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什么是“无功补偿”
官方定义：无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。
即当电力系统负载中存在感性负载（如电感器、电动机），会导致功率因数低下，即系统中存在较多的无功功率。功率因数作为电力系统的重要技术数据，功率因数越低说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，这也就意味着设备的利用率在降低。
但在电气设备中，无功功率并不是无用功率，其用于建立和维持磁场，为设备的正常运行提供必要的环境。可以说，没有无功功率，电动机无法转动，变压器也无法变压，整个电路系统将陷入瘫痪。
简言之，为了提高功率因数并减少无功功率的影响，我们需要进行“无功补偿”。
为什么要进行“无功补偿”
随着电力需求的不断增加，电力系统面临着更高的负荷和不稳定的电能使用情况。系统中众多的无功负载，尤其是感性无功负载，其所吸收的无功功率是由发电厂提供的，也就是说发电机在工作时就会向系统释放有功电能，同时对感性负载提供相应的无功电能。发电机运行时，如果没有无功输出就会对发电系统造成破坏性的影响。
当系统中无功功率需求增大时，如果不人为地安装无功补偿装置，发电厂要通过调相的方式来加大无功功率输出，由于发电机的容量是有限的，那么就势必要减少有功功率的输出量，这样不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。
在交流供电系统中，无功的存在对能量的传输和交换有着巨大意义，无功补偿可保证无功功率的供给，以满足用户对无功功率的需要，使得用电设备在额定电压下高效、安全、稳定工作。
“无功补偿”基本原理
一般在系统中所说的无功负载大部分是感性无功负载，把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当感性无功负载吸收能量时，容性负载释放能量，而感性负载释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在容性负载和感性负载之间交换，这样容性负载所吸收的无功功率可以从容性负荷装置输出的无功功率中得到补偿，无功功率就地平衡掉，以降低线路损失，提高带载能力，降低电压损失及缓解发电厂的供电压力，这就是无功补偿的基本原理。
无功补偿的补偿形式
1）个别补偿：个别补偿就是对单台用电设备所需的无功就近补偿的办法，把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路，用同一台开关控制，同时投运或断开。这种补偿方法的效果最好，电容器靠近用电设备，就地平衡无功电流，可避免无负荷时的过补偿，使供电质量得到保证。这种补偿方式常用于高低压电动机等用电设备。但这种补偿方式在用户设备非连续运转时，电容器利用率低，不能充分发挥其补偿效益。 2）分散补偿：分散补偿是将电容器分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上，它可与根据系统负荷的变化投入或切除电容器组，补偿效果也比较好。但造价相对较高。
3）集中补偿：集中补偿是所电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上。这种补偿方式安装简单，运行可靠，但补偿效果较前两种补偿方式差，造价也相对较高。
无功补偿的优点
1、根据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。
2、采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，是节电工作的一项重要措施。
3、无功补偿，它就是借助于无功补偿设备提花必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量，稳定设备运行。
4、减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约20%-30%左右，使用电容提高功率因数后，总电波降低，可降低供电流与用电端的电力损失。
5、改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降，于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。
6、延长设备寿命，改善功率因数后线路总电流减少，使接近中已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，因此可以降低温升增加寿命（温度每降低10摄氏度，寿命可延长1倍）。
7、最终满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因为功率因数过低而产生的罚款。
8、无功补偿可以改善电能质量、降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力、无功补偿减少用户电费支出，是一项投资少、收效快的节能措施。
9、无功补偿技术对和电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。
低压无功补偿VS高压无功补偿
低压无功补偿，是指在电力系统中，针对低压侧（通常为380V或400V）进行无功功率的补偿。
特别适用于冶金冶炼、轮胎制造、水泥制品、塑料包装、轧钢扎铜、煤矿开采等行业中谐波电流大、功率因数低的各种场合。
高压无功补偿则是指在电力系统中，针对高压侧（如6kV、10kV、35kV及以上）进行无功功率的补偿。
它主要应用于变电站、大型工矿企业等在低谐波环境下一切需要无功补偿的低压场所。
如何选择高低压无功补偿设备？
选择低压无功补偿还是高压无功补偿，主要取决于具体的电网结构、负荷特性及经济效益等因素。
一般来说，对于负荷较为分散、容量较小的低压配电系统，推荐采用低压无功补偿；而对于负荷集中、容量较大、对电网稳定性要求较高的高压配电系统，则更适合采用高压无功补偿。
无功补偿方案比较
类型
TSC（电容）
SVG+TSC（电容）
SVG静止无功发生器
补偿效果
PF≥0.9
PF≥0.95
PF≥0.99
补偿无功类型
感性
感性 ~ 部分容性
感性 ~ 容性
无功功率控制
有极
无极
无极
晌应时间
20ms
20ms
10ms
三相平衡能力
无
有
有
补偿范国
0 ~ 1
-X ~ 1
-1 ~ 1
价格
低
中等
高
设备占地
大
中等
小
(1)有级无极：传统的电容无功补偿装置基本上采用的是3-10级的有级补偿，每增减一级就是几十千乏，不能实现精确的补偿。SVG可以从0.1千乏开始进行无极补偿，完全实现了精确补偿。
(2)补偿方式：采用传统的电容无功补偿装置进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.9左右。SVG采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.95以上。
(3)补偿时间：采用传统的电容无功补偿装置进行无功补偿，完成一次补偿最快也要200毫秒的时间，SVG在1-20毫秒的时间就可以完成一次补偿。无功补偿需要在瞬间完成，如果补偿的时间过长会造成该要无功的时候没有，不该要无功的时候反而来了的不良状况。
(4)谐波滤除：传统的电容无功补偿装置采用的是电容电抗式，可以滤除某次的谐波，谐波滤除率一般在60%以下，但是会放大其他次谐波；SVG不产生谐波更不会放大谐波，并且可以滤除2-13次谐波，谐波滤波率大于95%。
(5)使用寿命：传统的电容无功补偿装置一般采用接触器或可控硅控制，使用寿命较短，一般在一到三年左右，自身损耗大而且要经常进行维护。SVG使用寿命在十年以上，自身损耗极小且基本上免维护。
SVG静止无功发生器工作原理
SVG静止无功发生器通过实时采集负载电流和电压信号后，控制器快速分析出无功分量，发出驱动信号给 IGBT 变换器，通过对 IGBT变换器的控制，可以调节IGBT变换器的输出电压，进而调节电抗器上的电流，使 SVG发出满足需求的无功电流，实现实时无功补偿的目的。
SVG静止无功发生器功能特点
▶连续、动态的补偿无功功率
装置既能补偿感性无功，又能补偿容性无功，克服了投切式电容器不能动态补偿且补偿容量受接入电压影响的弱点，更好的达到了降低损耗、节约能源的目的。
▶滤除电流谐波
装置具备一定的谐波滤除能力，在提供动态无功功率的同时，剩余的容量可以有效抑制负荷电流中的2～13次谐波，起到清洁电力能源、治理电力污染的作用。
▶减少电压跌落
对电网变化响应速度快，可 50us 响应负荷变化。可完全解决大型冲击性负载设备频繁启动所造成的电压跌落，可有效减少因为外电网故障所造成的电压跌落。
▶补偿负荷三相平衡
将三相功率重新分配，从而使得补偿后的负荷呈现对称平衡负荷特性，减少中性电流，降低损耗，避免因三相不平衡而可能引起的事故。
光伏电站为什么要进行“无功补偿”
国家电力部门规定：凡是安装有低压变压器地方及大型用电设备旁边都应该配备无功补偿装置，特别是那些功率因数较低的工矿、企业、居民区必须安装。例如大型异步电机、变压器、电焊机、冲床、车床群、空压机、压力机、吊车、冶炼、轧钢、轧铝、大型交换机、电灌设备、电气机车等尤其需要。
除了国家部门的有关规定，无功补偿装置在光伏电站中发挥着极其重要的作用。众所周知，光伏电站使用太阳能电池板将太阳能转化为电能。当这些电站与电网连接时，它们会产生一些电力质量问题，其中之一就是无功功率的问题，无功补偿装置便起了作用。
“无功补偿”在光伏电站中的应用
近年来，在国家的多重政策支持下，光伏发电装机容量迅速增长，然而，光伏电站接入电网系统时造成的系统电压波动、谐波增大等系列问题也亟待解决。为满足系统对光伏电站接入的要求，合理配置无功补偿装置必不可少，目前大多数光伏电站应用的有SVC、SVG无功补偿装置。
由于SVG这种无功补偿调节装置对电压控制能力平滑、响应时间短、谐波特性好，即使在欠电压的情况下，补偿能力也很强，能很好地改善光伏电站的性能，保障电能的量，提高电网稳定性。 但是，分布式光伏电站接入用户配电网后引起功率因数异常的原因有很多，我们需要考虑技术、经济等多方面因素进行分析，尝试找到最合适的无功补偿方案。 无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，对节约电能、提高运行质量都具有非常重要的意义，未来它将成为光伏电站的标配！
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