什么是无功补偿?如何选择无功补偿装置

无功补偿装置有哪些?什么是动态无功补偿？什么是静止无功补偿装置？SVC、SVG和TSC又分别是什么含义？如何选择无功补偿装置?

在我们的供配电系统当中，无功功率对供配电系统和负载的安全、有效的运行，是非常重要的。在电力系统中，大部分变电设备和用电设备的阻抗是感性的，也就意味着它们需要消耗无功功率，很显然，这些无功功率通过供电系统由发电机提供并且通过长距离的传送是非常不合理的，在大容量的系统中也是不可能的，所以，合理的方法就是在需要无功功率的地方向系统提供无功，即我们平时所说的无功补偿。

无功补偿在系统中是必不可少的，它的主要作用是提高供配电系统的功率因数，从而提高输电设备和变电设备的利用率，提高用电效率，降低用电成本；另外，在长距离输电线路中，在合适的地点加装动态无功补偿装置，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力，稳定受电端及电网的电压。

产生无功功率的方法有三种：

1、  早期的典型代表为同步调相机，体积庞大造价高，已渐渐淘汰；

2、  第二种是并联电容器的方法，最大的优点是成本低，易于安装使用，但是需要根据系统可能存在谐波等电能质量问题，根据不同用户的供电情况、负荷情况、电压等级等条件，进行设计；

串联电抗器的电容器补偿装置是提高功率因数最广泛的一种方式，当用户系统负荷为连续性生产，负载变化率不高时，一般建议采用FC的固定补偿方式，也可以采用由接触器控制的分步投切的自动补偿方式（例如50kvar、100kvar、200kvar、600…），这个对于中压、低压供配电系统都适用；主要应用在大部分的用电场所，石油化工、水处理、公共建筑、水泥、造纸等。

当负荷变化较快，或者为冲击性负荷时，需要快速补偿，例如橡胶行业的密炼机，通常在1-2分钟内系统对于无功功率的需求从0kvar上升至1500kvar，然后又下降至0kvar。但是由于一般的无功自动补偿系统所采用的电容器，从运行状态断开，退出电网后，在电容器的两极之间存有残压，残压的大小无法预知，需要1-3分钟的放电时间，所以再次投入电网的间隔至少要等到残压通过电容器内部的放电电阻消耗至50V以下时才能进行第二次投入使用，所以无法做到快速响应；另外，由于系统存在大量谐波，由电容器串联电抗器组成的LC调谐式滤波补偿装置需要大容量的投入来保证电容器的安全，但是同时也有可能造成系统过度补偿，呈容性，于是，也就是通常所说的静止无功补偿装置：（SVC---Static Var Compensator）诞生了，其典型的SVC代表是由TCR（Thyristor Controlled Reactor）+FC（Fixed Capacitor）组成的，即晶闸管控制电抗器+固定电容器组（通常需要串联一定比例的电抗器），静止无功补偿装置的重要性是它能够通过调节TCR中晶闸管的触发延迟角来连续调节补偿装置的无功功率；SVC这种补偿形式目前主要在中高压配电系统中应用，对于负载容量大、谐波问题严重、冲击性负荷、负载变化率高的场合特别适用，例如钢厂、橡胶、有色冶金、金属加工、高铁等；

除了SVC，还有TSC（Thyristor Switch Capacitor），即晶闸管投切的电容器组，采用晶闸管来代替接触器的快速投切方式，主要使用在低压配电系统，例如焊接设备特别多的汽车制造、造船、机械加工等；MCR（Magnetic Controlled Reactor）即磁阀式可控电抗器，通常与FC配合使用。

3、  目前随着电力电子技术的发展，特别是高电压等级的IGBT器件的出现和控制技术的提高，还有另外一种有别于传统的以电容器、电抗器为基础元器件的无功功率源，就是SVG（Static Var Generator），即静止无功发生器，它是一种无功电流源，通过PWM脉宽调制控制技术，使其发出无功功率，呈容性；或者吸收无功功率，呈感性。SVG由于没有大量使用电容器和采用桥式变流电路的多重化技术、多电平技术或PWM技术来进行处理，所以不需要考虑传统的SVC装置中需要考虑的自身产生的谐波；同时不需要使用时对系统中的阻抗进行计算。同时，相较于SVC，SVG还有体积小、能更加快速的连续动态平滑的调节无功功率的优点。但由于目前功率器件的价格高昂，SVG的容量不能做的很大，装置的价格也较高，目前对于系统容量较小，对快速动态响应要求高，特别是有双向无功补偿要求的客户比较适合。

但是，随着SVG技术的发展，大功率电力电子器件的成本降低，SVG在将来有取代SVC的发展前景，目前，SVG+TSC（低压）或SVG+FC（中压）的方式，被越来越多的用户接受，在各行各业得到了应用。

通过以上对于各种无功补偿装置的描述，我们不难看出，固定补偿指的是FC，即补偿的电容器组不能随着系统的负载的变化来增加或者减少补偿容量；自动补偿指的是接触器投切的电容器组或者是晶闸管投切的电容器组TSC，它可以通过功率因数补偿控制器根据系统的无功需求来进行自动调节，但是自动调节是台阶式的，按照一定的步长进行，不能连续的无极的进行；而无功功率动态补偿装置，指的是SVC、SVG等静止型无功补偿装置，所谓的静止型，指的是相对与自动补偿装置里的开关动作器件，SVC、SVG使用时没有开关器件动作。但是目前在用户心目中，由于TSC中的晶闸管开关也是没有开关动作并且响应速度较快，有时也称TSC为动态补偿设备。

对于最终的使用方，建议根据自己的负荷特点，选择适合自己的补偿控制方式，而不是盲目的使用高科技的产品。反观之，无论使用何种技术的产品，内部采用的元器件尤为重要，因为最终的装置运行，控制技术是一方面，另一方面，器件的高品质也是实现安全、有效运行的必要条件。