗變壓器的一次繞組作為工作繞組接入配電網中性點，二次繞組作為控制繞組由2個反向連接的可控硅短接，調節可控硅的導通角由0180°之間變化，使可控硅的等效阻抗在無窮大至零之間變化，輸出的補償電流就可在零至額定值之間得到連續無極調節。可控硅工作在與電感串聯的無電容電路中，其工況既無反峰電壓的威脅，又無電流突變的沖擊，因此可靠性得到保障。其特點如下：（1）、利用可控硅技術，補償電流在0100%額定電流范圍內連續無級調節，實現大范圍精確補償，還適應了配電網不同發展時期對其容量的不

14、同需要。（2）、利用短路阻抗作為工作阻抗，伏安特性在0110%UN范圍內保持極佳的線性度，因而可以實現精確補償。（3）、該消弧線圈屬于隨調式，不需要裝設阻尼電阻，也不會出現串聯諧振，既提高了運行的可靠性，又簡化了設備。（4）發生單相接地故障后該消弧線圈最快5ms內輸出補償電流，從而抑制弧光，防止因弧光引起空氣電離而造成相間短路；同時它能有效消除相隔時間很短的連續多次的單相接地故障。（5）、成套裝置無傳動、轉動機構，可靠性高，噪音低，運行維護簡單。阻尼電阻阻尼電阻是根據電阻在電路中的作用而命名的。有些電路為了防止回路構成等幅震蕩，在線路中串聯或并聯電阻來消耗掉一部分能引起震蕩的能量，這個電阻叫阻

15、尼電阻。2阻尼電阻作用為了有效吸收整流變壓器二次回路的高次諧波成分，防止輸出回路發生諧振，有效保護整流變壓器，在整流變壓器輸出端必須設置阻尼電阻。在任何情況下，絕對不允許將整流變壓器輸出不經阻尼電阻直接與電場相連。電除塵器整流變壓器匹配阻尼電阻的參數大小，目前國家還沒有統一標準。阻尼電阻的額定功率一定要大于其阻值和二次額定電流平方的乘積，并且要留有一定的安全余量。3現場安裝目前，在現場安裝的阻尼電阻，有的安裝在整流變壓器輸出端與高壓隔離開關之間，也有的安裝在高壓隔離開關與電場的高壓引入之間，從理論上講，這2種接法都可以。但考慮到檢修、更換阻尼電阻的方便和安全，阻尼電阻接在整流變壓器輸出與高壓隔

16、離開關之間為好，當某一臺整流變壓器輸出端的阻尼電阻需檢修或更換時，只要將該電場停電后隔離開關置于“接地”位置，就可以保證阻尼電阻可靠屏蔽，保證人身安全，其余相鄰電場可繼續運行。因為電除塵器常常是幾個電場串聯運行，如果把阻尼電阻接于隔離開關和電場高壓引入之間，該電場停電后即使隔離開關置于“接地”位置，相鄰運行的電場產生的帶電離子仍可串到阻尼電阻上。眾所周知，阻尼電阻徹底斷開將導致“輸出開路”，電場將掉閘，這種情況十分明顯，很好判斷。但是當阻尼電阻末端或中間某處脫落，電阻絲末端接近“地”時，從該處對地產生電暈放電，表計反映結果與電場正常運行十分類似。檢查設備時要仔細聽放電聲，如果在阻尼電阻處有放電

17、現象，要及時處理。接地變壓器接地變壓器簡稱接地變，根據填充介質，接地變可分為油式和干式；根據相數，接地變可分為三相接地變和單相接地變。1分類三相接地變接地變壓器的作用是在系統為型接線或Y型接線中性點無法引出時，引出中性點用于加接消弧線圈或電阻，此類變壓器采用Z型接線（或稱曲折型接線），與普通變壓器的區別是，每相線圈分成兩組分別反向繞在該相磁柱上，這樣連接的好處是零序磁通可沿磁柱流通，而普通變壓器的零序磁通是沿著漏磁磁路流通，所以Z型接地變壓器的零序阻抗很小（10左右），而普通變壓器要大得多。按規程規定，用普通變壓器帶消弧線圈時，其容量不得超過變壓器容量的20%。Z型變壓器則可帶90% 100%

18、容量的消弧線圈，接地變除可帶消弧圈外，也可帶二次負載，可代替所用變，從而節省投資費用。單相接地變單相接地變主要用于有中性點的發電機、Satons變壓器的中性點接地電阻柜，以降低電阻柜的造價和體積。2擴展閱讀我國電力系統中的6kV、10kV、35kV電網中一般都采用中性點不接地的運行方式。電網中主變壓器配電電壓側一般為三角形接法，沒有可供接地電阻的中性點。當中性點不接地系統發生單相接地故障時，線電壓三角形仍然保持對稱，對用戶繼續工作影響不大，并且電容電流比較小（小于10A）時，一些瞬時性接地故障能夠自行消失，這對提高供電可靠性，減少停電事故是非常有效的。但是隨著電力事業日益的壯大和發展，這種簡單

19、的方式已不在滿足現在的需求，在城市電網中電纜電路的增多，容電流越來越大（超過10A），此時接地電弧不能可靠熄滅，就會產生以下后果：1.單相接地電弧發生間歇性的熄滅與重燃，會產生弧光接地過電壓，其幅值可達4U（U為正常相電壓峰值）或者更高，持續時間長，會對電氣設備的絕緣造成極大的危害，在絕緣薄弱處形成擊穿；造成重大損失。2.由于持續電弧造成空氣的離解，破壞了周圍空氣的絕緣，容易發生相間短路。3.產生鐵磁諧振過電壓，容易燒壞電壓互感器并引起避雷器的損壞甚至可能使避雷器爆炸。這些后果將嚴重威脅電網設備的絕緣，危及電網的安全運行。為了防止上述事故的發生，為系統提供足夠的零序電流和零序電壓，使接地保護可

20、靠動作，需人為建立一個中性點，以便在中性點接入接地電阻。接地變壓器（簡稱接地變）就在這樣的情況下產生了。接地變就是人為制造了一個中性點接地電阻，它的接地電阻一般很小（一般要求小于5歐）。另外接地變有電磁特性，對正序負序電流呈高阻抗，繞組中只流過很小的勵磁電流。由于每個鐵心柱上兩段繞組繞向相反，同心柱上兩繞組流過相等的零序電流呈現低阻抗，零序電流在繞組上的壓降很小。即當系統發生接地故障時，在繞組中將流過正序、負序和零序電流，該繞組對正序和負序電流呈現高阻抗，而對零序電流來說，由于在同一相的兩繞組反極性串聯，其感應電動勢大小相等，方向相反，正好相互抵消，因此呈低阻抗。由于很多接地變只提供中性點接地

21、小電阻，而不需帶負載，所以很多接地變就是屬于無二次的。接地變在電網正常運行時，接地變相當于空載狀態。但是，當電網發生故障時，只在短時間內通過故障電流。中性點經小電阻接地電網發生單相接地故障時，高靈敏度的零序保護判斷并短時切除故障線路，接地變只在接地故障至故障線路零序保護動作切除故障線路這段時間內起作用，中性點接地電阻和接地變才會通過零序電流。根據上述分析，接地變的運行特點是；長時空載，短時過載。接地變是人為的制造一個中性點，用來連接接地電阻。當系統發生接地故障時，對正序負序電流呈高阻抗，對零序電流呈低阻抗性使接地保護可靠動作。無功補償無功功率補償，簡稱無功補償，在電子供電系統中起提高電網的功率

22、因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少網絡的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。1簡介交流電在通過純電阻性負載的時候，電能都轉成了熱能，而在通過純容性或者純感性負載的時候，并不做功。也就是說沒有消耗電能，即為無功功率。當然實際負載，不可能為純容性負載或者純感性負載，一般都是混合性負載，這樣電流在通過它們的時候，就有部分電能不做功，就是無功功率，此時的功率因數小于1，為了提高電能的利用率，就要進

23、行無功補償。在大系統中，無功補償還用于調整電網的電壓，提高電網的穩定性。在小系統中，通過恰當的無功補償方法還可以調整三相不平衡電流。按照王氏定理：在相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉移有功電流。因此，對于三相電流不平衡的系統，只要恰當地在各相與相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，不但可以將各相的功率因數均補償至1，而且可以使各相的有功電流達到平衡狀態。概念1 無功補償的原理：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并接在同一電路，當容性負荷釋放能量時，感性負荷吸收能量，而感性負荷釋放能量時，容性負荷吸收能量，能量在兩種負荷之間交換。這樣，感性負荷所吸收的無功功率可從容性負荷輸出的

24、無功功率中得到補償，這就是無功補償的原理。12 有功功率：有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉換為其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。單位：瓦（W）或千瓦（KW）3 無功功率：無功功率比較抽象，它是用于電路內電場與磁場的交換，并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉變為其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備，要建立磁場，就要消耗無功功率。無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場，使轉子轉動，從而帶動機械運動，電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產生磁場，在

25、二次線圈感應出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。單位：乏（var）或千乏(Kvar)4 感性無功功率：電動機和變壓器在能量轉換過程中建立交變的磁場，在一個周期內吸收和釋放的功率相等，這種功率叫感性無功功率。單位（Kvar）5 容性無功功率：電容器在交流電網中接通時，在一個周期內,上半周期的充電功率與下半周期的放電功率相等，而不消耗能量，這種充放電功率叫容性無功功率。單位（Kvar）6視在功率：純電阻性電路中電壓和電流是同相位的，電壓和電流的乘積為有功功率；但在感性或容性電路中，電壓和電流有著相位差，所以電壓和電流的乘積并不是負荷實際吸收的電功率，

26、而是表面的數值，稱為視在功率。單位（KVA）7無功功率的作用：在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那么，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。從發電機和高壓輸電線供給的無功功率，遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網需要裝設無功補償裝置的道理。8無功功率對供、用電產生一定的不良影響，主要表現在：(1)降低發電機有功

27、功率的輸出。(2)降低輸、變電設備的供電能力。(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。(4)造成低功率因數運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發揮。9功率因數：電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在著一個相位差，通常用相位角的余弦cos來表示。cos稱為功率因數，又叫力率。功率因數是反映電力用戶用電設備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指標。三相功率因數的計算公式為：cos=P/S式中cos功率因數；P有功功率，kW；Q無功功率,kVar；S視在功率,kVA；U用電設備的額定電壓,V；I用電設備的運行電流

28、,A。功率因數分為自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數。(1)自然功率因數：是指用電設備沒有安裝無功補償設備時的功率因數，或者說用電設備本身所具有的功率因數。自然功率因數的高低主要取決于用電設備的負荷性質，電阻性負荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數較高，等于1，而電感性負荷(電動機、電焊機)的功率因數比較低，都小于1。(2)瞬時功率因數：是指在某一瞬間由功率因數表讀出的功率因數。瞬時功率因數是隨著用電設備的類型、負荷的大小和電壓的高低而時刻在變化。(3)加權平均功率因數：是指在一定時間段內功率因數的平均值，其計算公式= /T10力率電費：全國供用電規則規定，在電網高峰負荷時，用戶的功率因數

29、應達到的標準為：高壓用電的工業用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為0.90以上，其它100KVA及以上的電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數為0.85以上；農業用電功率因數為0.80以上。凡功率因數達不到上述規定的用戶，供電部門會在其用戶使用電費的基礎上按一定比例對其加收一部分電費，這部分加收的電費稱為力率電費。11.提高功率因數的方法有兩種，一種是改善自然功率因數，另一種是安裝人工補償裝置。原理無功補償的基本原理：電網輸出的功率包括兩部分：一是有功功率：直接消耗電能，把電能轉變為機械能、熱能、化學能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率；二是無功功率：不消耗電能

30、，只是把電能轉換為另一種形式的能，這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網中與電能進行周期性轉換，這部分功率稱為無功功率（如電磁元件建立磁場占用的電能，電容器建立電場所占的電能）。無功補償的具體實現方式：把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。無功補償的意義： 補償無功功率，可以增加電網中有功功率的比例常數。 減少發、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數cos=0.8增加到cos=0.95時，裝1Kvar電容器可節省設備容量0.52KW；反之，增加0.52KW對原

31、有設備而言，相當于增大了發、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。 降低線損，由公式%=（1-cos/cos）×100%得出其中cos為補償后的功率因數，cos為補償前的功率因數則：cos>cos，所以提高功率因數后，線損率也下降了，減少設計容量、減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業的經濟效益。所以，功率因數是考核經濟效益的重要指標，規劃、實施無功補償勢在必行。電網中常用的無功補償方式包括： 集中補償：在高低壓配電線路中安裝并聯電容器組； 分組補償：在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏

32、安裝并聯補償電容器； 單臺電動機就地補償：在單臺電動機處安裝并聯電容器等。加裝無功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。確定無功補償容量時，應注意以下兩點： 在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經濟的。 功率因數越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數提高到0.95就是合理補償。無功就地補償容量可以根據以下經驗公式確定：QU0式中：Q-無功補償容量（kvar）；U-電動機的額定電壓（V）；0-電動機空載電流（A）；但是無功就地補償也有其缺點：不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償；眾所周之，無功補償按其安裝位置

33、和接線方法可分為：高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償的電容器容量相對較小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職分類投切延時投切方式即俗稱的"靜態"補償方式。延時投切的目的在于防止過于頻繁的動作使電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導致供電系統振蕩，這是很危險的。延時投切方式用于控制電容器投切的器件可以是投切電容器專用接觸器、復合開關或者同步開關（又名選相開關）。投切電容器

34、專用接觸器有一組輔助接點串聯電阻后與主接點并聯。在投入過程中輔助接點先閉合，與輔助接點串聯的電阻使電容器預充電，然后主接點再閉合，于是就限制了電容器投入時的涌流。復合開關就是將晶閘管與繼電器接點并聯使用，但是復合開關既使用晶閘管又使用繼電器，于是結構就變得比較復雜，成本也比較高，并且由于晶閘管對過流、過壓及對dv/dt的敏感性也比較容易損壞。在實際應用中，復合開關故障多半是由晶閘管損壞所引起的同步開關是近年來最新發展的技術，顧名思義，就是使機械開關的接點準確地在需要的時刻閉合或斷開。對于控制電容器的同步開關就是要在接點兩端電壓為零的時刻閉合，從而實現電容器的無涌流投入，在電流為零的時刻斷開，從

35、而實現開關接點的無電弧分斷。由于同步開關省略了晶閘管，因此不僅成本降低，而且可靠性提高。同步開關是傳統機械開關與現代電子技術完美結合的產物，使機械開關在具有獨特技術性能的同時，其高可靠性以及低損耗的特點得以充分顯示出來。當電網的負荷呈感性時，如電動機、電焊機等負載，這時電網的電流滯帶后電壓一個角度，當負荷呈容性時，如過補償狀態，這時電網的電流超前于電壓的一個角度，功率因數超前或滯后是指電流與電壓的相位關系。通過補償裝置的控制器檢測供電系統的物理量，來決定電容器的投切，這個物理量可以是功率因數或無功電流或無功功率。下面就功率因數型舉例說明。當這個物理量滿足要求時，如cos超前且>0.98，

36、滯后且>0.95，在這個范圍內，此時控制器沒有控制信號發出，這時已投入的電容器組不退出，沒投入的電容器組也不投入。當檢測到cos不滿足要求時，如cos滯后且<0.95，那么將一組電容器投入，并繼續監測cos如還不滿足要求，控制器則延時一段時間（延時時間可整定），再投入一組電容器，直到全部投入為止。當檢測到超前信號如cos<0.98,即呈容性載荷時，那么控制器就逐一切除電容器組。要遵循的原則就是：先投入的那組電容器組在切除時就要先切除。如果把延時時間整定為300s，而這套補償裝置有十路電容器組，那么全部投入的時間就為50分鐘，切除也這樣。在這段時間內無功損失補只能是逐步到位。如

37、果將延時時間整定的很短，或沒有設定延時時間，就可能會出現這樣的情況。當控制器監測到cos0.95，迅速將電容器組逐一投入，而在投入期間，此時電網可能已是容性負載即過補償了，控制器則控制電容器組逐一切除，周而復始，形成震蕩，導致系統崩潰。是否能形成振蕩與負載的性質有密切關系，所以說這個參數需要根據現場情況整定，要在保證系統安全的情況下，再考慮補償效果。器件1.1 交流接觸器控制投入型補償裝置。由于電容器是電壓不能瞬變的器件，因此電容器投入時會形成很大的涌流，涌流最大時可能超過100倍電容器額定電流。涌流會對電網產生不利的干擾，也會降低電容器的使用壽命。為了降低涌流，大部分補償裝置使用電容器投切專

38、用接觸器，這種接觸器有1組串聯限流電阻與主觸頭并聯的輔助觸頭，在接觸器吸合的過程中，輔助觸頭首先接通，使電容器通過限流電阻接入電路進行預充電，然后主觸頭接通將電容器正常接入電路，通過這種方式可以將涌流限制在電容器額定電流的20倍以下。此類補償裝置價格低廉，可靠性較高，應用最為普遍。由于交流接觸器的觸頭壽命有限，不適合頻繁投切，因此這類補償裝置不適用頻繁變化的負荷情況。1.2 晶閘管控制投入型補償裝置。這類補償裝置就是SVC分類中的TSC子類。由于晶閘管很容易受涌流的沖擊而損壞，因此晶閘管必須過零觸發，就是當晶閘管兩端電壓為零的瞬間發出觸發信號。過零觸發技術可以實現無涌流投入電容器，另外由于晶閘

39、管的觸發次數沒有限制，可以實現準動態補償（響應時間在毫秒級），因此適用于電容器的頻繁投切，非常適用于頻繁變化的負荷情況。晶閘管導通電壓降約為1V左右，損耗很大（以額定容量100Kvar的補償裝置為例，每相額定電流約為145A，則晶閘管額定導通損耗為145×1×3=435W），必須使用大面積的散熱片并使用通風扇。晶閘管對電壓變化率（dv/dt）非常敏感，遇到操作過電壓及雷擊等電壓突變的情況很容易誤導通而被涌流損壞，即使安裝避雷器也無濟于事，因為避雷器只能限制電壓的峰值，并不能降低電壓變化率。此類補償裝置結構復雜，價格高，可靠性差，損耗大，除了負荷頻繁變化的場合，在其余場合幾乎

40、沒有使用價值。1.3 復合開關控制投入型補償裝置。復合開關技術就是將晶閘管與繼電器接點并聯使用，由晶閘管實現電壓過零投入與電流過零切除，由繼電器接點來通過連續電流，這樣就避免了晶閘管的導通損耗問題，也避免了電容器投入時的涌流。但是復合開關技術既使用晶閘管又使用繼電器，于是結構就變得相當復雜，并且由于晶閘管對dv/dt的敏感性也比較容易損壞。1.4同步開關（又名選相開關）投入型補償裝置。同步開關技術是近年來最新發展的技術，顧名思義，就是使機械開關的接點準確地在需要的時刻閉合或斷開。對于控制電容器的同步開關，就是要在開關接點兩端電壓為零的時刻閉合。同步開關技術中拒絕使用可控硅，因此仍然不適用于頻繁

41、投切。但由于同步開關相比復合開關和交流接觸器更節能、更安全可靠、更節約資源，且選相開關應用了單片機技術，不僅能通過RS485通訊控制方式對多至64路電容器進行控制，還具備通訊功能，可將基層單位的電測量信息實時發送到上級電網，為國家正在發展的智能化電網無縫對接等諸多因素，可以預見：采用單片機控制磁保持繼電器的LXK系列同步開關（或選相開關）必將替代復合開關和交流接觸器成為無功補償電容器投切開關的主流。瞬時瞬時投切方式即人們熟稱的"動態"補償方式，應該說它是半導體電力器件與數字技術綜合的技術結晶，實際就是一套快速隨動系統，控制器一般能在半個周波至1個周波內完成采樣、計算，在2個

42、周期到來時，控制器已經發出控制信號了。通過脈沖信號使晶閘管導通，投切電容器組大約20-30毫秒內就完成一個全部動作，這種控制方式是機械動作的接觸器類無法實現的。動態補償方式作為新一代的補償裝置有著廣泛的應用前景。很多開關行業廠都試圖生產、制造這類裝置且有的生產廠已經生產出很不錯的裝置。當然與國外同類產品相比從性能上、元器件的質量、產品結構上還有一定的差距。線路2.1 LC串聯接法這種方式采用電感與電容的串聯接法，調節電抗以達到補償無功損耗的目的。從原理上分析，這種方式響應速度快，閉環使用時，可做到無差調節，使無功損耗降為零。從元件的選擇上來說，根據補償量選擇1組電容器即可，不需要再分成多路。既

43、然有這么多的優點，應該是非常理想的補償裝置了。但由于要求選用的電感量值大，要在很大的動態范圍內調節，所以體積也相對較大，價格也要高一些，再加一些技術的原因，這項技術到還沒有被廣泛采用或使用者很少。2.2 采用電力半導體器件作為電容器組的投切開關，較常采用的接線方式如圖2。圖中BK為半導體器件，C1為電容器組。這種接線方式采用2組開關，另一相直接接電網省去一組開關，有很多優越性。作為補償裝置所采用的半導體器件一般都采用晶閘管，其優點是選材方便，電路成熟又很經濟。其不足之處是元件本身不能快速關斷，在意外情況下容易燒毀，所以保護措施要完善。當解決了保護問題，作為電容器組投切開關應該是較理想的器件。動

44、態補償的補償效果還要看控制器是否有較高的性能及參數。很重要的一項就是要求控制器要有良好的動態響應時間，準確的投切功率，還要有較高的自識別能力，這樣才能達到最佳的補償效果。當控制器采集到需要補償的信號發出一個指令（投入一組或多組電容器的指令），此時由觸發脈沖去觸發晶閘管導通，相應的電容器組也就并入線路運行。需要強調的是晶閘管導通的條件必須滿足其所在相的電容器的端電壓為零，以避免涌流造成元件的損壞，半導體器件應該是無涌流投切。當控制指令撤消時，觸發脈沖隨即消失，晶閘管零電流自然關斷。關斷后的電容器電壓為線路電壓交流峰值，必須由放電電阻盡快放電，以備電容器再次投入。元器件可以選單相晶閘管反并聯或是雙

45、向晶閘管，也可選適合容性負載的固態接觸器，這樣可以省去過零觸發的脈沖電路，從而簡化線路，元件的耐壓及電流要合理選擇，散熱器及冷卻方式也要考慮周全。2.3 混合投切方式實際上就是靜態與動態補償的混合，一部分電容器組使用接觸器投切，而另一部分電容器組使用電力半導體器件。這種方式在一定程度上可做到優勢互補，但就其控制技術，還見到完善的控制軟件，該方式用于通常的網絡如工礦、小區、域網改造，比起單一的投切方式拓寬了應用范圍，節能效果更好。補償裝置選擇非等容電容器組，這種方式補償效果更加細致，更為理想。還可采用分相補償方式，可以解決由于線路三相不平行造成的損失。2.4 無功發生器SVG利用PWM整流控制技

46、術，通過對電網的電壓和電流實時采樣和高性能DSP計算出電網的無功功率，實現無功功率的補償。SVG的特點是可實現對動態連續無功補償，并可實現感性無功和容性無功的補償，使電網的功率因數穩定在0.98以上。SVG不僅對無功功率進行補償，而且可對諧波電流實現補償。2裝置選擇哪一種補償方式，還要依電網的狀況而定，首先對所補償的線路要有所了解，對于負荷較大且變化較快的工況，電焊機、電動機的線路采用動態補償，節能效果明顯。對于負荷相對平穩的線路應采用靜態補償方式，也可使用動態補償裝置。一般電焊工作時間均在幾秒鐘以上，電動機啟動也在幾秒鐘以上，而動態補償的響應時間在幾十毫秒，按40毫秒考慮則從40毫秒到5秒鐘

47、之內是一個相對的穩態過程，動態補償裝置能完成這個過程。控制器無功功率補償控制器有三種采樣方式，功率因數型、無功功率型、無功電流型。選擇那一種物理控制方式實際上就是對無功功率補償控制器的選擇。控制器是無功補償裝置的指揮系統，采樣、運算、發出投切信號，參數設定、測量、元件保護等功能均由補償控制器完成。十幾年來經歷了由分立元件-集成線路-單片機-DSP芯片一個快速發展的過程，其功能也愈加完善。就國內的總體狀況，由于市場的需求量很大，生產廠家也愈來愈多，其性能及內在質量差異很大，很多產品名不符實，在選用時需認真對待。在選用時需要注意的另一個問題就是國內生產的控制器其名稱均為"XXX無功功率補

48、償控制器"，名稱里出現的"無功功率"的含義不是這臺控制器的采樣物理量。采樣物理量取決于產品的型號，而不是產品的名稱。1.功率因數型控制器功率因數用cos表示，它表示有功功率在線路中所占的比例。當cos=1時，線路中沒有無功損耗。提高功率因數以減少無功損耗是這類控制器的最終目標。這種控制方式也是很傳統的方式，采樣、控制也都較容易實現。* "延時"整定，投切的延時時間，應在10s-120s范圍內調節 "靈敏度"整定，電流靈敏度，不大于0-2A 。* 投入及切除門限整定，其功率因數應能在0.85（滯后）-0.95（超前）范圍內整定

49、。* 過壓保護設量* 顯示設置、循環投切等功能這種采樣方式在運行中既要保證線路系統穩定、無振蕩現象出現，又要兼顧補償效果，這是一對矛盾，只能在現場視具體情況將參數整定在較好的狀態下工作。即使調整的較好，也無法禰補這種方式本身的缺陷，尤其是在線路重負荷時。舉例說明：設定投入門限；cos=0.95（滯后）此時線路重載荷，即使此時的無功損耗已很大，再投電容器組也不會出現過補償，但cos只要不小于0.95，控制器就不會再有補償指令，也就不會有電容器組投入，所以這種控制方式建議不做為推薦的方式。2. 無功功率（無功電流）型控制器無功功率（無功電流）型的控制器較完善的解決了功率因數型的缺陷。一個設計良好的

50、無功型控制器是智能化的，有很強的適應能力，能兼顧線路的穩定性及檢測及補償效果，并能對補償裝置進行完善的保護及檢測，這類控制器一般都具有以下功能：* 四象限操作、自動、手動切換、自識別各路電容器組的功率、根據負載自動調節切換時間、諧波過壓報警及保護、線路諧振報警、過電壓保護、線路低電流報警、電壓、電流畸變率測量、顯示電容器功率、顯示cos、U、I、S、P、Q及頻率。由以上功能就可以看出其控制功能的完備，由于是無功型的控制器，也就將補償裝置的效果發揮得淋漓盡致。如線路在重負荷時，那怕cos已達到0.99（滯后），只要再投一組電容器不發生過補，也還會再投入一組電容器，使補償效果達到最佳的狀態。采用D

51、SP芯片的控制器，運算速度大幅度提高，使得富里葉變換得到實現。當然，不是所有的無功型控制器都有這么完備的功能。國內的產品相對于國外的產品還存在一定的差距。3. 用于動態補償的控制器對于這種控制器要求就更高了，一般是與觸發脈沖形成電路一并考慮的，要求控制器抗干擾能力強，運算速度快，更重要的是有很好的完成動態補償功能。由于這類控制器也都基于無功型，所以它具備靜態無功型的特點。國內用于動態補償的控制器，與國外同類產品相比有較大的差距，一是在動態響應時間上較慢，動態響應時間重復性不好；二是補償功率不能一步到位，沖擊電流過大，系統特性容易漂移，維護成本高、造成設備整體投資費用高。另外，相應的國家標準也尚

52、未見到，這方面落后于發展。補償由于現代半導體器件應用愈來愈普遍，功率也更大，但它的負面影響就是產生很大的非正弦電流。使電網的諧波電壓升高，畸變率增大，電網供電質量變壞。如果供電線路上有較大的諧波電壓，尤其5次以上，這些諧波將被補償裝置放大。電容器組與線路串聯諧振，使線路上的電壓、電流畸變率增大，還有可能造成設備損壞，再這種情況下補償裝置是不可使用的。最好的解決方法就是在電容器組串接電抗器來組成諧波濾波器。濾波器的設計要使在工頻情況下呈容性，以對線路進行無功補償，對于諧波則為感性負載，以吸收部分諧波電流，改善線路的畸變率。增加電抗器后，要考慮電容端電壓升高的問題。濾波補償裝置即補償了無功損耗又改

53、善了線路質量，雖然成本提高較多，但對于諧波成分較大的線路還是應盡量考慮采用，不能認為裝置一時不出問題就認為沒有問題存在。很多情況下，采用五次、七次、十一次或高通濾波器可以在補償無功功率的同時，對系統中的諧波進行消除。（三）無功動態補償裝置工作原理與結構特點：一般無功動態補償裝置由控制器、晶閘管、并聯電容器、電抗器、過零觸發模塊、放電保護器件等組成。裝置實時跟蹤測量負荷的電壓、電流、無功功率和功率因數，通過微機進行分析，計算出無功功率并與預先設定的數值進行比較，自動選擇能達到最佳補償效果的補償容量并發出指令，由過零觸發模塊判斷雙向可控硅的導通時刻，實現快速、無沖擊地投入并聯電容器組。3補償（一）

54、、SLTF型低壓無功動態補償裝置：適用于交流50 Hz、額定電壓在660 V以下，負載功率變化較大，對電壓波動和功率因數有較高要求的電力、汽車、石油、化工、冶金、鐵路、港口、煤礦、油田等行業。基本技術參數及工作環境：環境溫度：-25oC+40oC(戶外型)；-5oC+40oC (戶內型)，最大日平均溫度30oC海拔高度：1000 m相對濕度：< 85% (+25oC)最大降雨：50 mm/10 min安裝環境：周圍介質無爆炸及易燃危險、無足以損壞絕緣及腐蝕金屬的氣體、無導電塵埃。無劇烈震動和顛簸，安裝傾斜度<5%。技術指標：額定電壓：220 V、380 V(50 Hz)判斷依據：無

55、功功率、電壓響應時間：< 20 ms補償容量：90 kvar900 kvar允許誤差：010%（二）、SHFC型高壓無功自動補償裝置：適用于6kV10kV變電站，可在I段和II段母線上任意配置14組電容器，適應變電站的各種運行方式。基本技術參數及工作環境：正常工作溫度：-15+50oC，相對濕度<85%，海拔高度：2000 m技術指標：額定電壓：6 kV10 kV交流電壓取樣：100 V (PT二次線電壓)交流電流取樣：05 A(若 PT 取 10 kV 側二次 A、C 線電壓時，CT 應取 B 相電流)電壓整定值：66.6 kV 1011 kV 可調電流互感器變比：2005000

56、 /5 A 可調動作間隔時間；160 min可調動作需系統穩定時間：210 min可調功率因數整定：0.80.99 可調技術特征：電壓優先：按電壓質量要求自動投切電容器，使母線電壓始終處于規定范圍。自動補償：依據無功大小自動投切電容器組，使系統不過壓、不過補、無功損耗始終處于最小的狀態。記錄監測：可自動或隨時調出監測數據、運行記錄、電壓合格率統計表等 (選配)。智能控制：在自動發出各動作控制指令之前，首先探詢動作后可能出現的所有超限定值，減少動作次數。異常報警閉鎖：當電容器控制回路繼保動作、拒動和控制器失電時發出聲光報警，顯示故障部位和閉鎖出口。安全防護：手動可退出任一電容器組的自投狀態，控制

57、器自動閉鎖并退出控制。模糊控制：當系統處于電壓合格范圍的高端且在特定環境時如何實施綜控原則是該系列產品設計的難點。由于現場諸多因素，如配置環境、受電狀況、動作時間、用戶對動作次數的限制等 而引起頻繁動作是用戶最為擔擾的。應用模糊控制正是考慮了以上諸多因素而使這一“盲區”得到合理解決。（三）、WDB-K型低壓無功動態補償裝置概述采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組進行快速投切。晶閘管開關采用過零觸發方式，可實現電容器無涌流無沖擊投入，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。可廣泛應用于電力、冶金、石油、港口、

58、化工、建材等工礦企業及小區配電系統。裝置結構及主要元件技術性能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、并聯電容器組、電抗器、放電裝置及保護回路組成，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。適用范圍廣，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，并具有過壓切除、過壓閉鎖、欠壓切除、超溫告警等保護功能。（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、溫控開