根据无功补偿原则，解决功率因数低的问题，结合环保能源公司用电质量的现状，提出无功补偿解决方案，总结无功补偿装置的设计选择、安装和注意事项。ANSVC无功补偿装置由自愈并联电容器、串联电抗器、切割开关、低压无功补偿控制器组成，可实时检测系统中的无功需求，提高功率因数，降低电费支出。
1.在交流电路中，有两种电源供给负载；一种是有功功率，另一种是无功功率。
有功功率：正常运行所需的电功率，即将电能转化为其他形式的能量（机械能、光能、热能）。
无功功率：抽象用于电路中电场与磁场的交换，并用于在电气设备中建立和维持磁场。它不是对外工作，而是转化为其他形式的能量。所有有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就无功功率。例如，40瓦的荧光灯不仅需要40瓦以上的有功功率（镇流器还需要消耗部分有功功率）来发光，还需要约80瓦的无功功率来建立镇流器线圈的交替磁场。被称为无功，因为它不对外做功。
Q:无功功率（Kvar），S:视在功率（KVA），P:有功功率（Kw），PF:功率因数
1.2低功率的不良影响：
1、降低发电机有功功率的输出
2.降低输电和变电设备的供电能力
3.增加线路损失和电能损失
4.功率因数下降，电费增加，成本增加
5.使电气设备得不到充分发挥
1.3并联电容器无功补偿原理：
如图1所示，如果并联电容器C与变压器或负载并联，则变压器或负载所需的全部或部分无功功率由并联电容器提供，即并联电容器发出的容性无功率可以补偿负载消耗的无功率。
如图2所示，当未连接电容C时，流过电感L的电流为IL,，流过电阻R的电流是IR,供电的电流是I1,I1=IR jIL,此时相位角为Φ1.功率因数为COSΦ1.并联电容C后，由于电容电流IC与电感电流IL方向相反，使电源供电电流通过I1减小为I2，I2=IR j（IL-IC），相角由Φ1减小到Φ2.功率因数由COSΦ1提高到COSΦ2。
在纯电容器无功补偿中，电容器本身的阻抗是容性的。随着谐波频率的增加，电容器的容抗会显著降低，使谐波被电容器放大，从而叠加在补偿电流上，显著增加电流的有效值。谐波电流放大导致谐波电压增加。一旦叠加到电容器的电压上，也会增加电压的有效值和峰值，导致电容器局部放电，无法熄灭，这也是电容器鼓包损坏的重要因素。谐波对大多数低压电力系统的电容柜影响很大。变频设备数量多，容量大。变频器前端没有进线电抗器，会产生谐振，导致电容器经常鼓包发热。
谐波抑制是通过将合理配置的电抗器串联在低压电力电容器中进行的。电容器的容抗值为1/ωC；在电路中串联对应的电抗器，该电抗器感抗为ωL，在一定频率下，电容器和电抗器会有一定的阻抗，从而实现谐波抑制。
电抗率的定义如下：LC在串联回路中，基波频率下的比值在基波频率下，即XL/XC,电抗率一般为6%、7%、12%.5%、14%，电抗系数对应的谐振频率如下表1所示。如果使用6%电抗器，谐振点频率为204Hz，远离5个谐波谐振点，但近4个谐波谐振点200Hz，例如，如果三相六脉冲设备，如果其中一个晶闸管损坏，就会变成相当于五脉冲设备，从而产生四次谐波。 如果使用7%189Hz，远离5个谐波谐振点，谐波分流流入少，能更好地保护电容器，7%电抗是常用的安全补偿方式。12.电抗器谐振点频率为141Hz，近3个谐振点150Hz，容易产生谐振，影响电容器的正常使用。14%电抗器谐振点频率为134Hz，远离3次谐振点150Hz，与12%电抗相比，14%电抗为12%.5%更安全可靠。7%电抗抑制5、7次以上谐波，14%电抗抑制3次以上谐波。
当电抗在无功补偿中进行谐波抑制时，电容器的容量不能按标称值进行补偿。考虑到电容器的耐压值，谐波抑制无功补偿在应用过程中会出现电容降低的问题。由于电网电压本身的波动以及电抗器与电容器串联后电容器端子间电压的升高，电抗率7%的无功补偿电容器的耐压值一般为480V；无功补偿电容器耐压值为525V。以在400V7%的电抗率电容额定电压为480V,额定补偿能力为50Kvar例如，额定补偿电流为60.1A，实际补偿电流计算为53.9A，由于电压差，电容会降低，装机容量50Kvar，实际容量只有37.5Kvar。
江苏某环保能源公司占地面积约16.6公顷，项目一期建设500吨焚烧线，2台18台MW生活垃圾焚烧能力为2000吨/天，年发电量为2000吨/天.72亿千瓦时以上。现在有许多新的2000套KVA变压器需要配备两个电容补偿柜，柜体尺寸宽1万*深1000*高2200，主要负公用电、照明等。
变压器容量为2000KVA，负荷率为0.8左右，估计电容柜装机容量为2套300Kvar，根据现场环境估计，谐波主要为3、5、7次谐波。谐波主要影响电容器的正常工作，容易发热和鼓包。电抗器的主要功能是抑制谐波进入电容器，从而保护电容，增加电容器使用寿命。电容配置方案根据机柜尺寸和设备尺寸确定，每个机柜安装40Kvar*6路和30Kvar*2路。
4.1 概述
ANSVC无功补偿装置适用于频率50Hz电压0.4KV的系统中，ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，可根据电网负载功率因数的变化控制电力电容器的切割进行补偿。其原理为：ANSVC低压无功率补偿装置通过低压无功率补偿装置通过CT通过无功补偿控制器计算采集电流和电压信号，计算出切割电容器的方案，通过切割开关控制各组电力电容器的切割。
图3 ANSVC无功补偿装置
4.2 ANBSMJ自愈并联电容器
ANBSMJ一系列自愈式低压并联电容器一般用于低压交流电力系统，校正工频低压电力系统设备的功率因数，并在当地或集中补偿无功率。电容器采用自愈式并联电容器击穿后自愈，工作状态损耗小。即使并联电容器损坏，也不会影响电网的正常使用。电容器分为圆形(如图4)和方形(如图5所示)，功能分为共补电容和分补电容(如图6所示)。
图4 圆形电容
图5 方形电容器
图6 共补电容器上的示例
4.3 ANCK串联电抗器
ANCK系列串联电抗器与ANBSMJ系列自愈式低压并联电容器主要用于改进0.4KV电力系统的功率因数，抑制电网的高谐波，减少电容器由谐波引起的过载，防止谐波过大，改善网络电压波形，适用于3、5、7、9次谐波负荷的无功补偿，提高供电质量和电网安全经济运行。ANCK铜或铝绕组分为共补电抗(如图7)和分补电抗(图8)。共补电抗器主要用于三相负载，分补电抗器主要用于单相负载，电抗率分为7%或14%。
图7 共补电抗
图8 分补电抗
4.4 AFK投切开关
AFK系列投切开关是低压无功补偿装置中，用于投切电容器的产品。其基本工作原理是在控制器发出投入或切除指令后，投切开关闭合或断开，将无功补偿支路与系统连接或中断，实现过零投切，投切过程无过压、电弧等现象，响应时间快，可频繁投切。投切开关分为复合开关（如图9）和晶闸管开关（如图10）。
图9 复合开关图
图10 晶闸管开关
4.5 ARC控制器
ARC功率因数补偿控制器采用高性能MCU为核心，配以高精度的电量专用芯片，是以功率因数为取样物理量的补偿器，改控制器能可靠地运行在大谐波、非正弦电流、强干扰等任何恶劣电网环境下。自适应功能保证了电力电容的使用安全，有效实现了电容补偿柜的自动稳定投切，有效改善电网的功率因数，是低压配电系统补偿无功功率的理想控制器。
产品的主要特点：缺相保护、过温保护、过压欠压保护、电压电流谐波保护、多种编码投切、补偿方式多样化。
ARC控制器外形尺寸（mm）：144*144，开孔尺寸（mm）：138*138
图11 控制器外形
图12控制器尺寸
4.6 技术参数
4.7 接线方式
ANSVC无功补偿装置可满足该环保能源项目中无功补偿的需求，提高电能质量，可以降低电网损耗和用电成本，能保障电力系统的安全用电、连续供电和经济运行。ANSVC无功补偿装置在运行中安全可靠，保护功能齐全，通过RS485与后台配合使用，能够更加方便快捷地检测电网系统，减少人力资源的投入。
[1]企业微电网设计与应用手册.2020.6
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