隨著國(guó)家十二五規(guī)劃的確立，節(jié)能減排將會(huì)做為一個(gè)長(zhǎng)期項(xiàng)目來(lái)做。無(wú)功補(bǔ)償在電力節(jié)能中將承擔(dān)非常重要的角色。無(wú)功功率補(bǔ)償，簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償，在電子供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)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(huán)境。
一般在系統(tǒng)中所說(shuō)的無(wú)功負(fù)載大部是感性無(wú)功負(fù)載，把具有容性功率負(fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，當(dāng)感性無(wú)功負(fù)載吸收能量時(shí)，容性負(fù)載釋放能量，而感性負(fù)載釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷卻在吸收能量，能量在容性負(fù)載和感性負(fù)載之間交換，這樣容性負(fù)載所吸收的無(wú)功功率可以從容性負(fù)荷裝置輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，無(wú)功功率就地平衡掉，以降低線路損失，提高帶載能力，降低電壓損失及緩解發(fā)電廠的供電壓力，這就是無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹怼?
功率因數(shù)分類：
1）瞬時(shí)功率因數(shù)
瞬時(shí)功率因數(shù)是指在某一瞬間由功率因數(shù)表讀出的功率因數(shù)。瞬時(shí)功率因數(shù)是隨著用電設(shè)備的類型、負(fù)荷的大小和電壓的高低而時(shí)刻在變化。
2）加權(quán)平均功率因數(shù)
加權(quán)平均功率因數(shù)是指在一定時(shí)間段內(nèi)功率因數(shù)的平均值。
3）自然功率因數(shù)
自然功率因數(shù)是指用電設(shè)備沒(méi)有安裝無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)的功率因數(shù)，或者說(shuō)用電設(shè)備本身所具有的功率因數(shù)。自然功率因數(shù)的高低主要取決于用電設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)，電阻性負(fù)荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數(shù)較高，等于1，而電感性負(fù)荷(電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī))的功率因數(shù)比較低，都小于1。
按投切方式劃分無(wú)功補(bǔ)償分類
1. 延時(shí)投切方式
延時(shí)投切方式即俗稱的"靜態(tài)"補(bǔ)償方式。延時(shí)投切的目的在于防止過(guò)于頻繁的動(dòng)作使電容器造成損壞，更重要的是防備電容不停的投切導(dǎo)致供電系統(tǒng)振蕩，這是很危險(xiǎn)的。
延時(shí)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(fù)合開(kāi)關(guān)或者同步開(kāi)關(guān)。
投切電容器專用接觸器有一組輔助接點(diǎn)串聯(lián)電阻后與主接點(diǎn)并聯(lián)。在投入過(guò)程中輔助接點(diǎn)先閉合，與輔助接點(diǎn)串聯(lián)的電阻使電容器預(yù)充電，然后主接點(diǎn)再閉合，于是就限制了電容器投入時(shí)的涌流。
復(fù)合開(kāi)關(guān)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，由晶閘管實(shí)現(xiàn)電壓過(guò)零投入與電流過(guò)零切除，由繼電器接點(diǎn)來(lái)通過(guò)連續(xù)電流，這樣就避免了晶閘管的導(dǎo)通損耗問(wèn)題，也避免了電容器投入時(shí)的涌流。但是復(fù)合開(kāi)關(guān)既使用晶閘管又使用繼電器，于是結(jié)構(gòu)就變得比較復(fù)雜，成本也比較高，并且由于晶閘管對(duì)過(guò)流、過(guò)壓及對(duì)dv/dt的敏感性也比較容易損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，復(fù)合開(kāi)關(guān)故障多半是由晶閘管損壞所引起的
同步開(kāi)關(guān)是近年來(lái)最新發(fā)展的技術(shù)，顧名思義，就是使機(jī)械開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)準(zhǔn)確地在需要的時(shí)刻閉合或斷開(kāi)。對(duì)于控制電容器的同步開(kāi)關(guān)，就是要在接點(diǎn)兩端電壓為零的時(shí)刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器的無(wú)涌流投入，在電流為零的時(shí)刻斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的無(wú)電弧分?jǐn)?。由于同步開(kāi)關(guān)省略了晶閘管，因此不僅成本降低，而且可靠性提高。同步開(kāi)關(guān)是傳統(tǒng)機(jī)械開(kāi)關(guān)與現(xiàn)代電子技術(shù)完美結(jié)合的產(chǎn)物，使機(jī)械開(kāi)關(guān)在具有獨(dú)特技術(shù)性能的同時(shí)，其高可靠性以及低損耗的特點(diǎn)得以充分顯示出來(lái)。 當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)荷呈感性時(shí)，如電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等負(fù)載，這時(shí)電網(wǎng)的電流滯帶后電壓一個(gè)角度，當(dāng)負(fù)荷呈容性時(shí)，如過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，這時(shí)電網(wǎng)的電流超前于電壓的一個(gè)角度，功率因數(shù)超前或滯后是指電流與電壓的相位關(guān)系。通過(guò)補(bǔ)償裝置的控制器檢測(cè)供電系統(tǒng)的物理量，來(lái)決定電容器的投切，這個(gè)物理量可以是功率因數(shù)或無(wú)功電流或無(wú)功功率。
無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐肚衅骷?
1.1，晶閘管控制投入型補(bǔ)償裝置。這類補(bǔ)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(guò)零觸發(fā)，就是當(dāng)晶閘管兩端電壓為零的瞬間發(fā)出觸發(fā)信號(hào)。過(guò)零觸發(fā)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)涌流投入電容器，另外由于晶閘管的觸發(fā)次數(shù)沒(méi)有限制，可以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償（響應(yīng)時(shí)間在毫秒級(jí)），因此適用于電容器的頻繁投切，非常適用于頻繁變化的負(fù)荷情況。晶閘管導(dǎo)通電壓降約為1V左右，損耗很大（以額定容量100Kvar的補(bǔ)償裝置為例，每相額定電流約為145A，則晶閘管額定導(dǎo)通損耗為145×1×3=435W），必須使用大面積的散熱片并使用通風(fēng)扇。晶閘管對(duì)電壓變化率（dv/dt）非常敏感，遇到操作過(guò)電壓及雷擊等電壓突變的情況很容易誤導(dǎo)通而被涌流損壞，即使安裝避雷器也無(wú)濟(jì)于事，因?yàn)楸芾灼髦荒芟拗齐妷旱姆逯担⒉荒芙档碗妷鹤兓省? 此類補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，可靠性差，損耗大，除了負(fù)荷頻繁變化的場(chǎng)合，在其余場(chǎng)合幾乎沒(méi)有使用價(jià)值。
1.2，交流接觸器控制投入型補(bǔ)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(shí)會(huì)形成很大的涌流，涌流最大時(shí)可能超過(guò)100倍電容器額定電流。涌流會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生不利的干擾，也會(huì)降低電容器的使用壽命。為了降低涌流，現(xiàn)在大部分補(bǔ)償裝置使用電容器投切專用接觸器，這種接觸器有1組串聯(lián)限流電阻與主觸頭并聯(lián)的輔助觸頭，在接觸器吸合的過(guò)程中，輔助觸頭首先接通，使電容器通過(guò)限流電阻接入電路進(jìn)行預(yù)充電，然后主觸頭接通將電容器正常接入電路，通過(guò)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(bǔ)償裝置價(jià)格低廉，可靠性較高，應(yīng)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(bǔ)償裝置不適用頻繁變化的負(fù)荷情況。
1.3，同步開(kāi)關(guān)投入型補(bǔ)償裝置。同步開(kāi)關(guān)技術(shù)是近年來(lái)最新發(fā)展的技術(shù)，顧名思義，就是使機(jī)械開(kāi)關(guān)的接點(diǎn)準(zhǔn)確地在需要的時(shí)刻閉合或斷開(kāi)。對(duì)于控制電容器的同步開(kāi)關(guān)，就是要在開(kāi)關(guān)接點(diǎn)兩端電壓為零的時(shí)刻閉合，從而實(shí)現(xiàn)電容器的無(wú)涌流投入，在電流為零的時(shí)刻斷開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)接點(diǎn)的無(wú)電弧分?jǐn)唷? 同步開(kāi)關(guān)技術(shù)中拒絕使用可控硅，因此仍然不適用于頻繁投切。可以預(yù)見(jiàn)：使用磁保持繼電器的同步開(kāi)關(guān)必將替代復(fù)合開(kāi)關(guān)和交流接觸器。
1.4，復(fù)合開(kāi)關(guān)控制投入型補(bǔ)償裝置。復(fù)合開(kāi)關(guān)技術(shù)就是將晶閘管與繼電器接點(diǎn)并聯(lián)使用，由晶閘管實(shí)現(xiàn)電壓過(guò)零投入與電流過(guò)零切除，由繼電器接點(diǎn)來(lái)通過(guò)連續(xù)電流，這樣就避免了晶閘管的導(dǎo)通損耗問(wèn)題，也避免了電容器投入時(shí)的涌流。但是復(fù)合開(kāi)關(guān)技術(shù)既使用晶閘管又使用繼電器，于是結(jié)構(gòu)就變得相當(dāng)復(fù)雜，并且由于晶閘管對(duì)dv/dt的敏感性也比較容易損壞。
2. 瞬時(shí)投切方式
瞬時(shí)投切方式即人們熟稱的"動(dòng)態(tài)"補(bǔ)償方式，應(yīng)該說(shuō)它是半導(dǎo)體電力器件與數(shù)字技術(shù)綜合的技術(shù)結(jié)晶，實(shí)際就是一套快速隨動(dòng)系統(tǒng)，控制器一般能在半個(gè)周波至1個(gè)周波內(nèi)完成采樣、計(jì)算，在2個(gè)周期到來(lái)時(shí)，控制器已經(jīng)發(fā)出控制信號(hào)了。通過(guò)脈沖信號(hào)使晶閘管導(dǎo)通，投切電容器組大約20-30毫秒內(nèi)就完成一個(gè)全部動(dòng)作，這種控制方式是機(jī)械動(dòng)作的接觸器類無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方式作為新一代的補(bǔ)償裝置有著廣泛的應(yīng)用前景。現(xiàn)在很多開(kāi)關(guān)行業(yè)廠都試圖生產(chǎn)、制造這類裝置且有的生產(chǎn)廠已經(jīng)生產(chǎn)出很不錯(cuò)的裝置。當(dāng)然與國(guó)外同類產(chǎn)品相比從性能上、元器件的質(zhì)量、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上還有一定的差距。
