商業(yè)大樓和高層住宅配電中，現(xiàn)代電力電子設(shè)備（可調(diào)速馬達，空調(diào)，在線UPS，開關(guān)電源，彩電，激光打印機等）為非線性負荷，雖然負荷沖擊性小，但所產(chǎn)生的諧波電流非常嚴重。

　?。ㄋ模?電弧爐

　　電弧爐作為非線性及沖擊負荷接入電網(wǎng)。導(dǎo)致電網(wǎng)嚴重三相不平衡，產(chǎn)生負序電流；產(chǎn)生高次諧波，普遍存在偶次諧波與奇次諧波共存的狀況，使電壓畸變更趨復(fù)雜化；存在嚴重的電壓閃變；功率因數(shù)低。

　?。ㄎ澹?中頻爐

　　中頻爐在工作時所產(chǎn)生的奇次諧波電流嚴重。

　　電力系統(tǒng)中，隨著空調(diào)、電動機、行車、電焊機等感性負載的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)的供配電設(shè)備中經(jīng)常流動著大量的感性無功電流。這些無功電流占用大量的供配電設(shè)備容量，增加線路電流，增加線路電損，影響電能質(zhì)量， 降低電器設(shè)備的使用壽命，制約企業(yè)生產(chǎn)率的提高，同時企業(yè)還可能因為電能質(zhì)量未達標(biāo)而承受線損及電力部門罰款等經(jīng)濟損失。低壓無功功率補償裝置在解決此類問題中應(yīng)運而生。目前，這些無功功率補償裝置已廣泛應(yīng)用于低壓配電房、 箱式變電站、變壓器出線箱等配電系統(tǒng)中。 而在這些應(yīng)用過程中，各種用法接線方式應(yīng)運而生， 而各種接線方式又各有千秋。 從傳統(tǒng)的無功功率表手動投切到無功功率自動補償裝置， 從傳統(tǒng)的接觸器投切到大功率可控硅零觸發(fā)再到機電一體化復(fù)合開關(guān)等。 人們在探討新的， 更加經(jīng)濟安全可靠的無功功率補償裝置。

　　傳統(tǒng)補償接線方式

　　在電力系統(tǒng)應(yīng)用中， 最傳統(tǒng)的低壓電容無功功率補償裝置為： 刀開關(guān) + 熔斷器 + 接觸器 + 熱偶繼電器 + 低壓電容器或低壓電容器串聯(lián)低壓電抗器。 在無功功率自動控制儀沒有開發(fā)以前， 電容器柜加裝無功功率表， 值班人員根據(jù)無功功率表的讀數(shù)手動投切以改善電網(wǎng)功率因數(shù)。 隨著無功功率智能控制儀的廣泛應(yīng)用， 電容器組能夠?qū)崿F(xiàn)自動投切， 智能化控制。

　　這種傳統(tǒng)的低壓無功功率補償裝置接線方式的最大優(yōu)點是經(jīng)濟實惠， 投資小， 見效快。 運行安全可靠， 元器件普通、 維護方便。 現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種低壓配電系統(tǒng)中， 目前這種接線方式仍是那些負載單純對電力系統(tǒng)要求不高的普通企事業(yè)單位、 居民小區(qū)、 商場、 學(xué)校、 農(nóng)村配電等用戶的首選方案。

　　但這種接線方式容易出現(xiàn)的問題是頻繁投切時切換電容接觸器燒壞。 因為負載在時刻發(fā)生變化， 無功功率因數(shù)也在發(fā)生變化， 無功功率智能控制器會根據(jù)功率因數(shù)地變化投切電容器組， 電容器組的容量一般都在 10-30Kar 之間， 很多情況下電容器組投入以后都會補過， 無功功率智能控制器又會根據(jù)功率因數(shù)切斷電容器組， 而切斷以后功率因數(shù)又不夠， 所以就會出現(xiàn)頻繁投切。 而電容器切換時一般電流都在 20A 以上， 切換用接觸器的機械式觸電很容易燒壞。

　　這種接線方式容易出現(xiàn)的另一個問題是熔斷器熔斷， 由于本方案的過流采用熔絲保護， 而合閘引起的涌流、 分閘引起的過電壓有時會出現(xiàn)三相熔絲中的單相或多相熔斷現(xiàn)象。 對運行中的電容器組來說熔絲熔斷會引起計量不準(zhǔn)， 電容器組故障等現(xiàn)象。

　　采用無觸點電子開關(guān)補償接線方式

　　在大型軋鋼、 冶煉、 化工等重工業(yè)企業(yè)中， 大型設(shè)備對電網(wǎng)的沖擊和污染非常大， 同時諧波大， 這樣對電容器補償裝置的要求就相對來說比較高， 傳統(tǒng)的接線方式故障率高， 維護麻煩成本高切換用接觸器容易燒壞。 為解決以上問題， 采用無觸點電子開關(guān)來代替普通接觸器。 所謂無觸點電子開關(guān)就是采用大功率可控硅元件來投切電容器組， 當(dāng)無功功率因數(shù)偏低是， 低壓智能控制器輸出低電壓觸發(fā)信號， 電流過零時導(dǎo)通可控硅， 起到切換電容器組的目的。

　　這種接線方式和傳統(tǒng)的切換接觸器相比最大的優(yōu)點是，響應(yīng)時間快 同時無觸點頻繁切換時不會產(chǎn)生火花 不會燒壞觸點 模塊化的產(chǎn)品 運行維護方便 占用空間小 由于是過零觸發(fā)和過零開斷不會產(chǎn)生過電流和過電壓， 大大的減少了對設(shè)備的沖擊， 增長了設(shè)備的使用壽命。 在接線方式中， 能同時實現(xiàn)單相補償和三相補償相結(jié)合的方式， 使補償精度更加精確同時消除三相功率因數(shù)不平衡產(chǎn)生的影響。 使補償方案更加靈活多變。

　　但這種無觸點可控硅開關(guān)最大的缺點是：

　　1） 成本高， 是采用接觸器投切的補償柜貴 70%～90% ；

　　2） 可控硅開關(guān)電路運行時有較大的壓降， 運行中的電能損耗和發(fā)熱問題不可忽視。 以 BSMJ0.4-30-3 并聯(lián)自愈式電容器為例， 基額定電流為 43.3A， 目前做得最好的可控硅并關(guān)的電壓降也只能為 1V ， 如果是 3 個可控硅開關(guān)電路運行時， 損耗的功率為： P=3×1×43.3=129.9W， 如補償柜的無功功率為 300kvar 則全投入時， 可控硅的功率損耗為 P =129.9×10=1299.W ， 以每天平均 10 小時計， 日耗電量達 12.99kw h， 年耗量約為 4741kwh。 有功消耗的發(fā)熱量還會增加整個補償裝置的溫升， 必須采用相應(yīng)的散熱降溫的措施， 如采用接觸器基本上不消耗有功；

　　3） 可控硅電路本身也是諧波源， 大量的應(yīng)用會對低壓電網(wǎng)的波形不利。

　　采用機電一體化復(fù)合開關(guān)補償接線方式

　　這種機電一體化復(fù)合開關(guān)采用集交流接觸器和固態(tài)繼電器（SSR）二者優(yōu)點于一身的機電一體化復(fù)合開關(guān)作為電容器的投切開關(guān)。 此種復(fù)合開關(guān)采用交流接觸器和固態(tài)繼電器并接的方式， 作為電容器投切的執(zhí)行元件， 將電容器投切和運行的不同特性， 分為暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)兩個過程， 在電容器投切瞬間的暫態(tài)過程中采用固態(tài)繼電器， 在電容器投入后和切除前的穩(wěn)態(tài)過程中采用交流接觸器。

　　這種機電一體化復(fù)合開關(guān)的優(yōu)點是當(dāng)電容器投切瞬間的暫態(tài)過程中采用固態(tài)繼電器， 固態(tài)繼電器過零投切涌流小， 無過電壓， 不會產(chǎn)生火花， 不會燒壞結(jié)點。 而在運行的穩(wěn)態(tài)過程中切換到接觸器導(dǎo)通， 接觸器主觸點導(dǎo)通容量大、 無功耗、 無發(fā)熱。 同時具有壽命長， 功耗小、 結(jié)構(gòu)簡單， 安裝方便， 故障率低等優(yōu)點， 采用此種開關(guān)投切電容器， 克服了純晶閘管電子開關(guān)長期承載電容器電流時， 功耗大， 發(fā)熱高的缺點，可完全取代可控硅無觸點電子開關(guān)。 但相對于傳統(tǒng)的接線補償方式來說， 采用機電一體化復(fù)合開關(guān)補償接線方式的成本大約提高了 40%左右， 元器件不常見更換不方便。

　　但這種機電一體化復(fù)合開關(guān)的設(shè)計必須達到以下幾點要求， 否則非但不起作用， 反而會給裝置的運行帶來不便。

　　1） 固體繼電器和接觸器的動作時序問題， 即必須保證固體繼電器檢查到電壓過零點投入以后接觸器觸電才閉合。

　　2） 開關(guān)在平時閉合工作時必須保證固體繼電器的維持電流足夠大而不致使固體繼電器關(guān)斷。

　　3） 當(dāng)設(shè)備的電源突然斷電時要有后備電源或采取相應(yīng)的措施使固體繼電器能正常工作已保證能按正常的時序切除電容器組。