1、什么是諧波和基波？

電力網(wǎng)絡(luò)中呈周期性的變化的電壓或電流的頻率即為基波（又稱一次波），我國電網(wǎng)規(guī)定頻率是50Hz,所以基波是50Hz。

電力網(wǎng)絡(luò)中除基波（50Hz）外，任一周期性的電壓或電流信號(hào)，其頻率高于基波（50Hz）的稱為諧波。

2、無功補(bǔ)償（Reactive power compensation）：

在電力供電系統(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。所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。

隨著我國用電需求和電力設(shè)備的增加，對(duì)供電的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求。在電力系統(tǒng)中安裝無功補(bǔ)償裝置是提高電能質(zhì)量和降損的重要手段。而電力電子技術(shù)、智能化系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展也為無功智能補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用提供了保障。

一、加強(qiáng)電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹匾饬x

電力系統(tǒng)無功分布是否合理，不僅關(guān)系到電力系統(tǒng)向用戶提供電能質(zhì)量的優(yōu)劣，而且還直接影響電網(wǎng)自身運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

無功補(bǔ)償配置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，從整體上考慮無功補(bǔ)償裝置在各電壓等級(jí)變電站、10kV及以下配電網(wǎng)和用戶側(cè)配置比例的協(xié)調(diào)關(guān)系，實(shí)施分散就地補(bǔ)償與變電站集中補(bǔ)償相結(jié)合，電網(wǎng)補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合，高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，滿足電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。

 目前應(yīng)用于配電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)闹饕绞接幸韵聨追N：

1、變電站集中補(bǔ)償：主要目的是平衡輸電網(wǎng)的無功功率，改善輸電網(wǎng)的功率因數(shù)，提高系統(tǒng)終端變電所的母線電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線路的無功損耗。變電站集中補(bǔ)償一般和主變調(diào)檔一起用VQC系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。區(qū)域內(nèi)多個(gè)變電站的無功補(bǔ)償裝置聯(lián)合起來可組成區(qū)域電壓無功自動(dòng)控制系統(tǒng)（AVC）。

2、低壓集中補(bǔ)償：一般指在公變的低壓側(cè)進(jìn)行集中并聯(lián)電容器補(bǔ)償。根據(jù)公變負(fù)荷水平的波動(dòng)投入相應(yīng)數(shù)量的電容器進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。它主要目的是提高公用變的功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)木偷仄胶猓瑢?duì)降損有積極作用，同時(shí)也有助于保證該用戶的電壓水平。

3、用戶終端分散補(bǔ)償：一般指在100kVA轉(zhuǎn)變用戶低壓側(cè)進(jìn)行集中并聯(lián)電容器補(bǔ)償。原理與作用和公用變低壓集中補(bǔ)償一樣。因用戶側(cè)的力率考核以月電量計(jì)算平均功率因素，故其無功補(bǔ)償以補(bǔ)電量為主，瞬間往往會(huì)出現(xiàn)欠補(bǔ)或過補(bǔ)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)無功平衡。

4、桿上無功補(bǔ)償：由于配電網(wǎng)中很多小容量的公用變、100kVA以下的專用變、小容量的低壓動(dòng)力用戶都沒有進(jìn)行低壓補(bǔ)償，由此造成很大的無功缺口需要由上級(jí)變電站來填，使得在配電線路上存在大量的無功傳輸。

實(shí)例展示

下面內(nèi)容以400V無功補(bǔ)償柜為例，給大家科普一下無功補(bǔ)償柜及柜內(nèi)各元件，此內(nèi)容可作為無功補(bǔ)償產(chǎn)品銷售員必備的基礎(chǔ)知識(shí)。

A. 無功補(bǔ)償柜。

在400V系統(tǒng)里面，無功補(bǔ)償柜是為配電系統(tǒng)提供無功電能的一套低壓柜。

記住兩點(diǎn)：

1）它是低壓柜

2）它是為用戶的用電設(shè)備提供無功電能的

換一個(gè)說法：校正系統(tǒng)功率因數(shù)的設(shè)備。（這個(gè)說法聽起來高大上哦）

無功補(bǔ)償柜作為一個(gè)成套設(shè)備，它由柜體及柜內(nèi)元件組成。其主要包含下述元件：

1）主開關(guān)

2）過電壓保護(hù)元件

3）保護(hù)元件

4）投切開關(guān)

5）電抗器

6）電容器

7）控制器

B. 主開關(guān)

每一臺(tái)無功補(bǔ)償柜作為一個(gè)獨(dú)立設(shè)備，它都有一只主開關(guān)，將補(bǔ)償設(shè)備接入到母線上。同時(shí)，對(duì)于此柜內(nèi)短路故障起到保護(hù)作用。

主開關(guān)常用熔斷器開關(guān)或斷路器。

C. 過電壓保護(hù)元件

降低過電壓對(duì)柜內(nèi)設(shè)備的影響，防止過電壓對(duì)柜內(nèi)元件的損壞。

每一臺(tái)無功補(bǔ)償柜都是由好幾個(gè)無功補(bǔ)償支路組成的。這里的支路包含：保護(hù)元件、投切開關(guān)、電抗器和電力電容器。

D. 保護(hù)元件

對(duì)補(bǔ)償支路上元件及故障起到保護(hù)作用。

支路上的保護(hù)元件常用熔斷器來實(shí)現(xiàn)，參數(shù)需要與支路上電容器匹配。

E. 投切開關(guān)

投切開關(guān)的作用是把補(bǔ)償支路上的電容器和電抗器連接到系統(tǒng)里或者退出系統(tǒng)的元件。

把電容電抗連接到系統(tǒng)上，即常說的電容器投入；把電容電抗退出系統(tǒng)，即常說的電容器切除。

PS：電容器在投入時(shí)伴隨有涌流存在，這是電容器投入的基本特性，因此投切開關(guān)還有另外一個(gè)作用，就是降低電容器涌流。

常用的電容器投切開關(guān)有：

電容器專用接觸器

晶閘管開關(guān)

復(fù)合開關(guān)。

電容器專用的接觸器

電容器專用的接觸器比常規(guī)的接觸器每一相多一對(duì)觸點(diǎn)，此回路中電阻值較大，且比住回路先導(dǎo)通，從而減少電容器的涌流。

優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行過程中發(fā)熱少

缺點(diǎn)：雖然有效限制了電容器涌流，但是涌流值還是較大。

晶閘管開關(guān)

此設(shè)備叫法較多，常看到或聽到的晶閘管開關(guān)、無觸點(diǎn)開關(guān)、調(diào)節(jié)器都是指它。

采用晶閘管的導(dǎo)通原理來實(shí)現(xiàn)電容器的投切。

優(yōu)點(diǎn)：可以實(shí)現(xiàn)“過零投切”，即電容器涌流可以限制到最小。

缺點(diǎn)：發(fā)熱量大。

晶閘管對(duì)熱很敏感，過熱將到只晶閘管損壞；另外散發(fā)大量的熱量，也將導(dǎo)致無功補(bǔ)償柜內(nèi)溫度顯著升高，過高的環(huán)境溫度對(duì)電容器的壽命影響很大。

因此，當(dāng)使用晶閘管開關(guān)時(shí)必須要關(guān)注散熱問題。

1. 晶閘管開關(guān)自身的散熱問題，常采用自身的散熱風(fēng)扇來完成。當(dāng)晶閘管溫度高過限值，啟動(dòng)風(fēng)扇；當(dāng)溫度降低到限值以下，風(fēng)扇停止工作。當(dāng)溫度不斷上升到危險(xiǎn)溫度以上時(shí)，則晶閘管開關(guān)的保護(hù)系統(tǒng)會(huì)讓晶閘管退出工作狀態(tài)。

2. 無功補(bǔ)償柜的散熱。

復(fù)合開關(guān)

復(fù)合開關(guān)是將晶閘管開關(guān)和接觸器的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合后的產(chǎn)品，由晶閘管和機(jī)械觸頭組合而成。

電容器的投切都采用晶閘管來完成，保障電容器“過零投切”；在電容器投入后，采用機(jī)械觸頭作為導(dǎo)通回路，避免應(yīng)為晶閘管長期運(yùn)行而產(chǎn)生的熱量。

F. 電抗器

電抗器是電容器的伴侶，很多時(shí)候都是一起出現(xiàn)的，作為無功補(bǔ)償柜內(nèi)的重要元件，必須要了解它。

電抗器主要有兩個(gè)作用：

1. 抑制電容器涌流

2. 抑制諧波

我們常見的電抗器有線繞和箔繞兩類。

線繞電抗器根據(jù)材質(zhì)不同，常見的有銅線和鋁線；同樣道理，箔繞電抗器也有銅箔和鋁箔兩類。

電抗器一般都做了過溫保護(hù)，其有一對(duì)觸點(diǎn)（常閉較多），當(dāng)電抗器過溫時(shí)，觸點(diǎn)打開，可用于將電抗器從系統(tǒng)中切除。

電抗器常說的參數(shù)有“電抗率”。

專門用于抑制電容器涌流的電抗器，一般電抗率不大于1%；

而對(duì)于抑制諧波的電抗器，電抗率是根據(jù)系統(tǒng)中主要諧波次數(shù)來定的。例如：抑制5、7次諧波的影響，常見的有5.6%，6%，7%電抗率；抑制3次諧波影響，常見的有12%，13%，14%電抗率等。

G. 電容器

無功補(bǔ)償柜的主要元件。因?yàn)殡娙萜鞯拇嬖冢詿o功補(bǔ)償柜也常被大家稱之為“電容柜”。

在低壓系統(tǒng)里面，我們常見的電容器都是自愈式電容器（采用金屬化薄膜制作）。

干式電容器

根據(jù)電容器內(nèi)部填充劑的不同，可以劃分出幾種類別來。例如，我們常聽到“干式電容器”這個(gè)詞。

油浸式電容器，顧名思義填充劑為液體，液體的缺點(diǎn)就是有滲漏風(fēng)險(xiǎn)，而且油易燃。

干式電容器，解決了油浸式電容器的上述缺點(diǎn)，通常采用的有填充樹脂和惰性氣體。

外形及安裝

電容器的外形尺寸比較多，常見的有橢圓形、圓形、方形等。

不同的外形結(jié)構(gòu)決定其安裝方式不同。

電容器接線端子

接線端子常見的有螺桿和歐式端子。

螺桿接線，接觸面積大，接線牢固。接線柱暴露在外，一般配保護(hù)罩。

歐式端子，結(jié)構(gòu)精巧，接線接觸面積小。最常見的故障時(shí)運(yùn)行中接線端子松動(dòng)，接觸點(diǎn)發(fā)熱導(dǎo)致端子燒壞。

防爆裝置

為了防止電容器的爆裂，一般都裝設(shè)防爆裝置。

放電電阻

電容器自身是儲(chǔ)能元件，當(dāng)電容器退出運(yùn)行后，其自帶的電荷需要釋放掉，常用放電電阻來完成。放電電阻可以外置也可以內(nèi)置。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)要求放電電壓至75V以下。

H. 功率因數(shù)控制器

功率因數(shù)控制器是無功補(bǔ)償柜工作的控制中心，它是控制電容器（補(bǔ)償支路）自動(dòng)投切的核心。

基本工作原理

功率因數(shù)控制器監(jiān)視系統(tǒng)無功缺額或功率因數(shù)指標(biāo)，控制電容器（補(bǔ)償支路）的自動(dòng)投切，從而調(diào)整功率因數(shù)至合格范圍。

可以從以下幾個(gè)方面去了解功率因數(shù)控制器

1. 控制參數(shù)

功率因數(shù)控制器工作所依據(jù)的參數(shù)是功率因數(shù)？無功缺額？還是其他？

常見的有功率因數(shù)的、無功分量的，還有多種參數(shù)混合的。

2. 補(bǔ)償方式

三相共補(bǔ)和分相補(bǔ)償。

三相共補(bǔ)即指發(fā)出一個(gè)指令，同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的A,B,C三相無功缺額進(jìn)行補(bǔ)償。

分相補(bǔ)償即指發(fā)出一個(gè)指令，只能對(duì)系統(tǒng)的A,B,C三相中的其中一相缺額進(jìn)行補(bǔ)償，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每相無功補(bǔ)償?shù)莫?dú)立控制。

混合補(bǔ)償即可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)三相公布和分相補(bǔ)償。

3. 補(bǔ)償控制輸出型式和回路數(shù)

控制器一般有兩種輸出命令型式，一種為接點(diǎn)輸出，主要用于控制接觸器；一種為電平輸出，主要用于控制晶閘管開關(guān)和復(fù)合開關(guān)。

控制器輸出回路數(shù)決定了一個(gè)控制器可以控制補(bǔ)償支路的數(shù)量，常見的有6路，12路和18路。

4. 控制器監(jiān)視的參數(shù)

作為一個(gè)智能設(shè)備，很多功率因數(shù)控制器同時(shí)可以監(jiān)視很多電氣參數(shù)。

例如：電流、電壓、無功功率、諧波畸變率等。

5. 控制器的監(jiān)視界面

常見的控制器界面包含數(shù)碼顯示和液晶顯示。

6. 保護(hù)功能和故障信息的記錄

功率因數(shù)控制器作為無功補(bǔ)償柜內(nèi)的智能設(shè)備，通常還具有完善的保護(hù)功能，以保障無功補(bǔ)償柜的安全運(yùn)行。如：過電壓、欠電壓、過溫度保護(hù)等。

故障信息可以做完整的記錄，且記錄包含時(shí)標(biāo)。

7. 數(shù)據(jù)共享

作為智能設(shè)備，其數(shù)據(jù)是否可以共享給第三方。

即：是否具有標(biāo)準(zhǔn)的通訊接口，通訊協(xié)議是否開放。

再通俗一點(diǎn)，即平時(shí)常聽到的：該設(shè)備有沒有RS485接口，是不是Modbus通訊協(xié)議。

對(duì)于每一臺(tái)以低壓柜型式存在的設(shè)備，我們都要考慮下面的問題，無功補(bǔ)償柜也不例外。

1）柜型和柜體尺寸

無功補(bǔ)償柜的柜型同低壓開關(guān)柜。

2）測(cè)量系統(tǒng)

對(duì)于一臺(tái)成套設(shè)備而言，一般都需要有儀表來測(cè)量電氣參數(shù)。

也就是通常無功補(bǔ)償柜都會(huì)配置電力儀表。

3）散熱系統(tǒng)

無功補(bǔ)償柜的散熱必須要做好，否則柜內(nèi)溫度的過熱將直接導(dǎo)致電容器損壞。

散熱可以用常規(guī)的溫度控制器+排風(fēng)扇的方式，也可以用開關(guān)柜專用空調(diào)來實(shí)現(xiàn)。

4）柜頂母排、柜內(nèi)主開關(guān)到柜頂母排的連接

為什么要說到規(guī)定母排呢？這個(gè)是容易被一些人忽略的地方。

如果你是低壓成套柜廠，該項(xiàng)目所有柜子都由你一家來做，包含無功補(bǔ)償柜，那么規(guī)定的母排自然是成套柜廠一起提供了。

通過上面的內(nèi)容，大家基本都清楚無功補(bǔ)償柜了吧。它就是一臺(tái)眾多電力元件組合在一起的低壓柜。因此，我給用戶的建議是：無功補(bǔ)償柜內(nèi)的主要元件（電容器、電抗器、功率因數(shù)控制器、投切開關(guān)等）選擇好品牌和規(guī)格后，其他元件的配套和設(shè)備的組裝就交給成套廠去做吧。這樣即控制了元件的質(zhì)量，又保障了成套柜的質(zhì)量。