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【摘 要】本文介绍了动态无功补偿装置产生的组成、技术特点，及应用情况。动态无功补偿装置通过实时监测，实时计算和判断、并输出投切信号，动态控制负载，以提高电源供电质量。动态无功补偿装置是无功补偿领域中重要技术革新，文中提到的一些认识和见解仅供同行们参考。
【关键词】动态无功补偿装置；智能控制器；半导体电子开关；电容器
0.前言
多年来，我公司为适应一些新兴行业的发展和供用电设计的需要，在原有静态无功补偿装置的基础上，开发并生产了动态无功补偿装置。这种装置是在配电网中无功补偿领域的一次重要技术革新。现将其主要内容分述如下。
1.动态无功补偿装置的产生
在输配电网和终端用电设备的使用中，一般都有两种性质的“能耗”，即消耗两种性质的功率：一为用电设备做“功”用的热能、机械能、电化学能等属于阻性负荷，叫“有功功率”，据此供电部门为用户装表收取电费；另一为电动机、变压器等设备的感应线圈因电能的传输而发生的磁场能耗，属于感性负荷，称“无功功率”。显而易见，电源端的功率因素和运行效率便降低了，甚至达到不能运行的地步，而且还严重影响了供电质量。因此，供电部门规定：用户发生的无功功率原则上自行解决。传统的解决办法是在用户端安装并联电容器，以产生一定的容性功率来补偿感性功率，按这种技术生产的设备称为无功补偿装置，也叫静态无功补偿装置。这种装置的主要结构原理是：用一种控制器通过手动或自动，使交流接触器投切电容器来实现补偿的目的。
动态无功补偿装置是随着一些新兴行业的兴起而开发出来的，其投切原理，是采用智能控制器通过在用户电源端的监测、取样元件不间断地采集到的变化参数经过快速计算和判断，实时输出信号，指令执行机构（半导体电子开关或复合开关）对电容器进行选择性投切，动态控制负载。
2.动态无功补偿装置的技术特点
动态补偿装置的技术特点：由于补偿对象的感性负荷瞬间波动大，比一般的工业负荷平均功率因素偏低很多，因此补偿装置的响应时间必须较短，投切比较频繁。为此其智能控制器采用一种“过零触发技术”，与之配套的执行机构也采用了可控硅的组件。由这些设备构成的补偿装置，具有一个很大的优点，在频繁投切电容器时，不但补偿响应快、而且无涌流、无操作过电压、无电弧重燃、无噪声，可以很少维修，相对于传统的静态补偿装置运行噪声大、有燃弧、维修工作量大等，则不可同日而语。
目前动态无功补偿装置技术已经在配电网系统中得到了广泛的应用，其使用场合有电焊机群、起重机群、车床群等，因这些设备在运行中，间断的瞬间功率因素特别低，最适合动态补偿了。而静态无功补偿装置使用场合和负荷则是一般性的企业、机关、学校、居民区。由于动态补偿装置具有上述优点，其使用范围已日益扩大，在一般的负荷中也已广泛采用。
3.动态无功补偿装置的组成
3.1智能控制器
当前动态无功补偿装置所采用的智能控制器，其生产厂家和型号较多，但其功能基本上是一样的，只是在投切方式上，或用编码技术，或用循环技术，或二者兼而有之。这种控制器，除标有一些基本技术参数和附有必要的可设定、调节的按钮外，还具有过电压、欠电压、断相、抗干扰等故障的保护功能。
3.2投切元件——半导体电子开关或复合开关
当前采用的投切元件有二种，一种为半导体电子开关，另一种为复合开关。前者是在主电路上用反并联晶闸管模块，加上其它电子组件构成触发电路、同步电路及控制电路共同组成一个组合元件。当智能控制器发出投切信号时，晶闸管导通或截止，从而投入或切除相应的电容器组。后者为复合开关，是由控制单元可控硅和磁保持继电器两部分并联组成，当投切的瞬间用过零触发技术控制可控硅的通断，而一旦导通后则断开可控硅，转由磁保持继电器继续通电。这种复合开关可以不用散热片而体积做得较小。
3.3保护元件——快速熔断器
在主电路上，为保护投切元件——晶闸管或可控硅，最理想匹配的保护元件是快速熔断器，但实际中也有用小型断路器来代替的。
3.4并联电容器
并联电容器是产生容性功率（电流）的元件，通常有三相和单相二种。装置电容器的总容量，是按总用电负荷的无功电流的最大可能值并且按无功补偿后的功率因素达到0.95以上确定的。为适应负荷变化，一般都将电容器分成若干组进行投切。单个电容器的额定容量常用的有5～40KVar，可根据设计需要选取和组合。为了适应电网运行电压的波动，其额定电压大都采用标称为415V或450V或415/450V。至于单相电容器，则常是在三相负荷很不平衡的状况下，需要分相补偿时才采用。
3.5其它
除上述主要元器件外，还有电源开关、放电装置和取样装置。电源开关主要是为动态无功补偿装置作为停电隔离用的，可用隔离刀闸，如要保护装置母排的短路，则宜用熔断器式开关。放电装置主要是为电容器在切断电压后，将残余电流（电容器上的电荷）给予一个电阻回路进行放电用的，常用阻值较大的“信号灯”（电容专用），还可兼作该路电容投入运行的指示。取样装置包括电流和电压二个参数，电流取样用电流互感器，安装在成套装置前面总电源进线端，电压取样则直接从本装置的母线上接出。
4.动态无功补偿装置的应用情况
正因为动态无功补偿装置具有上述优点，我省电力部门尤其是江门市供电局对这项新技术的推广应用更为积极。现在采用这种补偿装置的用户已越来越多，不但在新的用户供电系统设计、还是老企业改造，都在积极采用这种新技术。本厂生产动态无功补偿装置已有十多年了，每年都生产几十至上百台供给用户，在新建的商住楼、机关、学校等都得到了普遍的应用，几乎遍布本市的电力、机械、化工、医院、农村等各行各业。
从售后服务的调查来看，广大用户对动态补偿装置的使用评价都很好，比较满意，认为能达到预期的补偿效果。而且这种装置在运行中，几乎可以无人值班，维护工作量小，所以都乐于采用和推广。
5.结束语
动态无功补偿装置虽然开发推广的历程还比较短，但随着应用过程中技术不断改进和日益完善，已得到了用户的普遍欢迎。可以这样说，这项新技术的开发和应用是成熟的，可以继续推广和深入应用；但另一方面，也有一些新的问题和缺点。例如，本装置采用了半导体电子开关作为其投切元件，该元件在频繁投切的过程中，会产生一些高次谐波，这种谐波对电力系统会造成一定的污染，但污染的程度有多大，对系统的影响如何，如何治理等，目前有关部门尚无明确规定，可能还不足于影响电力运行吧；又如，这种装置的一次性投资比传统的静态补偿装置要高一些，其单价大约需要增加19%，但可从运行的管理费用和效率上得到回赠，最短一年就可收回所增加的成本。再如果由于动态补偿造成的电力污染，供电部门规定用户自己治理时，则其治理费用还会增加一些。
【关键词】动态无功补偿装置；智能控制器；半导体电子开关；电容器
0.前言
多年来，我公司为适应一些新兴行业的发展和供用电设计的需要，在原有静态无功补偿装置的基础上，开发并生产了动态无功补偿装置。这种装置是在配电网中无功补偿领域的一次重要技术革新。现将其主要内容分述如下。
1.动态无功补偿装置的产生
在输配电网和终端用电设备的使用中，一般都有两种性质的“能耗”，即消耗两种性质的功率：一为用电设备做“功”用的热能、机械能、电化学能等属于阻性负荷，叫“有功功率”，据此供电部门为用户装表收取电费；另一为电动机、变压器等设备的感应线圈因电能的传输而发生的磁场能耗，属于感性负荷，称“无功功率”。显而易见，电源端的功率因素和运行效率便降低了，甚至达到不能运行的地步，而且还严重影响了供电质量。因此，供电部门规定：用户发生的无功功率原则上自行解决。传统的解决办法是在用户端安装并联电容器，以产生一定的容性功率来补偿感性功率，按这种技术生产的设备称为无功补偿装置，也叫静态无功补偿装置。这种装置的主要结构原理是：用一种控制器通过手动或自动，使交流接触器投切电容器来实现补偿的目的。
动态无功补偿装置是随着一些新兴行业的兴起而开发出来的，其投切原理，是采用智能控制器通过在用户电源端的监测、取样元件不间断地采集到的变化参数经过快速计算和判断，实时输出信号，指令执行机构（半导体电子开关或复合开关）对电容器进行选择性投切，动态控制负载。
2.动态无功补偿装置的技术特点
动态补偿装置的技术特点：由于补偿对象的感性负荷瞬间波动大，比一般的工业负荷平均功率因素偏低很多，因此补偿装置的响应时间必须较短，投切比较频繁。为此其智能控制器采用一种“过零触发技术”，与之配套的执行机构也采用了可控硅的组件。由这些设备构成的补偿装置，具有一个很大的优点，在频繁投切电容器时，不但补偿响应快、而且无涌流、无操作过电压、无电弧重燃、无噪声，可以很少维修，相对于传统的静态补偿装置运行噪声大、有燃弧、维修工作量大等，则不可同日而语。
目前动态无功补偿装置技术已经在配电网系统中得到了广泛的应用，其使用场合有电焊机群、起重机群、车床群等，因这些设备在运行中，间断的瞬间功率因素特别低，最适合动态补偿了。而静态无功补偿装置使用场合和负荷则是一般性的企业、机关、学校、居民区。由于动态补偿装置具有上述优点，其使用范围已日益扩大，在一般的负荷中也已广泛采用。
3.动态无功补偿装置的组成
3.1智能控制器
当前动态无功补偿装置所采用的智能控制器，其生产厂家和型号较多，但其功能基本上是一样的，只是在投切方式上，或用编码技术，或用循环技术，或二者兼而有之。这种控制器，除标有一些基本技术参数和附有必要的可设定、调节的按钮外，还具有过电压、欠电压、断相、抗干扰等故障的保护功能。
3.2投切元件——半导体电子开关或复合开关
当前采用的投切元件有二种，一种为半导体电子开关，另一种为复合开关。前者是在主电路上用反并联晶闸管模块，加上其它电子组件构成触发电路、同步电路及控制电路共同组成一个组合元件。当智能控制器发出投切信号时，晶闸管导通或截止，从而投入或切除相应的电容器组。后者为复合开关，是由控制单元可控硅和磁保持继电器两部分并联组成，当投切的瞬间用过零触发技术控制可控硅的通断，而一旦导通后则断开可控硅，转由磁保持继电器继续通电。这种复合开关可以不用散热片而体积做得较小。
3.3保护元件——快速熔断器
在主电路上，为保护投切元件——晶闸管或可控硅，最理想匹配的保护元件是快速熔断器，但实际中也有用小型断路器来代替的。
3.4并联电容器
并联电容器是产生容性功率（电流）的元件，通常有三相和单相二种。装置电容器的总容量，是按总用电负荷的无功电流的最大可能值并且按无功补偿后的功率因素达到0.95以上确定的。为适应负荷变化，一般都将电容器分成若干组进行投切。单个电容器的额定容量常用的有5～40KVar，可根据设计需要选取和组合。为了适应电网运行电压的波动，其额定电压大都采用标称为415V或450V或415/450V。至于单相电容器，则常是在三相负荷很不平衡的状况下，需要分相补偿时才采用。
3.5其它
除上述主要元器件外，还有电源开关、放电装置和取样装置。电源开关主要是为动态无功补偿装置作为停电隔离用的，可用隔离刀闸，如要保护装置母排的短路，则宜用熔断器式开关。放电装置主要是为电容器在切断电压后，将残余电流（电容器上的电荷）给予一个电阻回路进行放电用的，常用阻值较大的“信号灯”（电容专用），还可兼作该路电容投入运行的指示。取样装置包括电流和电压二个参数，电流取样用电流互感器，安装在成套装置前面总电源进线端，电压取样则直接从本装置的母线上接出。
4.动态无功补偿装置的应用情况
正因为动态无功补偿装置具有上述优点，我省电力部门尤其是江门市供电局对这项新技术的推广应用更为积极。现在采用这种补偿装置的用户已越来越多，不但在新的用户供电系统设计、还是老企业改造，都在积极采用这种新技术。本厂生产动态无功补偿装置已有十多年了，每年都生产几十至上百台供给用户，在新建的商住楼、机关、学校等都得到了普遍的应用，几乎遍布本市的电力、机械、化工、医院、农村等各行各业。
从售后服务的调查来看，广大用户对动态补偿装置的使用评价都很好，比较满意，认为能达到预期的补偿效果。而且这种装置在运行中，几乎可以无人值班，维护工作量小，所以都乐于采用和推广。
5.结束语
动态无功补偿装置虽然开发推广的历程还比较短，但随着应用过程中技术不断改进和日益完善，已得到了用户的普遍欢迎。可以这样说，这项新技术的开发和应用是成熟的，可以继续推广和深入应用；但另一方面，也有一些新的问题和缺点。例如，本装置采用了半导体电子开关作为其投切元件，该元件在频繁投切的过程中，会产生一些高次谐波，这种谐波对电力系统会造成一定的污染，但污染的程度有多大，对系统的影响如何，如何治理等，目前有关部门尚无明确规定，可能还不足于影响电力运行吧；又如，这种装置的一次性投资比传统的静态补偿装置要高一些，其单价大约需要增加19%，但可从运行的管理费用和效率上得到回赠，最短一年就可收回所增加的成本。再如果由于动态补偿造成的电力污染，供电部门规定用户自己治理时，则其治理费用还会增加一些。