要約：主にコンデンサの無効補償の作用を紹介し、低圧並列コンデンサの無効補償の種類、容量補償容量の確定及び補償制御の選択に対して簡単な分析を行った。

キーワード：低圧並列コンデンサ、無効補償、テクノロジー経済性

0はじめに

無効補償は現段階で電力系統のバランスを維持する主要な要素である。送電、配電システムにおいて、無効補償は感電性設備の正常運転*の条件であり、電圧品質と給電作業の正常運行を保証する常用手段でもある。電力システムの無効バランスを最適化し、その負荷の力率を高めることにより、変圧器と線路中の有効電力損失とその他の部分の電力損失を効果的に低減し、電力品質を高め、それにより電力システムの正常な運行と各業界の生産発展を保障することができる。

1無効補償の役割

1.1変化、配電設備の利用率を高め、投資支出を下げることに有利である

低力率の負荷を無効補償し、並列コンデンサに接続し、無効電流が補償される場合、負荷電流はそれに応じて減少される。

変配電装置において、力率の増加による減少容量（kVA）は、式（1）で表すことができる：

式中、cosφ1は前負荷を補償する力率である、cosφ1は後負荷を補償する力率である、△Sは減少した設備容量であり、Pは負荷の有効電力である。

補償前、1000 kW負荷容量の力率は0.7であり、式（1）を用いて計算すると、補償力率数値が0.95に達した時、その対応する負荷送電の変配電設備容量の削減値は376 kVAに達した。つまり、新築プロジェクトでは、変配電設備の容量を元の定格容量より376 kVA削減することができ、それによって基本的な電気料金の支出を削減することができ、新築プロジェクトの全体投資費用も削減され、非常に明らかな経済効果がある。

1.2電力網における電力損失の低減

負荷の力率が1からcosφに低下すると、電力網における電力損失の増加率は約：

1.3回線電圧降下の低減に有利

回線中の電流伝送は力率の向上に伴って小さくなり、それによってシステム中の回線電圧の損失が減少し、回線端の電気エネルギー品質の改善にも非常に有益である。

1.4力率を高め、消費電力費用を削減する

国家水利電力部、国家物価局が1983年に公布した「力率調整電気料金方法」は3種類の電力の因数基準値を明確に規定し、それを根拠に電気料金コストも削減した。

2低圧並列コンデンサの無効補償の分類

低圧並列コンデンサの無効補償は、集中補償、個別補償、パケット補償の3つの方式に分けられる：（1）集中補償。移相変圧器を降圧変電所または地方変電所の母線に直接接続する。この補償方式はコンデンサの利用率が高く、電力系統と変電所主変圧器の無効負荷も減少し、給電ラインの無効負荷も同様に低下する。しかし、低圧電力網にとって集中補償法はその無効負荷を低減することはできない。（2）個別補償。個別補償方式は電圧ネットワークによく見られ、そのコンデンサは電気機器に直接接続されている。個別補償方式による無効補償が良い。個別補償により、高圧線路と変圧器の無効電流が減少し、低圧幹線とその分岐線の無効電流も同時に減少し、これは線路と変圧器の有効損失制御の面で大きな改善である。しかし、個別補償方式を採用する場合、コンデンサへの投資が過大であり、コンデンサ利用率が高くないことが欠点である。そのため、個別補償方式には一定の限界があり、大容量の電気機器や必要な無効補償が大きい負荷に対して高い使用価値を持つことが多いと同時に、長距離給電線の電気機器にも適している。（3）パケット補償。パケット補償方式は、移相コンデンサを職場配電室の母線に直接接続する。個別補償方式と比較して、パケット補償によるキャパシタの利用率は高い。高圧給電線路と変圧器にとって、パケット補償はその無効負荷を効果的に低減することができ、また負荷変動を根拠にコンデンサ群に投入または切除を実施することができる。しかし、パケット補償の設置作業は煩雑であり、分岐線における無効電流を減らすこともできない。

3無効電力補償に注意すべき技術的問題

3.1湧流防止

コンデンサを投入する過程では、大きな湧流が伴うことが多い。IEC出版物831のコンデンサ編におけるコンデンサ投入サージの計算式（2）は以下の通りである：

式中、Isはコンデンサ投入時のサージ（A）、Inはコンデンサ定格電流（A）、MSはコンデンサを取り付ける際の短絡電力（MVA）であり、Qはコンデンサ容量（Mvar）である。

この場合、低圧コンデンサ回路では、（1）リアクトルを直列接続する、（2）投切コンデンサの容量を高める、（3）コンデンサのカットに特化した接触器を使用する。

3.2システムの高調波発生の影響を防止する

キャパシタ回路はLC回路として、特定の高調波に共振する現象を発生しやすく、それによって高調波を増幅し、電流が増加し、電圧も同様に上昇する。このような現象を解決するには、共振現象の発生を回避するために、一定のインピーダンス値のリアクトルを直列に接続することが考えられる。ここでリアクトルの百分率をアルファベットKとし、電力網の中で、5次高調波が高く、3次高調波がやや低い場合、K値は4.5%をとるべきである。3次高調波が高すぎると、K値は12%、高調波が高くない場合、K値は0.5%をとるのが好ましい。

3.3自励状況の発生防止

コンデンサを使用してモータの無効電力をその場で補償する過程で、コンデンサはモータと直接並列に接続され、電源が切断されると、慣性作用のためにモータはしばらく運転を続け、その時コンデンサの放電電流は励磁電流となる。無効補償のためのコンデンサ容量が大きすぎると、モータ磁界は自己励起され、さらに電圧が発生します。つまり、モータは発電の動作状態にあります。したがって、無効補償の過程では、コンデンサの補償容量はモータの空荷容量よりも低くなければならず、通常は空荷容量の0.9倍を取る。計算式（3）は次のとおりです。

式中、Qcは補償コンデンサ容量である、Uはシステム電圧、Ioはエンジンアイドル電流である。

4容量補償制御の選択及び補償容量の決定

電力システムの中には、一部の末端変電所は送電線が長すぎ、負荷が大きすぎ、電圧も明らかに低く、電力使用設備の正常な運転に大きな影響を与えている。電力部門は電力供給の質を改善するために、通常、一部の回線や変電所内にコンデンサ群を増設し、末端電圧を高め、平衡電圧の目的を達成する。

4.1コンデンサ群の投切方式

コンデンサの投げ切り方式は手動投げ切りと自動投げ切りの2種類がある。手動投入は低圧無力と長年安定した高圧コンデンサ群を補償するのに適している、オートカットは、過剰補償を回避し、軽負荷状態で電圧が高すぎ、設備の損傷を起こしやすい場合に適しています。高圧補償効果が低圧補償効果と同じであれば、低圧自動補償装置を優先する。

4.2コンデンサ補償容量の決定

キャパシタ補償容量を決定する前に、まず負荷計算を行い、無効電力Qと有効電力Pを決定し、補償する必要がある力率はcosφ2で、補償する前の自然力率はcosφ1で、補償キャパシタ容量は：

コンデンサの無効補償容量を確定する際、同時に以下の3点を保証しなければならない：（1）軽負荷状態で、無駄な仕事をして電力損失が増加し、資源の浪費を招かないように、過度な補償現象を避けなければならない。（2）力率の変化は、キロワット当たりの補償容量損失の減少の作用に反比例する。すなわち力率が高いほど損失減少の作用は顕著ではなく、合理的に補償された力率値は0.95であると考えられている。（3）励磁電流はその場でコンデンサ容量を補償する主な選択パラメータであり、コンデンサ容量を選択する必要条件はコンデンサによる自励現象ではないか、ここでは式（3）を用いて計算することができる。

5アンコールAZC/AZCLスマート電力容器製品紹介

5.1概要

AZCシリーズインテリジェントコンデンサは0.4 KV、50 Hz低圧配電省エネ、線損低減、力率と電気エネルギー品質を向上させる次世代の無効補償装置である。それはインテリジェント制御ユニット、サイリスタ複合スイッチ回路、線路保護ユニット、2台の共補または1台の分補低圧電力電気容器から構成されている。従来のヒューズ、複合スイッチまたは機械式接触器、熱リレー、低圧電力電気容器、ランプなどのフィンガがキャビネット内とキャビネット面に導線で接続されて構成されている自動無効補償装置の代わりに。伝統的な無効補償装置の体積が大きく、重い構造モデルを変更し、それによって新世代の低圧無効補償装置に補償効果がより良く、体積がより小さく、消費電力がより低く、価格がより安く、コストをより多く節約し、使用がより柔軟で、メンテナンスがより便利で、使用寿命がより長く、信頼性がより高い特徴は、現代電力網の無効補償に対するより高い要求に適応した。

AZCシリーズインテリジェントコンデンサはカスタムセグメント式LCD液晶ディスプレイを採用し、三相母線電圧、三相母線電流、三相力率、周波数、コンデンサ路数及び投切状態、有効電力、無効電力、高調波電圧総歪率、コンデンサ温度をリアルタイムで表示することができる。

AZCに基づいて、AZCLシリーズ知能集積式電力容量補償装置は適切なリアクタンス率（7%が5/7以上の高調波環境に適用され、14&3/5/7以上の高調波環境に適用される）のリアクタンスを直列接続し、高調波を効果的に抵抗し、共振増幅高調波を回避し、キャパシタキャビネット自体の寿命を保護することができる。

5.2用途

病院類、商業センター、データセンター、インバータ業界、光起電力業界、港/油田類、化学工業/製錬類。..

5.3アンコールAZC/AZCLシリーズインテリジェントコンデンサの選定

AZCインテリジェント電力容量補償装置

AZCLインテリジェント統合型電力容量補償装置

6結語

無効補償は効率的に力率を高めることができる省エネ措置であり、効果が速く、投資が少ないという特徴がある。並列補償コンデンサの動作原理は簡単で、操作が便利で、運転の経済効果が高く、しかも電圧合格率と力率の合理性を保証するためにグループ化することができる。現在、我が国の大部分の地域の配電網と農業網の平均因数は低すぎて、補償コンデンサを採用して合理的な補償を行うことによって、その給電品質は必ず有効に向上することができて、そして更に明らかな経済効果を得ることができると信じています。