1无功补偿及谐波治理
谐波治理与无功补偿
谐波治理与⽆功补偿1：什么是谐波：电⼒系统中有⾮线性（时变或时不变）负载时，即使电源都以⼯频50HZ供电，当⼯频电压或电流作⽤于⾮线性负载时，就会产⽣不同于⼯频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于⼯频频率的正弦电压或电流，⽤富⽒级数展开，就是⼈们称的电⼒谐波。
从⼴义上讲，由于交流电⽹有效分量为⼯频单⼀频率，因此任何与⼯频频率不同的成分都可以称之为谐波.在电⼒系统⽅⾯，谐波是指多少倍于⼯频频率的波形，简称“次”，是指从2次到30次范围，如5次谐波电压（电流）的频率是250赫兹，7次谐波电压（电流）的频率是350赫兹；3、5、、7、9、11、等叫做其次谐波，超过13次的谐波称⾼次谐波。
近三四⼗年来，各种电⼒电⼦装置的迅速发展使得公⽤电⽹的谐波污染⽇趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发⽣，谐波危害的严重性才引起⼈们⾼度的关注。
: 电⼒谐波对电⼒⽹（包括⽤户）危害是⼗分严重的，它是⼀种电⼒污染，随着经济展，⼤功率可控硅的⼴泛应⽤，⼤量⾮线性负荷增加，特别是电⼦技术、节能技术和控制技术的进步，在化⼯、冶⾦、钢铁、煤矿和交通等部门⼤量使⽤各种整流设备、交直流换流设备和电⼦电压调整设备，电熔炼设备、电化学设备、矿井起重设备、露天采掘设备、电⽓机车等与⽇俱增，同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家⽤电器等普及使⽤，使得电⼒系统波形严重变形。
2：:电⼒谐波的主要危害有：（1）引起串联谐振及并联谐振，放⼤谐波，造成危险的过电压或过电流；（2）产⽣谐波损耗，使发、变电和⽤电设备效率降低；（3）加速电⽓设备及电⼒变压器绝缘⽼化，使其容易击穿，从⽽缩短它们的使⽤寿命；（4）使设备（如电机、继电保护、⾃动装置、测量仪表、电⼒电⼦器件、计算机系统、精密仪器等）运转不正常或不能正确操作；（5）⼲扰通讯系统，降低信号的传输质量，破坏信号的正确传递，甚⾄损坏通信设备。
（6）使开关（断路器）过载，造成经常性跳闸。
由于谐波电流在导体表⾯流动，引起导体发热，降低了开关的实际容量所致。
谐波治理及无功补偿方案
谐波治理及无功补偿方案谐波治理及无功补偿方案随着现代电力系统的快速发展和应用，电力质量问题日益凸显。
其中一个主要问题就是谐波污染，谐波污染会对电力系统产生极大的危害，如烧毁电器设备、造成供电失灵等。
为了有效解决谐波污染问题，可以采用谐波治理及无功补偿方案。
一、谐波治理1.谐波发生的原因谐波是指电源产生的不同于基波频率的信号，其会把电力系统中的电压和电流形成很多波峰，属于高频电流。
2.谐波的产生谐波的形成，主要是由非线性负载所引起（例如变频器、电子电路等），这些负载会对输电线路上传输的电能进行畸变，导致电力系统中产生多余的波形。
3.谐波的危害谐波的危害十分显著，其主要表现为电力系统中的电器设备可能会受到烧毁的风险，从而引发一系列的安全事故和设备故障。
4.谐波治理方案（1）滤波器法：通过在负载侧增加合适的滤波器，可以去除输出信号中的高频波形，让电力系统中的电路保持基波同步。
（2）减小非线性负载法：由于非线性负载是谐波形成的主要原因，因此可以通过减少或替换负载器件，从而降低谐波的产生。
（3）提高系统阻抗法：当系统的阻抗增加时，电源的输出电流会减少，从而谐波的产生会得到一定的减少。
二、无功补偿1.无功补偿的原理无功补偿是一种电力系统中无功功率的调节方法，其通过连接电容器或电感器，来对补偿线路进行补偿，从而实现对无功功率的控制和调节。
2.无功功率的特点无功功率具有波动性和成段性的特点，这是由于电力系统中产生的无功功率主要受到负载方向或回路的变化所影响。
3.无功补偿的作用（1）提高功率因数：在无功补偿的情况下，系统的功率因数会有所提高，从而有效降低负载对电力系统的影响。
（2）降低电网损耗：通过对电路进行无功补偿，可以将电力系统中的无功功率转化为有用的有功功率，从而减少电网的能量损耗。
（3）提高电力系统的稳定性：无功功率的波动会影响电力系统的稳定性，因此，通过无功补偿，可以有效地提高电力系统的稳定性。
4.无功补偿方案（1）串联电容补偿法：通过在电路中增加合适的等效容值，可以将谐波电流从发电端分流到电容器中。
无功补偿与谐波治理
谐波治理目录概述电力系统中谐波的来源谐波现状浅析目前国内对谐波污染的治理谐波治理的方法1、无源谐波滤除装置2、有源谐波滤除装置工程案例 概述电力系统中谐波的来源谐波现状浅析目前国内对谐波污染的治理谐波治理的方法1、无源谐波滤除装置2、有源谐波滤除装置工程案例 展开IGBT等电子励磁装置的投入，伏以上才会起弧，才会有弧电流，并且灭弧电压略低于起弧电压，造成LC回路的设定，只能针对于某一次谐波，即针对 无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐2、有源谐波滤除装置 有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内编辑本段工程案例 温州某10KV电解锌工厂在未滤波之前，其功率因数为0.8，而采取普通的无功补偿，又无法投入，1首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。
它不仅增加了电网的供电机的转子产生的磁场不可能是完善的正弦波，因此发电机发出的电压波形不可能是一点不GBT等电子励磁装置的投入，使发电机的谐波分量有所上升。
当发电机的端电压高于额定电压的10％以上时，由于说非线性用电设备是主要的谐波源，非线性用电设备主要有以下四大类：体举例分析如下：灭弧电压略低于起弧电压，造成弧电流与弧电压的非线性。
波，造成电弧加热设备对电网的谐波污染比较大，而且多为18次以下的低次谐波污染。
其实电焊机在上世纪四、五十压，在小于阀电压时，电流为零。
这类用电设备为了提供平稳的直流电源，在整流设备中加入了储能元件（滤波电容直流用电设备一样，它在直流逆变成交流时又有逆变波形反射到交流电流，这类设备产生的是目前推广使用的技术手段，因此它的谐波污染应引起足够关注。
管控制变压器初级电流的开通和关闭，从而在变压器二次侧感应出电流，供给用电设备。
此的谐波污染十分严重，尤其是早些年为了节能，引入的变频电源和直流用电器的投入，其5次、7次、11次谐只能针对于某一次谐波，即针对于某一个频率为低阻抗，使得该频率流经为其设定的LC回路，达到消除（滤除）某一，但方向相反的谐波电流，用以抵销网络中的谐波电流，这种装置的主要元件是大功率电力电子器件，成本高，在面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。
谐波抑制和无功补偿
绪论电能质量的好坏，直接影响到工业产品的质量，评价电能质量有三方面标准。
首先是电压方面，它包含电压的波动、电压的偏移、电压的闪变等；其次是频率波动；最后是电压的波形质量，即三相电压波形的对称性和正弦波的畸变率，也就是谐波所占的比重。
我国对电能质量的三方面都有明确的标准和规范。
随着科学技术的发展，随着工业生产水平和人民生活水平的提高，非线性用电设备在电网中大量投运，造成了电网的谐波分量占的比重越来越大。
它不仅增加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误动与拒动，直接威胁电网的安全运行。
举个常见的例子来说，电子节能灯在使用量所占比重较小的电网中运行，的确比常用的白炽灯好，不仅亮度高又省电，而且使用寿命也长。
但是相反，在大量投运节能灯后，就会发现节能灯的损坏率大大提高。
这是由于节能灯是非线性负荷，它产生较大的谐波污染了这一片电网，造成三相负荷基本平衡情况下，中心线电流居高不下，造成了该片电网供电质量下降，用电设备发热增加，电网线损增加，使得该区的配变发热严重，严重影响其使用寿命。
因此我们对非线性用电设备产生的谐波必须进行治理，使谐波分量不超过国家标准。
第一章 基础概念1.1 电力系统的组成电力系统是由发电、输电、用电三部分组成。
其中过程为发电厂发电经升压变压器升压并网，再由输电网络输送的各个变电站，变电站进行降压后输送给各个用户，用户经过再一次降压后给用电设备供电。
主要设备为发电机、升压变压器、输电网络、降压变压器、用电设备及二次保护系等组成。
发电机的电压等级一般为6KV 、10KV ，输电网络为110KV 、220KV 、500KV ，配电网络为10KV 、35KV ，用电设备一般为380V 、220V 。
我国电力系统采用三相50HZ 交流供电。
1.2 功率的概念在供电系统中，通常总是希望交流电压和交流电流时正弦波形（不含有谐波的情况下），正如电压为：()ωt U t U sin 2=式中 U ------电压有效值ω--------角频率f πω2=f ---------频率 (50HZ) 正弦电压施加在线性无源负载上如电阻、电容、电感上时，其电流的表达式为：()()ϕ-=ωt I t I sin 2I --------电流有效值φ--------相位角 电压和电流的关系从相位图上看如：（绿色为电压，红色为电流）电流相位角φ>0时，为电流滞后电压，负载呈现为感性（如电动机）电流相位角φ<0时，为电流滞后电压，负载呈现为容性（如无功补偿器）视在功率为： UI S = （KV A ）有功功率为：ϕcos UI P = (KW)无功功率为：ϕsin UI Q = （Kvar ）在正弦交流电路中，有功功率P 是用来做功的，是负载消耗掉的真正的功率。
电能质量如何治理-无功补偿与谐波治理的配合
电能质量如何治理-无功补偿与谐波治理的配合安科瑞王志彬电能质量治理设备制造业的发展，主要体现在无功补偿技术和谐波治理技术的不断创新和改进。
本文结合行业发展时应市场需求而衍生出的具有代表性的产品与我司能提供的治理方案来整理出无功补偿与谐波治理间的关系。
引言全球工业的快速发展对能源消耗需求迅速增加，以至上世纪70年代起，造成能源大量消耗、能源价格快速上涨，以致能源危机发生。
与此同时，矿物能源的使用对自然环境产生破坏，出现全球气候异常。
在此背景下，各国政府出台能源节约政策，鼓励节能产品应用和技术推广。
而对于我司节能控制事业部来说，我司能为市场做出服务就包括了电能质量治理。
而想要治理好电能质量，就需要知道电能质量中无功补偿与谐波治理的关系。
无功补偿技术随着电力监管部门对用户功率因数要求的提高和企业对电能质量重要性认识的提升，无功补偿装置在国内的市场需求自2004年左右开始爆发。
对于用电业主而言，要求相当明确，功率因数达标，不被供电部门罚款甚至奖励，而由于负载侧设备的更新换代，无功补偿技术需要面对的问题就越发多样，（三相不平衡，零线过流，负载变化频率和幅值较大，谐波危害等等。
）因为无功补偿面对的问题日益增加，无功补偿的方法也就越来越多，从传统的带旋转机械的方式到现代的电力电子元件的应用，经历了数十年的发展历程，先后出现了调相机、固定补偿电容器、SVC、SVG等产品。
第一阶段：同步调相机和固定补偿电容器：早期的无功补偿装置是同步调相机和固定补偿电容器。
前者运行成本高、安装复杂，后者补偿容量较大，但不能连续调节，而且可能与系统发生谐振。
同步调相机补偿方式在目前的无功补偿项目中已不再使用。
固定补偿装置主要由电力电容器、电抗器和机械开关构成，是一种较简单的无功补偿装置，可分级、分组投切，但不属于动态无功补偿，因其价格低廉，适用于负荷波动不频繁的场所。
固定补偿装置是70年代最普遍的无功补偿方式，随着电力电子的应用以及电力部门的考核要求，固定补偿不能满足系统无功的变化，同时因为系统谐波，固定补偿装置对谐波放大形成隐患，该技术目前已逐渐淘汰。
无功补偿及谐波治理工程技术方案
无功补偿及谐波治理工程技术方案无功补偿与谐波治理是电力系统中的两个重要问题。
无功补偿主要解决无功功率的调节问题，谐波治理主要解决电力系统中谐波污染的问题。
本文将就无功补偿及谐波治理工程技术方案进行详细的介绍。
1.电容补偿技术方案电容补偿是通过串联电容来提供无功功率，从而提高功率因数。
该技术方案具有成本低、无功补偿效果好等优点。
适用于对电网无功功率负荷波动较小的场所。
2.静止无功发生器（SVC）技术方案SVC是通过调节阻抗来提供无功功率的一种补偿方式。
它具有响应速度快、补偿效果好等优点。
适用于电网无功功率负荷波动较大的场所。
3.静态同步无功发生器（STATCOM）技术方案STATCOM是通过调整电压来提供无功功率的一种补偿方式。
该技术方案具有响应速度快、无功补偿效果好等优点。
适用于对电压稳定性要求较高的场所。
1.谐波滤波器技术方案谐波滤波器是将发生谐波的电流或电压引入滤波器，通过滤波器的谐波抑制特性将其滤除。
该技术方案具有谐波抑制效果好、性能稳定等优点。
适用于单一谐波频率的场所。
2.谐波变压器技术方案谐波变压器是通过在电力系统中串联谐波补偿变压器来抵消谐波电流。
该技术方案具有谐波抑制效果好、谐波适应性强等优点。
适用于多个谐波频率的场所。
3.主动滤波器技术方案主动滤波器是通过检测谐波电流或电压，并通过逆变器产生反向相位的谐波电流来抵消原有谐波电流。
该技术方案具有谐波抑制效果好、适应性强等优点。
适用于谐波频率较多、波动较大的场所。
综上所述，无功补偿技术方案包括电容补偿技术方案、静止无功发生器技术方案和静态同步无功发生器技术方案。
谐波治理技术方案包括谐波滤波器技术方案、谐波变压器技术方案和主动滤波器技术方案。
根据具体情况选择合适的技术方案，能够有效地解决电力系统中的无功补偿和谐波治理问题，提高电力系统的稳定性和供电质量。
谐波治理及无功补偿自身电能消耗介绍
一
６ ２一
谐波治理及无功补偿 自身电能消耗介 绍
电工电气 （ ２ ０ １ ３ Ｎ ｏ ． ５ ）
就 必 须 采 取 谐 波 治 理 措 施 ； 电力 网谐 波 含 量 在 ８ ％ ～１ ０ ％ 为 中度污 染 ，这 时 一般 用 电设 备还 可 以工 作 ，但 对于 特殊用 电设 备就 不能 正常工 作 了，如无
电工 电气 （ ２ ０ １ ３ Ｎｏ ． ５ ）
谐波 治理及无 功补偿 自身 电能消耗介 绍
谐波治理及 无功补偿 自身 电能消耗介绍
苗 剑 ， 刘云 杰 ，范 千 。
（ １ 中国城 市建设研 究院，山 东 济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ；
２ 中国市政工程 华北设 计研 究总院，天津 ３ ０ ０ ０ ７ ４ ；
３常 州市儒 昊 电气设备有 限公 司 ，江苏 常州 ２ １ ３ ０ １ ６ ）
０ 引言
利 用 电容器进 行无 功功 率补偿技 术来 挖掘 现有 电力 资源 （ 包 括发 电和输 配 电设备等 ） 潜 力 ，是 一种 既少 花钱又 见效 快 的节 能有 效措施 。其 通过无 功补 偿控 制器 ，根据 配 电系统 无功功 率 多少或功 率 因数 高低来控 制并联补偿 电容器进行投切 ，原理简单 、投
变 等措 施 ，变 成直 流或频 率可 调 的交流 电 。当 电流
综上所 述 ，谐波对 无 功补偿 柜及供 电系统 的危
害越 来越 严重 ，设计 既 能治理谐 波 问题又 能进行 无
功补 偿的方案越来越 多的受 到大家欢迎 。 然而 ，很少 有人注意到谐波治理及无 功补偿 的 自身能源消耗 ， 而 且方 案不 同其 对 能源 的消耗 差距 也 比较 大 。在 一个 提倡节能设计 的社会 ，当然是 自身附加损耗越低 ， 越
无功补偿与谐波治理方案
无功补偿与谐波治理方案无功补偿是电力系统中一种重要的电力调节手段，可以提高电力系统的稳定性和经济性。
而谐波是电力系统中经常会遇到的一种问题，会引起电力设备的损坏和能效降低。
因此，针对无功补偿和谐波治理问题，需要制定合适的方案。
无功补偿是指通过调整电力系统中的无功功率，使系统达到稳定运行的一种方法。
在电力系统中，无功功率是电压和电流的相位差所产生的功率，它与有功功率一起构成了总功率。
无功补偿的目的是通过使用无功补偿装置，如电容器和电抗器，来改变系统中的无功功率，以达到系统功率的平衡。
无功补偿可以提高电力系统的功率因数，减小线路和设备的损耗，改善电压质量，提高电力系统的稳定性和可靠性。
谐波是指电力系统中频率为整数倍的基波的倍数的谐波。
通常情况下，电力系统中存在一些非线性负载，如电力电子设备、电弧炉等，会引入大量谐波。
谐波会导致电力设备的温升和功率损耗加大，甚至引发设备的故障和损坏。
因此，对于电力系统中的谐波问题，需要采取相应的治理措施。
针对无功补偿的问题，可以采取以下方案：1.定期检查和维护无功补偿设备：对于已经安装在电力系统中的无功补偿装置，需要定期检查和维护，确保其正常运行。
包括检查电容器和电抗器的电容值和电感值是否正常，检查电压和电流的测量装置是否准确，确保无功补偿的效果和安全性。
2.合理设计和布置无功补偿装置：在电力系统中，根据负载类型和电力需求情况，合理设计和布置无功补偿装置，包括电容器和电抗器的容量和数量，以及其在电力系统中的位置和连接方式。
通过合理布置无功补偿装置，可以最大限度地提高无功补偿的效果，并减少无功功率损耗。
3.使用静态无功补偿装置：与传统的无功补偿装置相比，静态无功补偿装置具有体积小、无噪音、响应速度快等优点，适用于电力系统中对无功补偿要求比较高的场合。
使用静态无功补偿装置可以提高无功补偿的精度和灵活性，同时降低运行和维护成本。
针对谐波的问题1.谐波源的隔离和控制：对于电力系统中存在的谐波源，如非线性负载设备，可以采取隔离措施，减少其对电力系统的谐波干扰。
工业硅炉的谐波治理及无功补偿研究
工业硅炉的谐波治理及无功补偿研究摘要：工业硅炉的谐波治理和无功补偿向来是工业硅生产中的一个重要技术问题，对于工业硅炉来说，谐波会产生巨大的影响，造成工业硅炉在生产中出现能源浪费等现象，使工业硅生产的绿色环保指数下降，为了提升工业硅生产的环保价值，我们要积极探寻工业硅炉的谐波治理及无功补偿的方法。
关键词：工业硅炉；谐波治理；无功补偿工业硅生产是连续的,影响硅炉正常运行的因素很多,如果不能及时的调整和消除,将会使炉况恶化,生产不能顺利进行,达不到所要求的经济技术指标,严重时不能继续生产,只得停炉或再次启动,造成很大的浪费。
对于工业硅炉的谐波治理和无功补偿是改善硅炉不良情况的一种办法，有助于提高工业硅生产的绿色节能价值，使工业硅行业向着绿色环保更进一步。
1工业硅炉谐波治理的意义工业硅炉是一种冲击性的不对称负载,在其生产过程中,除了消耗大量的有功、无功功率并产生谐波、电压闪变外,还产生大量烟气,为了保护自然环境,须积极推行烟气净化,使其达标排放,并回收有用粉尘节省投资,增加效益。
治理谐波及无功补偿的意义,也可以上升到从治理污染、维护绿色环境的角度来认识,对电力系统这个环境来说,无谐波、无电压闪变,就是“绿色”的主要标志的一部分。
2工业硅炉的谐波特征2.1工业硅炉的数学模型工业用电弧炉从用电特性上分有二种,一种是直流炉,一种是交流炉。
直流电弧炉是接在整流装置上,整流装置产生的谐波可以通过傅立叶级数进行谐波分析,在供电系统和整流设备的参数对称时,得出的值是比较准确的。
工程应用成功率很高。
而目前工业硅炉交流炉比较多,电弧的产生息灭,引起供电回路阻抗变化极大,随机性也很大,因此对交流电弧炉不能采用傅立叶级数进行谐波分析,工程上大量采用实测和经验数据,工程应用成功率也很高2.2工业硅炉谐波的产生本文所说工业硅炉含硅铁炉、铁合金炉、电石炉等,工业硅炉在配电网中,特别是较小的供电电网中是重要的谐波源,和炼钢电弧炉相比,硅炉的负荷波动和谐波电流含有率较小,但随着硅炉容量的增加,6300kVA以上的硅炉越来越多,硅炉容量的增加在效率增加的同时,负荷波动和谐波电流的含有率,也随着增加。
主变电站动态无功补偿与谐波治理装置技术要求(2023年)
主变电站动态无功补偿与谐波治理装置一、设备内容：在主变电站安装动态无功补偿与谐波治理装置（SVG方式），以进线无功功率及母线电压作为控制目标，动态跟踪电网电能质量变化，并根据变化情况动态调节无功输出，实现变电站在任意负荷下的高功率因数运行。
1、安装装置包括并联多重化式无功发生器（SVG）、SVG变压器柜，断路器开关柜，热管散热装置，工业空调等组成。
其中单套补偿容量3930 KVAR。
2、拆除原电容补偿设备，并更换进线电源电缆。
3、数量：4套。
4、本工程为交钥匙工程。
二、技术要求：1．环境条件环境温度：-10～ +40︒C相对湿度：日平均值不大于95%；月平均值不大于90%（25︒C）；有凝露发生海拔高度：≤1000m地震烈度：7度，设计基本地震加速度值为0.10g污秽等级：III级2．采用标准1）设备的制造、试验和验收除了满足本用户需求书的要求外，还应符合下列国家标准或相应的IEC标准：所有图纸符合ISO标准，所有尺寸和参数单位使用国际米制。
GB 3983.2-89 《高压并联电容器》；GB311.1-97 《高压输变电设备的绝缘配合》；GB 50227-95 《并联电容器装置设计规范》；DL/T 620-1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》；DL/T 604-1996 《高压并联电容器装置订货技术条件》；DL 442－91 《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》；DL/T672-1999 《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》GB11920-89 《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》DL/T620 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》G/T 12325-2003 《电能质量供电电压允许偏差》GB/T14549-1993 《电能质量公用电网谐波》GB 12326-2000 电能质量电压波动和闪变2）国家电力部门颁布的各项反事故措施、相关技术规范。
3）除非另作特殊规定，所有设备都必须满足最新版本的国标、电力系统行业及IEC标准，包括在投标时已生效的任何修改和补充。
直流电动钻机谐波治理与无功补偿
直流电动钻机谐波治理与无功补偿摘要:由于直流电动钻机功率因数很低,同时采用大功率SCR整流装置产生了大量的谐波,为提高钻机供电系统电能质量,保障井场电气设备的安全平稳运行,降低能耗,需加装谐波治理与无功补偿装置。
有源滤波结合TSC型动态无功补偿装置,现场谐波抑制与无功补偿效果较好,并且经济效益明显,可以满足钻井生产的需要。
关键词:直流电动钻机谐波治理无功补偿随着电力电子技术的发展,电动钻机以其调速特性好、传动功耗小、控制灵活、可靠性高、便于搬迁和安装等机械驱动钻机无法比拟的特点,在国内外各油田钻井公司钻机更新换代中成为主流产品,在石油钻井工程上得到了广泛的使用。
如何充分发挥电传动装置的优越性,提高电气设备运行稳定性,同时又能进一步降低能耗,显得越来越重要。
电动钻机分为直流驱动和交流变频驱动两种,都是通过大功率电子开关元件的开关动作来实现能量的转换,因此都存在谐波污染的问题[1]。
由于大量谐波的存在,使得交流电机机械振动、噪音增大,使电缆、电机等设备过热,造成绝缘老化、使用寿命缩短[2],同时使钻井仪表经常出现死机、显示不准确等故障,营地空调无法正常工作,潜水泵、整流器等对谐波敏感的小电器经常烧毁等,甚至出现了由于谐波干扰,导致顶驱控制系统无法正常运行,需要额外增加净化电源的情况,给钻井日常生产带来了很大的影响。
直流驱动电动钻机除了谐波较大以外,功率因数还很低,通常在0.5以下。
由于电动钻机由自备柴油发电机组提供动力,功率因数很低导致发电机组有功功率占视在功率比例较小,出力不足,在某些工况下不得不多开一台发电机组来满足现场的需要,大大增加了油耗和发电机组维护费用。
为响应国家节能降耗的号召,同时保障钻井电气设备的安全可靠运行,提高发电设备利用率,降低钻井成本,在直流电动钻机电控系统中加装谐波治理和无功补偿装置已十分必要。
1 常用谐波治理装置分类[3]1.1 无源滤波装置无源滤波器是传统的谐波抑制方法,采用LC调谐滤波器,主要是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置,与谐波源并联进行滤波。
谐波治理及无功补偿办法参考
欢迎共阅一、概述：1、无功补偿的意义1、补偿无功功率可以增加电网中有功功率的比例常数2、减少发供、电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因cosΦ=0.8增加到cos4=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KV A；反之，增加0.52KV A；对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。
因此对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
?3、降低线损，由公式△P%=(1-为补偿前的功率因数则?c osΦ>cosΦ增加电网中有功功率的输送比例，所以功2、谐波治理的意义1、谐波的产生波，整流后是6脉动的，根据谐波理论分析，h=6N±1（N=1，2，3，4，…正整数）。
变频装置在额定运行时，产生的5次谐波对5%，13次低于2%。
在负荷较小时，虽然谐波11次及以上高次谐波虽然与低于7次的其阻抗相对较大，故对谐波电压含有率及低2、谐波的危害变频装置产生的谐波电流，对系统可产生较大的影响，它不仅会产生较大的发热损耗，而且会加速电气设备的绝缘老化，特别是对电缆、变压器运行、电机运行非常不利。
此外，产生谐波严重时，也会对自动控制系统和保护装置产生干扰，使其误动作，影响电网的正常安全运行。
此外，谐波也会对变电站和其它用户的无功补偿电容器产生严重的影响，使其不能投运，若投运可产生谐波放大，严重时将烧坏设备，这在以后运行时特别注意，变电站和用户不要投入无谐波抑制的电容器组。
二、某公司谐波治理及无功补偿方案1、某公司，使用变压器1250KW三台，负载是六脉中频炉，产生大量谐波注入电网，其他设备使用3150KV A变压器两台，主要是负载变频器，大功率电动机，同样产生谐波和需要无功功率补偿。
谐波治理及无功补偿采取分散、集中治理谐波方法，即在谐波源总负荷前端安装谐波治理设备，这样就治理整个电网的谐波，谐波治理及无功补偿效率高，投资少。
2、某公司，1250KV A变压器负载中频炉同时使用两台，谐波治理及无功补偿设备也采用两套。
无功补偿和谐波治理简介
★ SVQR无功自动补偿装置与传统的其它补偿装置相比，它不是
Qc CU
2
虽然在整套装置中只采用了一组固定容量的电容器组，在
补偿过程中，其电容器的电容值也是恒定不变的 ，但输出无 功能随其端电压的改变而变化。
无功补偿基础知识：
3、无功补偿的原理和方法 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；当容性负载释放能量 时，感性负荷吸收能量；而当感性负荷释放能 量时，容性负荷却在吸收能量；能量在两种负 荷之间交换。 这样，感性负荷所吸收的无功功率，可以 从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就 是无功功率补偿的基本。
无功补偿基础知识：
※高压静止无功补偿设备（SVC）
★工作原理
是通过控制晶闸管的导通角和导通时间， 以控制流过电抗器电流的大小和相位，实现 感性无功的连续可调，从而实现容性无功的 动态补偿。
无功补偿基础知识：
★类型
晶闸管控制电抗器(TCR)+固定电容器组（FC） 晶闸管控制变压器(TCT)+固定电容器组（FC） 磁控电抗器(MCR)+固定电容器组（FC） ★应用领域 为电弧炉、轧机、感应炉、电力机车、提升机、 风力发电等
Us UI
(a) UI = Us
容性 运行模式
UI Us IL
超前的电流
IL
Us UI
jxIL
(b) UI > Us
UI > Us，IL为超前的电 流，其幅值可以通过 调节UI来连续控制， 从而连续调节SVG发出 的无功。 UI < Us，IL为滞后的电 流。此时SVG吸收的无 功可以连续控制。
配电网无功补偿及谐波治理技术研究及应用
配电网无功补偿及谐波治理技术研究及应用摘要：配电网运行过程中无功损耗与谐波现象，直接影响到电网运行安全与稳定，基于此开展相关治理技术，提高配电网运行可靠性。
本文就配电网无功补偿及谐波治理技术应用研究。
关键词：配电网;无功补偿;谐波;治理技术在电网需求不断变化的背景下，国家电网必须主动对配电网结构进行改革优化，提高输电效率与用电稳定性。
通过对我国目前多数电力企业的配电工作分析可知，无功分布不均衡、无功补偿体系不健全、投运效率低、谐波问题严重等问题，直接或间接对配电网运行造成影响。
一、配电网运行现状（一）电容补偿由于我国疆域广阔各个地区的地理环境差异较大，因此配电网运行时存在较大负荷波动，导致了整体电网运行稳定性较差。
目前我国很多城镇与乡村安装的配电系统，主要采取户外塔杆的安装工作模式，在配电网运行过程中，主要以电容器补偿模式为主。
在电容补偿工作开展时，主要是因为电容器可以提供稳定固定的无功公路，并且电容器设备的成本较低可以快速安装操作，提高了电网运行的整体安全性，因此我国配网系统中，主要利用电容器开展无功补偿工作[1]。
（二）无功补偿静止无功发生器（SVG）设备可以对配电网谐波进行一定处理，并发挥出无功补偿的工作效果，部分电力企业在对谐波问题处理时，利用SVG设备替代了电容器，以提高电能运行效率与质量。
该谐波治理技术已经在国外得到普遍应用，我国的工业配网工作中合理的应用该设备，但是在基层乡镇配电网无功补偿工作开展时，仍旧采用电容器补偿工作方式。
二、治理技术（一）SVG设备SVG设备的运行基于IGBT技术实际工作效能，该设备的合理应用可以有效补偿无功损耗，以降低谐波的产生，提高配电网运行的质量与稳定。
在IGBT技术的支持下，可以有效提高无功补偿工作效能，降低电网运行管理的不必要损失。
（二）运行方式SVG设备在实际运行时，主要通过传感器对补偿设备的电压与电流进行检测，以快速收集相关数据信息并反馈到运算系统，电流运算系统会快速计算出设备需要的无功补偿量、谐波产生量、不均衡分量等。
无功补偿及谐波治理装置介绍
静止无功补偿器SVC（主要用在高压场合）SVC装置主要由TCR（MCR）及FC两部分组成，即SVC=FC+TCR。
以TCR型SVC为例说明SVC工用原理（如下图所示）。
FC回路兼顾滤波及提供固定的容性无功功率Q FC ,TCR回路则通过控制晶闸管的触发角α的大小改变流过相控电抗器的电流，从而改变相控电抗器输出的感性无功Q TCR。
感性无功与容性相抵消，只要能做到系统无功Q=Q lod(负载所需）-Q FC+Q TCR≈0或常数，则能实现电网功率因数=常数，电压几乎不波动。
由于调节器的动态响应速度非常快，响应时间<10ms，即实现了无功功率的实时动态补偿。
特别对于三相交流电弧炉负载，可使其产生的电压波动与闪变被抑制到最小。
同时具有分相调节功能，使三相交流电弧炉等负荷的不平衡负载得以平衡，电网的负序分量被抑制到最小。
TCR型SVC组成及其技术特点TCR型SVC装置由控制保护监控系统、晶闸管阀组、冷却系统、相控电抗器、滤波电容器组及各种附件组成。
1、控制保护监控系统基于DSP的阀控实现数字控制信号的并行处理，动态响应块、控制精度高、实现了实时控制量的计算；采用光电触发和检测方式、高电位板集成、BOD保护，系统抗干扰能力强，保护可靠；微机实时监控TCR晶闸管运行状况，及时报警与保护，使设备运行可靠；控制系统通过测量、比较、放大、移相触发环节，按控制策略产生晶闸管开关所需要的触发脉冲，控制其触发角大小，调节补充电抗器的电流，达到所要求的无功功率；整套控制保护监控系统具有较强的抗干扰能力；控制灵活，可实现三相同时控制、分相控制和三相平衡化等多种控制方式，具备远方操作和自动化系统接口功能，可以实现无人值守。
2、晶闸管阀组高压晶闸管组采用成串反并联压接方式，能承受SVC装置的最大过流/过压水平和较高的dv/dt，di/dt水平，并结合电抗器实现良好的动态响应，阀组采用高电位电路板取能，空气绝缘，BOD保护，使晶闸管免受过电压冲击而损坏。
无功补偿和谐波治理基本原理和方法
无功补偿和谐波治理基本原理和方法无功补偿和谐波治理是电力系统中的重要技术手段，对保障电力系统的稳定运行和优化电能质量具有重要作用。
本文将就无功补偿和谐波治理的基本原理和方法进行阐述。
一、无功补偿的基本原理和方法无功补偿是指通过在电力系统中加入一定的无功功率，以调节系统功率因数，提高电力系统的功率因数或者改善电力负载的无功状态，从而减小无功功率的损耗和电力负荷的无功波动。
无功补偿可以分为静态无功补偿和动态无功补偿两种形式。
静态无功补偿一般采用的是电容器或者电感器进行补偿。
当电力系统中存在较多的感性负载时，会导致系统的功率因数较低，造成无功功率的浪费。
此时可以通过并联连接电容器，来产生与感性负载相抵消的电感负载，从而提高整个系统的功率因数。
同样的，当电力系统中存在较多的容性负载时，可以通过串联连接电感器进行补偿。
动态无功补偿主要采用的是无功定子励磁方式，即在电力系统中加入特定的功率电子器件和控制策略，通过动态调节电力系统的功率因数，实现无功功率的补偿和优化。
常用的动态无功补偿设备有STATCOM（静态同步补偿器）、SVC（静态无功补偿装置）和SVG（静态无功发生器）等。
二、谐波治理的基本原理和方法谐波是指电力系统中频率是整数倍关系的波动，一般表现为电压和电流的波形畸变。
谐波问题会对电力系统的安全稳定运行产生不良影响，并且会给电力设备带来电力损耗、发热和振动等问题。
谐波治理的基本原理是通过采取一定的措施，减小电力系统中谐波的水平，提高电能质量和设备的可靠性。
常见的谐波治理方法包括滤波、变压器设计、谐波抑制器和谐波发生器等。
滤波器的作用是通过选择性地吸收特定频率的谐波，以减小谐波的水平，保证电力系统的正常运行。
根据电力系统中谐波的特点，滤波器可以分为谐波电流滤波器和谐波电压滤波器。
变压器设计也是一种常见的谐波治理方法。
通过在变压器中加入一定的谐波制约器件和调整变压器参数，可以减小电力系统中谐波的水平。
此外，还可以通过调整电力系统的耦合方式和变压器的接线方式，来降低谐波水平。
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根据线路无功负荷情况，合理控制并联 工作原理 电容器组的自动投切，可降低线路及配 变损耗，改善电压沿线分布特性
4.4、低压无功补偿及协调控制
节能效果 提升功率因数，减小电能损耗。 选取一般原则 10kV线路补偿：线路供电半径大（
>=10km），功率因数低（cosΦ <0.9）;
台区低压集中补偿：配变容量=100kVA， 功率因数低（cosΦ <0.9）； 遵循《电力系统无功补偿配置技术原则》。
释放系统容量 提高电源利用率 减少线路损耗 ……
无功补偿原理及作用
IR
IL-IC
1.
2.
提高功率因数
减少电能损耗 提高电压质量 增加设备输电能力 提高电力系统稳定性
I2
3.
IC
4. 5.
I1
图 1-6
无功补偿示意图
电 网
负 载
用户终端无功就地补偿
无功补偿设备
目
1
2
录
电能质量 低电压情况概述 技术解决方案 主要技术产品 典型应用案例
3
4 5
方案二、配电台区增容、降损改造
将城区、农网中部分的户均供电容量低于3kVA、损耗较高的老旧S9型配电变 压器，进行增容改造，更换为S13或者非晶合金变压器，或者更换为有载调容调压 配电变压器。 同时配套相应的配电箱，提高台区供电能力，降低配电变压器运行损耗。 非晶变改造 S13型变压器改造 有载调容调压变压器改造 综合配电箱（JP柜）
高压开关室 电容器室 QS GSN系统采Βιβλιοθήκη 信号PT CT控制器
升降档控制信号
T-9
瓦斯、温度、压力、档位
L FV C TV
U0
1、通过调压器改变电容器端头电压，从而改变 补偿容量，一组电容器可有9种容量。 2、调容过程中无冲击、无涌流，安全可靠
4.2、变电站磁控型动态无功补偿装置
1、速度快，无功响应速度100ms至200ms
有载宽幅调压配电变压器； 有载调容（调压）配电变压器；
选取一般原则
长距离、损耗高、功率因数低、三相
无级调容配电变压器；
三相不平衡智能补偿装置。
不平衡、负荷增长快的线路及台区
4.1、变电站压控调容无功补偿装置
6～35 kV 母线
保护跳闸
电容器馈电开关柜
电流速断保护
不平衡电压保护
调压器本体保护
方案三：配电台区、线路无功补偿装置
（1）配电台区无功补偿
选择功率因数＜0.9、年售电量＞10万kWh、低压线损较高、供电半径较长的台 区，装设无功补偿装置，以降低台区线损； 安装无功补偿柜，采用固定容量补偿与动态容量补偿相结合方式，同时将台区运行 数据及无功补偿设备运行状态上传至电网综合能效管理优化平台。
2、精度高，补偿容量从1%到100%可调
4.3、10kV线路无功补偿装置
主要应用在35kV及以上电压等级变电 应用范围 站的10kV架空配电线路，尤其适用于 功率因数低、负荷重的长线路
按照“优先保证电压合格，实现无功平 控制策略 衡，尽量减少调节次数”原则，采用十 七域电压无功理论智能控制电容器投切
变、三相不平衡、暂态或瞬态过电压、波形畸变、电压暂降与短时中断
以及供电连续性等。
配电网中电能质量问题主要分为谐波、无功、三相不平
衡、电压幅值等，其中谐波、无功、三相不平衡电流是决定电
能质量好坏的决定性引申，是电能质量系统方案设计的重点。
电能质量产品的发展方向
传统电能质量：电压、无功 新型电能质量治理装置要求：
目
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2
录
电能质量 无功补偿 技术解决方案 主要技术产品 典型应用案例
3
4 5
无功功率补偿基础
用于做功 电能机械能
有功功率 P
发电机
视在功率S 电力网络
电 能
无功功率 Q
电动机
机械能
N S
用于产生磁场 电场与磁场的交换
无 功 功 率 补 偿 基 础
无功功率补偿
有功功率 P
发电机
电力网络
电动机
无功功率 Q
接触器
导通后无功耗
节点易损坏，不能频
繁投切
晶闸管开关
优点：电压过零触发
、电流过零切除、开关 无触点、响应速度快缺 点：散热及能耗
复合开关
新型控制器要求
目
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电能质量 低电压情况概述 技术解决方案 主要技术产品 典型应用案例
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主要技术产品
产品种类
高、中、低无功补偿装置；
高、中、低压线路调压器；
冲击性负荷对治理装置时间动态性要求； 非线性负荷产生大量谐波，谐波治理要求； 三相不平衡问题突出。
电能控制技术从功能上可分：
有功补偿、无功补偿、谐波滤波三大类
电能质量产品发展趋势
技术与设备上最成熟、应用最广泛的无功补偿和谐波滤波，从无源向有源方向
转型。 分布式新能源的发展促进储能和有功补偿技术快速发展。有功补偿及储能装置 需求量增加，据市场预测，2020年后有功补偿及储能方面的需求将会超过无功 补偿。
3
4 5
补偿 方式 投切 开关
控制 策略
配电 监测
通讯 模块 化
无功补偿装置典型配置
无功补偿控制器
电容器投切开关
电容器组 调谐电抗器
开关及保护
配线部件
选型原则：
按电压等级： 控制器采样参数：
单相或三相采样，PT及CT变比 制器输出类型： 接触器、复合开关或晶闸管开关 控制器输出路数： 12路、16路、21路、32路或40路 控制器通讯方式： 无通讯、有通讯（485/232通讯） 显示方式： 数码管显示或液晶屏显示 数据存储或记录功能
设备供应
10kV系列化无功补偿装置； 400V系列化无功补偿装置； 400V系列化动态无功补偿装置SVG。
调压器+无功补偿现场安装图
4.10、三相不平衡治理装置
4.11、静止有功发生器SVG
4.12、低压有源滤波器APF
目
1
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录
电能质量 低电压情况概述 技术解决方案 主要技术产品 典型应用案例
理想供电系统
理想供电系统基本特性：
1、供电系统单一恒定电网标称频率，规定的电压等级、正弦函数波形变化 的交流电向用户供电 2、供电系统始终保持三相交流电压和负荷电流的平衡 3、供电系统电能的供应充足，即供电不中断
无功功率波形示意图
电能质量
电能质量可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、 电流或频率的偏差，其内容包括频率的偏差、电压偏差、电压波动与闪
无功补偿及谐波治理
技术交流
合肥华威自动化有限公司 2018年10月
目
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电能质量 低电压情况概述 技术解决方案 主要技术产品 典型应用案例
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贵州部分业绩表
合肥华威公司简介
华威公司是专业从事电能质量产品研发、生产、销售和服务为一
体的民营高科技企业，是电能质量整体解决方案一流公司。 公司产品涵盖高低压无功补偿装置、低电压治理装置、配电变压 器、各类智能变压器及相关的监测、控制、保护、电容器投切开 关类电子产品。 公司提供电能质量产品全面解决方案,并提供设计、制造、销售、 维修、技术咨询等一条龙服务。 公司在电力节能、低电压治理、谐波等各类检测、分析、治理方 面具有独特技术的优势。 公司营销和服务网络遍及全国，产品广泛应用于电力、钢铁、汽 车、矿山、化工、水泥、机械等相关领域。
（2）10kV线路无功补偿
选择年供电量≥1000万kWh、功率因素＜0.93、供电半径＞6km的线路，装设 线路无功补偿，降低线路传输损耗。
谢 谢！