电容补偿变频器有用吗?

有用。 无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

电能是企业的必耗成本，与企业效益息息相关。那么用电企业怎样才能提高电能的利用率和使用效率,保证电能质量，从而最大限度地降低在此方面的损失呢？
无功电源同有功电源一样,是保证电能质量不可缺少的组成部分。在电力系统中应保持无功平衡,因此解决用电系统无功容量不足，装设无功补偿设备,提高功率因数，对于用电企业的降损节电、用电系统的安全可靠运行有着极为重要的意义。
北京赤那思电气技术有限公司是无功补偿装置的专业生产厂家，多年的工作实践中我们积累了很多宝贵的经验。在这里我们把它整理出来与同行及企业共同分享。

一、无功补偿的效益
1、降低线损和变损方面
对于企业而言，线损主要在低压线路。安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降这样线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。
对于高压计量的用户，在低压侧安装无功补偿装置，可降低安装点与计量点间的线损，其线损降低量与安装点的位置有关。如下图，C为高压集中补偿装置，C1、C2为低压集中补偿装置，C3、C4为单独就地补偿装置，M为交流电动机。安装低压集中补偿装置C1，降低的线损为A、D间，但线损要分段计算，分A、C段的线损与C、D段的线损，因为这两段流过的电流是不同的。安装低压集中补偿装置C2，降低的线损为A、B间的。安装单独就地补偿装置C3、C4，降低的线损也要分段计算。如果安装高压补偿电容器，降低的线损为计量点之前的，这部线损不在用户的范围内。

对于低压计量的用户，计量点虽然在变压器的二次侧，但电业部门考核时以变压器一次侧的考核点为准。如下图，同样补偿装置安装在不同的位置降低的线损也是不同的。

由以上两图可以看出：单独就地补偿的效果最好，但补偿点分散，不便于维护。
安装补偿装置后，可以降低安装点前变压器的有功损失，所以低压补偿对降低变压器的有功损失效果最好。变压器的有功损失包括铁损和铜损两部分，铁损与一次侧电压的平方成正比，一次侧电压基本不变，所以铁损可认为是不变的有功损失；铜损与二次侧电流的平方成正比，二次侧电流是随负载变化的，所以铜损可认为是可变的有功损失。
线损节电量=
变压器铜损节电量=
线损降低率=

线损降低率与变压器铜损降低率是相同的。
用电企业的自然功率因数一般在0.7左右,功率因数从0.7提高到0.95以上线损降低率和变压器的铜损降低率如下表:
COSΦ1 0.7 0.7 0.7 0.7
COSΦ2 0.95 0.97 0.98 1
线损降低率 46% 48% 49% 51%

COSΦ1 0.7 0.7 0.7 0.7
COSΦ2 0.95 0.97 0.98 1
变压器铜损降低率 46% 48% 49% 51%

其中：
R:线路电阻,Ω
P:线路传输的有功功率,KW
T:设备运行时间,h
UL:线路线电压,KV
COSΦ1、COSΦ2：补偿前后的功率因数
K：负荷系数（一班制3.6；二班制1.8；三班制1.2）
PK：变压器铜损，KW
T1：变压器运行时间，h
A:用户变压器二次侧有功用电量, KWh
S:变压器额定容量,KVA
2、提高设备使用效率
天津有一用户，变压器容量为250KVA，平时总电流为280A，功率因数为0.7，现在要增加75KW的电动机。如果不采取措施的话，变压器的容量不够用，须更换变压器。
我公司根据实际情况，采取如下解决方案：
在该变压器二次侧对现有设备进行集中补偿,补偿后功率因数提高,变压器的出力增加。总电流为280A时变压器所带负载为P= UICOSφ= ×0.4×280×0.7=136KW
变压器出力增加=
加上75KW的电动机总负载为211KW。进行无功补偿只要把功率因数提高到0.844便可达到增容的目的。考虑到其它的原因，功率因数提高到了0.95。这样无需更换变压器便能增加75KW的电动机。
COSΦ1 0.7 0.7 0.7 0.7
COSΦ2 0.95 0.97 0.98 1
变压器铜损降低率 36% 39% 40% 43%

3、提高电压
在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线的电流越大，导线阻抗的电压降落越大，这样负载的端电压就低，使设备得不到充分的利用。
在线路中电压损失△U的计算公式如下
（KV）
式中
P：有功功率，KW
Q：无功功率，Kvar
U：额定电压，KV
R：线路总电阻，Ω
XL：线路感抗，Ω
由上式可见，当线路中的无功功率Q减少以后，电压损失也就减少了。
威海威东日集团有限公司有一车间，设备端电压仅为360V，设备起动困难，起动电流大，经常出现设备烧坏现象。我公司根据实际情况进行低压集中补偿和单独就地补偿后电压提高了40V。很好地解决了上述问题，不仅紧稳定了电压质量，而且电动设备的维护量大大减少，为生产提供了良好的保障。
按提高电压确定补偿容量
QC＝△UU2/X (Kvar)
式中△U：需要提高的电压值，V
U2：需要达到的电压值，KV
X：线路电抗，Ω
4、罚款与奖励
全国供用电规则规定，高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上；其它100KVA(KW)及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电，功率因数为0.8以上。凡是功率因数达不到上述规定的用户，电业部门对其加收一部分电费——力率电费；如果功率因数超过上述规定的用户，电业部门会对其减收一部分电费——奖励电费。具体按照《功率因数调整电费办法》执行。
高压计量的用户：
力率电费=(电度电费+基本电费)×罚款比例
奖励电费=(电度电费+基本电费)×奖励比例
低压计量的用户：
力率电费=电度电费×罚款比例
奖励电费=电度电费×奖励比例
电度电费是指动力电费，不包括照明电费，照明是不收力率电费的。对于低压计量的用户电度电费中还包括线损电费和变压器的有功损失电费。高压计量的用户当变压器的容量超过315KVA时收基本电费，基本电费是按变压器的容量来收取的。
在沈阳有一居民小区，月用电量为20万度，控制器上显示功率因数为0.998，但仍然有力率电费。经我公司的分析：原来此用户有灯力比为9:1，参与力率电费计算的动力电量仅为2万度，实际功率因数仅为0.85，此用户执行0.9标准，所以仍有力率电费.要想消除力率电费,必需把无功控制在1万度以内，我公司的补偿装置运用编码+循环的投切方式把每小时的无功控制在5Kkvar之内，很容易把此用户的无功控制在1万度内，从而消除力率电费。
哈尔滨东北轻合金有限公司原有高压补偿装置，手动运行，由于工作人员的仔细维护，每月功率因数控制在0.9左右，基本上消除了力率电费。我公司根据现场的实际情况分析，进行自动补偿，提高补偿精度,可把功率因数提高到0.98以上，用户可得到最高奖励,奖励电费每月6万多元。
二、低压无功补偿装置
据统计，我国电网电能损耗40%以上发生在低压侧，低压配电系统中的损耗有10%－30%是无功损耗，解决电网在运行中产生无功损耗的方法很多，其中使用并联电容器进行补偿是比较简便、经济的一种。采用电力电容器进行补偿就涉及到电容器的质量、投切电容器的开关、控制电容器投切的无功补偿控制器三方面的问题。
1、控制器
控制器是补偿装置的核心器件，大多数补偿装置不能正常运行，多数由控制器引起。
VQCL型无功补偿控制器是我公司研制的新一代无功补偿装置的配套产品，也可做为测量仪表单独使用。它采用先进的控制理论和策略及独特的安装操作方式。它克服了以往用户提出的控制器功率因数测量精度范围小和控制器误动作等缺陷，保证以少数的动作次数，取得最佳的补偿效果，特别适用于技术要求较高、需无人值守、负荷变化剧烈及供电环境较恶劣的场所。与在用电企业常见的控制器相比，有如下优点：
(1)、采系统一相电流，另两相电压，以无功功率为投切信号，杜绝了投切振荡。而常见的控制器以功率因数为投切信号，在系统功率因数较高或较低时容易产生投切振荡。
(2)CEQK控制能检测到系统电压谐波百分比，通过设置，当谐波在一定范围内，装置可正常工作。
(3)、常见的控制器在系统功率因数很低时，其自适应功能较差，致使其不动作，达不到补偿的目的。而CEQK控制器无此现象。
(4)、常见的控制器在系统负荷全部停止的瞬间有继续投入电容器的现象。这样就使补偿精度降低。而VQCL控制器能实时跟踪负荷的变化进行补偿，不会出现这样的现象。
2、投切开关
通过调查了解，发现大多数用电企业使用的是老式的CJ19、CJ16型电磁式接触器，触点易粘连、烧蚀，补偿精度低，仍然存在力率电费。
我公司采用的是获得国家专利的产品——CED型无触点开关。CED系列无功补偿装置无触点开关，是一种能够对电容器进行快速投切的电子型功率器件，该装置主电路采用反并联晶闸管模块，并附有过零模块、温空开关、风扇等器件。本装置安装、接线、维护简单方便，投切电容器时无涌流、无过电压，工作时无噪声，是取代老式无功补偿装置电磁式接触器的首选产品。
主电路采用两只反并联的晶闸管组成可控硅模块，触发电路采用过零模块控制。在控制器发出触发命令后，该模块能自动捕捉晶闸管两端电压，当电压在2-6V范围内，触发晶闸管，使晶闸管导通投入电容器。投入瞬间产生的涌流仅为电容器额定电流的1.5-1.7倍。当控制器检测到系统过补时，触发命令中断,晶闸管可控硅自然关断，由于不存在触点，无电弧重燃，电网电压与电容器端电压迭加不上，从而控制了过电压的产生。与老式电磁式接触器作为电容器的投切开关相比，动用响应快，使补偿效果更好。由于很好的控制了涌流、过电压，使装置运行更可靠。
另外，CED型无触点开关所有的元件都安装在专用的散热片上，而且还采用了过热保护装置——温控开关+风扇，当温度超过55℃时，温控开关闭合，启动风扇，加快散热片的散热速度。
我公司根据用户的实际情况，研制出了一种取代常见的CJ19、CJ16接触器的电容器专用接触器——CEK型专用接触器。常见的CJ19、CJ16电容器专用接触器，是由一组辅助触头先将接触器上配备的限流电阻串入电路中，以抑制涌流，然后主触头瞬时闭合将电阻短接投入电容器。由于接触器零部件的合理偏差和装配偏差，使开关在长期工作中很难保证稳定的开距差(时间差)，因而我们经常发现接触器的电阻烧毁和主触头熔焊的现象，使补偿装置不能正常运行。
CEK型接触器除具有上述功能之外，更重要的是主触头采用具有非线性电阻特征的合金触头。当投入电容器产生很大的涌流时，会使触头上产生较高的温升。由于触头由非线性材料制成，使触头电阻上升极快，从而有效地抑制了涌流，另一方面由于这种材料在正常工作时的电阻很小，从而满足了电容器的投切要求。
3、电容器
目前，国内生产的自愈式金属化电容器普遍采用的是锌一铝或铝镀膜技术。由于热电的综合作用，镀层电极易腐蚀脱落，直接影响电容器的使用寿命；另一方面大都采用一定配比的油蜡做为浸渍剂，这样就难免产生渗漏或污染现象。由于使用全封闭的外壳，内部充满不可压缩的物质，一但发生击穿就可能引起电容器鼓肚或爆炸甚至引起燃烧。
我公司现采用我公司生产的低压自愈式并联电容器。引用的是ABB的全套技术。它是以单面电晕处理的聚丙烯膜为介质，使用一端溥、一端厚的梯形镀层工艺在聚丙烯膜上蒸镀一层Ag-Zn镀膜，与Al镀膜电容器相比，大大提高了电容器的耐涌流能力，有效的延长了电容器的使用寿命。大多数电容器多采用机械保护型式，而此电容器使用了一项专利，即在金属化电容器的外部，利用自动卷绕机直接并接一个容量很小的铝箔电容器，这样当金属化电容器击穿时产生的高热使铝箔电容器介质迅速击穿，形成零阻，使串联的内熔丝动作，从而使损坏的元件退出运行，大大提高了对电容器的保护能力。
此电容器使用环氧树脂封装元件单体，常温固化，壳体内部空隙充满体积可压缩的固体颗粒——蛭石。当元件发生击穿时所产生的冲击能量被蛭石吸收，外壳不会发生形变。另外，蛭石是不可燃烧的矿物质，充满壳内空间后使空气量很少，因此，电容器不会发生爆炸。电容器整体为干式结构，不会发生渗漏和污染环境。
三、高压无功补偿装置
高压补偿同样是企业无功平衡的一个重要组成部分，很多企业，尤其是大中型企业存在很多高压负载，比如：高压电动机、变压器、电炉等。高压补偿的特点是：电压高、补偿容量大,是低压的几到几十倍之多。
根据实际的现场调查，发现企业中旧有的高压补偿装置，已经越来越不适应如今的用电生产要求了。这主要表现在：
(1)、分组数少，补偿时易发生严重的过补现象，不仅增加了线损，还导致电网电压升高。
(2)、不能良好地实现根据实时的无功功率进行跟踪投切，补偿精度差，实时性差，效果不甚理想。
(3)、大多为手动方式，人为因素较多，对无功功率情况掌握不好会导致投切效果差，甚至有时投入电容器还不如不投入。
针对这些现象，我们生产了专用于6-10KV电压等级的CETBB系列高压无功自动补偿装置。主要核心器件为：CEQK-1控制器、CEWB微机保护单元、CEMCS系列真空断路器等。
对于大多数旧有高压补偿装置，企业应该在适当的时机对其进行手动→自动的改造，使其在充分发挥自身利用价值的同时，改变投切机制，合理分配无功功率。对企业而言，同样是节能降损的重要课题。比如可以增加高压补偿控制器、专用微机保护单元、真空断路器、电抗器等关键元器件，对原有装置进行升级、改造。使得原有补偿装置补偿效果变好，可靠性提高，实时性增强。
高压补偿一般只做提高功率因数和稳定系统电压之用。由于补偿容量巨大，所以要避免与系统发生谐振之可能，使高压补偿更安全、更有效地为企业服务。
可见，,进行合理的无功补偿，选择高质量的器件，的确是一条投资小、见效快、能较大幅度地降低线损、提高设备利用率、改善电压质量、提高功率因数、为用户消除力率电费的有效途径。
电是国民经济中重要的能源,节能降损又是各行各业的大势所趋.真诚的希望我国无功补偿事业蓬勃发展,为企业和社会真正带来效益。

有用。
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。

无功补偿应集中补偿，不可就地补偿，与变频器并联使用。否则变频器产生的高次谐波对电容器充电，造成严重后果。或者变频器产生保护，不工作。

因为变频器的谐波较大，应使用具有抑制谐波功能的无功补偿，同时如果谐波已经在电网中造成了危害，应考虑加单调谐滤波或是有源滤波装置。