无功补偿中对谐波的抑制作用及电抗率的选择
串联电抗器抑制谐波作用与电抗率的选择
串联电抗器抑制谐波作用与电抗率的选择串联电抗器是一种电力电子器件,用于抑制电力系统中的谐波。
谐波产生主要是由于非线性负载引起的,而非线性负载会将电流波形扭曲成富含谐波成分的波形。
为了减小谐波对电力系统的影响,必须对谐波进行补偿。
而串联电抗器是一种用来抑制谐波的装置。
电抗器是一种具有大量电感的元件,它对电流波形中的高频分量具有阻抗,抑制了谐波的传播。
串联电抗器是按照一定的电压等级和容量安装在配电系统的干线上,起到串联谐波电流和阻抗的作用,从而抑制谐波的产生和传递。
电抗器的容量选择与抑制谐波的效果直接相关。
根据电力系统的需求和实际运行情况,选择合适的电抗率是非常重要的。
首先,容量选择应考虑谐波源的类型和强度。
谐波源可以分为非线性负载、电力电子器件和谐波产生负载等。
通过分析谐波源的类型和产生的谐波谐波电流,可以确定需要抑制的谐波类型和强度。
不同类型的谐波对电力系统的影响不同,因此选择合适的电抗器容量可以有针对性地抑制特定的谐波。
其次,容量选择还需要考虑电力系统的谐波特性和功率因数。
在选取电抗率时,需要考虑电力系统的谐波频率分布和谐波电流谱。
合适的电抗器容量可以保证在特定的谐波频率范围内,电抗器和负载的综合阻抗较低,从而达到较低的谐波电流。
此外,容量选择还需要考虑电力系统的功率因数。
因为串联电抗器会增加系统的无功功率,所以在容量选择时需要综合考虑功率因数的影响。
一般来说,在容量选择时需要保持较高的功率因数,以避免对电力系统的稳定性和效率产生负面影响。
最后,容量选择还需要考虑经济性和实用性。
选取合适的电抗器容量不仅需要能够实现对谐波的有效抑制,还需要考虑电抗器的成本和运维成本。
在容量选择时,需要综合考虑电力系统的实际运行工况、负荷变化和未来的发展需求,以确保经济性和实用性。
综上所述,串联电抗器的抑制谐波作用与电抗率的选择密切相关。
在选择电抗器容量时,需要考虑谐波源的类型和强度、电力系统的谐波特性和功率因数,以及经济性和实用性等因素。
无功补偿电抗率选7%还是14%,电抗率是越高越好么?
无功补偿电抗率选7%还是14%,电抗率是越高越好么?1引言并联电容补偿装置由于容量组合灵活、安装维护简便、投资省等原因而广泛应用于电力系统。
作为无功电力的主要电源,对于电力系统调相调压、稳定运行、改善电能质量和降损节能具有重要作用。
随着电力事业的迅速发展,电容装置安装投运容量亦迅速增长。
同时随着电力电子技术的广泛应用,带整流器的设备如变频调速装置、UPS电源装置,以及软起动器、新型节能电光源等产生高次谐波电流的电气设备应用越来越多,给电网带来了严重的谐波污染,导致一系列的设备问题。
如电动机振动、发热,变压器产生附加损耗,使容性回路过电流,干扰通讯,电子设备误触发等等。
因此,对谐波的污染须予以重视。
抑制谐波的措施很多,常见技术措施如改变变压器的接线方式;加装滤波装置;加装静态(动态)无功补偿装置;在电容回路加装串联电抗器等等。
目前,国内很多用电单位使用传统的单纯电容器进行无功补偿,其补偿装置的运行受到严重威胁,电力电容器的故障率越来越高。
本文主要探讨给电容器加装串联电抗器以达到抑制谐波的对策,避免电容器与电网产生串联或并联谐振,从而改善系统的功率因数和保证补偿电容器的稳定运行。
2谐波对补偿系统的影响在无功补偿系统中,电网以感抗为主,电容器回路以容抗为主。
在工频条件下,并联电容器的容抗比系统的感抗大很多,补偿电容器对电网发出无功功率,对电网进行无功补偿,提高了系统的功率因数。
在有背景谐波的系统中。
非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网,引起电压及电流波形畸变。
影响电力电容器的正常运行。
2.1造成电容器过电流谐波分流原理图如图1所示:图1谐波分流示意图n次谐波下变压器阻抗:X S(n)=2πf(n)L(1)n次谐波下电容器阻抗:X C(n)=1/2πf(n)L(2)存在高次谐波时,由于f(n)的增大,从而导致X S(n)增大及X C(n)减少,从而导致谐波电流大量涌入电容器。
假设电容器工作运行在满载电流,若加上谐波电流后,电容器运行电流大于1.3倍的额定电流,电容器将出现故障。
电力系统的无功补偿与谐波治理
1.概述在供电系统中,为了节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平,经常采用各种无功补偿装置。
近年来,配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、各种电力电子设备以及电气化铁路大量应用。
这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点在运行中会产生大量谐波。
这些谐波对无功补偿装置造成了严重影响。
在供电系统中,对于某次谐波,作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振则会出现过电压而造成危害。
当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时,电压、电流波形会有很大畸变,电容器投切控制信号的传输就会受到影响,从而有可能引起装置的误动或拒动。
另一方面并联电容器对电网谐波的影响也很大。
若电容器容抗和系统感抗配合不当将会造成电网谐波电压和电流的严重放大,给电容器本身带来极大损伤。
可见,无功补偿与谐波治理两者关系密切。
产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置;谐波治理的装置通常也是无功补偿装置。
因此,为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置,就必须将二者结合起来进行研究。
2.电容器无功补偿装置中的谐波问题谐波源有两种一种是谐波电流源,这些用电设备中的谐波含量取决于它自身的特性和工作状况基本上与供电系统参数无关。
另外一种是谐波电压源。
发电机在发出基波电势的同时也会有谐波电势产生,其谐波电势大小主要取决于发电机本身的结构和工作状况。
实际上,在电网中运行的发电机和变压器等电力设备,输出的谐波电势分量很小几乎可以忽略。
因此,在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源,主要是谐波电流源。
在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主电容器支路以容抗为主。
在工频条件下并联电容器的容抗比系统的感抗大得多,可发出无功功率对电网进行无功补偿。
但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网,对这些谐波频率而言,电网感抗显著增加而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路,若此时电容器的运行电流超过其额定电流的1.3倍,电容器将会因过流而产生故障。
无功补偿对电力系统电流谐波的控制
无功补偿对电力系统电流谐波的控制随着电力系统电力负荷的增加以及非线性负荷的引入,电力系统中的电流谐波问题日益严重。
电流谐波会带来多种负面影响,如降低设备工作效率、引起设备振动噪声和导致电网电压波动等。
为了有效控制电力系统中的电流谐波,无功补偿技术被广泛应用。
本文将讨论无功补偿对电力系统电流谐波的控制。
一、无功补偿技术概述无功补偿技术是一种通过改变电力系统中的无功功率来调整功率因数的技术手段。
它通过引入补偿设备,如无功补偿电容器或静止无功发生器(STATCOM),来实现对电力系统的无功功率的调节。
无功补偿技术可以分为静态无功补偿和动态无功补偿两种类型,根据实际情况选择合适的无功补偿技术。
二、无功补偿对电流谐波的控制机理电流谐波主要由非线性负荷引起,而无功补偿设备的引入可以通过改变电压相位来抵消非线性负荷引起的电流谐波。
因此,无功补偿可以控制电力系统中的电流谐波。
无功补偿设备的控制可以通过以下几个方面实现:1. 频率选择性滤波:无功补偿设备可以设置特定频率的滤波器,从而选择性地滤除特定频率的电流谐波。
2. 谐波抑制:无功补偿设备可以根据电流谐波的特点,通过控制电流的大小和相位来抑制电流谐波的产生和传播。
3. 架设滤波器:无功补偿设备可以架设滤波器来滤除电流谐波,从而减少电力系统中的谐波污染。
通过以上控制措施的应用,无功补偿可以对电流谐波进行有效的控制和抑制。
三、无功补偿对电力系统的影响无功补偿技术的引入对电力系统具有多方面的影响,主要包括以下几个方面:1. 提高功率因数:通过无功补偿设备的引入,电力系统的功率因数可以得到有效的提高,降低无功功率的流动,提高电网运行效率。
2. 改善电压质量:无功补偿设备可以提供额外的无功功率,从而稳定电网电压,减少电压波动和电压失真,提高电力系统的电压质量。
3. 减少电流谐波:无功补偿设备可以有效地抑制电流谐波的产生和传播,减少谐波对电力系统设备的影响,提高设备的工作效率和可靠性。
无功补偿技术对电力系统谐波的抑制
无功补偿技术对电力系统谐波的抑制电力系统中,谐波问题一直是一个不容忽视的挑战。
由于现代电力系统中大量使用非线性负载设备,如电脑、变频器等,这些设备产生的谐波信号会对电力系统的正常运行产生不利影响。
为了解决这一问题,无功补偿技术应运而生,它能够有效地抑制电力系统中的谐波。
无功补偿技术是一种通过添加无功功率来改善电力系统功率因数的方法。
它的原理是在电力系统中引入一种特殊的电力装置,即无功补偿器,它能够主动地产生无功功率,与系统中的谐波信号进行相消,从而达到抑制谐波的目的。
无功补偿技术的主要作用是提高电力系统的功率因数。
功率因数是衡量电力系统效率的一个重要指标,它反映了电力系统中有用功率与总功率之间的比例关系。
当电力系统中存在谐波时,谐波会使系统的功率因数下降,从而导致能源的浪费和电力系统的不稳定。
通过利用无功补偿技术,可以将谐波信号与无功功率相消,从而提高系统的功率因数。
除了提高功率因数外,无功补偿技术还可以有效地抑制电力系统中的谐波。
谐波是一种频率与基波频率成整数倍关系的电信号,它会导致电力系统中电流和电压的畸变,影响系统的正常运行。
通过引入无功补偿器,可以有效地消除谐波信号,减少系统的谐波畸变,提高电力系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中,无功补偿技术有多种形式,其中最常见的是容性无功补偿和电容无功补偿。
容性无功补偿主要利用电容器来产生无功功率,与谐波信号相消,抑制谐波的产生;而电容无功补偿则是通过电感器来产生无功功率,在电力系统中起到抑制谐波的作用。
这两种技术可以单独应用,也可以同时应用,根据电力系统的具体需求进行选择。
值得一提的是,无功补偿技术对电力系统的抑制效果是与补偿器设计和配置密切相关的。
合理选择无功补偿器的容量和类型,以及其布置方式,是确保无功补偿技术发挥最佳效果的关键。
此外,无功补偿技术还需与其他谐波抑制方法相结合,如谐波滤波器等,以进一步提高抑制效果。
综上所述,无功补偿技术在电力系统中对谐波的抑制起着重要作用。
无功补偿对电力系统谐波的抑制
无功补偿对电力系统谐波的抑制电力系统中的谐波问题是一个重要的技术挑战,它会导致电能质量下降、设备寿命缩短以及系统运行不稳定等问题。
在解决谐波问题的过程中,无功补偿技术发挥了重要的作用。
本文将探讨无功补偿对电力系统谐波的抑制效果。
1. 谐波问题的成因谐波是指电力系统中频率为整数倍的基波频率的次谐波成分。
谐波产生的主要原因包括非线性负载、电压波形畸变、电容和电感元件的存在以及不均匀的系统配置等。
这些因素会导致系统中的谐波电流和谐波电压增大,进而影响电力系统的稳定运行。
2. 无功补偿技术的原理无功补偿技术通过引入适当的无功电流来抑制电力系统中的谐波。
常见的无功补偿装置包括静态无功补偿器(SVC)、静止无功补偿器(STATCOM)、动态无功补偿器(DSTATCOM)等。
这些装置能够根据系统需要主动调整无功功率输出,以平衡系统中的功率因数,降低谐波电流水平。
3. 无功补偿对谐波的影响无功补偿装置能够显著降低电力系统中的谐波电流。
在无功补偿器的作用下,电力系统中的电压可以更加稳定,功率因数得以改善,谐波电流得到抑制。
此外,无功补偿器还能减少电力系统中谐波电流对电气设备的损害,提高设备的寿命。
4. 无功补偿技术的应用案例无功补偿技术在电力系统中得到了广泛的应用。
以电压源逆变器作为无功补偿器的动态无功补偿器(DSTATCOM)为例,它通过控制逆变器输出电流中的无功成分来实现无功补偿。
该技术已经在电力系统中的配电网、工厂和大型商业建筑中得到了成功应用,显著改善了电能质量。
5. 无功补偿技术的发展趋势随着电力系统的不断发展,无功补偿技术也在不断进步。
当前,研究者们正在探索新的无功补偿器件和控制策略,以提高无功补偿技术对谐波的抑制效果。
例如,混合滤波器和自适应无功补偿装置等新技术的应用,为电力系统中的谐波问题提供了更加有效的解决方案。
综上所述,无功补偿技术在电力系统中起到了重要的抑制谐波的作用。
通过引入适当的无功电流,无功补偿装置能够降低电力系统中的谐波水平,提高系统的稳定性和设备的寿命。
关于无功补偿装置与谐波的关系说明
关于无功补偿装置与谐波的关系说明
目前的无功补偿装置配备串联电抗器对于特定的谐波有滤波作用,也相当于单调谐滤波器,对于单调谐滤波器,其电抗率一般为1/n2,对于三次,电抗率为1/9=11.111%,对于5次,为4%。
而目前的并补装置一般配置为6% 和12%,均为偏感调谐,是考虑到电容器本身不是作为滤波用,如果完全调谐,谐波电流流入电容器后,造成电容器端电压升高,谐波电流也很大,这样在电压和电流的双重作用下,电容器容易损坏,这是因为电容器没有按滤波电容器设计,滤波电容器设计是对谐波电压必须叠加,抬高电容器的额定电压。
如要进行滤波设计,必须提供以下参数才能计算。
如图中所示,只有提供了以下参数,才能进行相关的系统计算,相对准确的计算铝箔的相关参数
(1)系统参数
(2)
(3)系统短路参数。
无功补偿技术在电力系统谐波滤波中的应用
无功补偿技术在电力系统谐波滤波中的应用随着现代社会对电力需求的不断增长,电力系统中的谐波问题也变得日益突出。
谐波对电力设备和电网的稳定运行造成了严重的影响,因此需要采取有效的措施对谐波进行滤波。
在电力系统谐波滤波中,无功补偿技术被广泛应用,本文将探讨无功补偿技术在电力系统谐波滤波中的应用。
一、无功补偿技术概述无功补偿技术是一种通过无功电流和电压来实现电力系统功率平衡的技术。
它将电力系统中的无功功率进行制备或吸收,从而减少谐波对电力系统的影响。
常见的无功补偿技术包括静态无功补偿装置(SVC)、静态同步补偿装置(STATCOM)和动态无功补偿装置(DSTATCOM)等。
二、无功补偿技术在电力系统中的作用无功补偿技术在电力系统中具有多种作用。
首先,它可以提供无功功率,使得电力系统的功率因数接近于1。
其次,它可以改善电力系统的电压稳定性,避免电压波动对负载设备的损坏。
此外,无功补偿技术还可以减少谐波电流在电网中的流动,从而减小谐波对电力设备的影响。
三、无功补偿技术在谐波滤波中的应用1. 无功补偿技术能够对电力系统中的谐波电流进行补偿。
基于谐波理论,通过无功补偿装置产生的无功电流与谐波电流相互抵消,从而起到滤波的效果。
这种方式既可以有效地减小谐波电流的幅值,又可以降低谐波电流对电力设备的影响。
2. 通过无功补偿技术,可以对电力系统中的谐波电压进行控制。
谐波电压是谐波电流通过电力设备引起的,通过通过相应的无功补偿装置可以制备或吸收谐波电压,从而减小谐波电压的波动,降低对负载设备的影响。
3. 结合无功补偿技术与滤波器的使用,能够同时对电力系统中的谐波电流和谐波电压进行补偿和滤波。
无功补偿装置通过制备或吸收无功功率,使得电力系统功率因数接近于1,同时通过与滤波器相结合,对谐波电流和谐波电压进行补偿和滤波,从而实现对电力系统中谐波的全面控制。
四、无功补偿技术的应用案例1. 在工业生产中,无功补偿技术广泛应用于大型电动机的起动和运行过程中。
无功补偿与谐波抑制
谐波放大是指流入系统的谐波电流比谐波源本身更大的情况,系统的阻抗为感性,当在某次谐波下,电容器支路的阻抗呈现容性时,谐波电流流出电容器支路--而不是流入,这样,流入系统的谐波电流就比谐波源本身更大了,就造成了谐波放大。
最极端的情况就是发生并联谐振!所以,电容器支路一般串联一定电抗率的电感,避免这种情况发生。
为了补偿负载的无功功率,提高功率因数,常在负载处装有并联电容器。
在工频频率的情况下,这些电容器的容抗比系统的感抗大得多,不会产生谐振。
但对谐波频率而言,系统的感抗大大增加,而容抗大大减少,就可以产生并联谐振或串联谐振,使谐波电流放大。
一、先看看谐振所需条件:电源、感性负载、容性负载产生方式:感性负载与容性负载并联,有电流流入原理:因感性负载与容性负载阻抗互相呈180度角,所以并联后总电流=感性负载电流-容性负载电流。
举例:总电流100A=感性负载电流500A-容性负载电流400A这里总电流为从设备出来的谐波电流,感性负载就是变压器,容性负载就是纯电容,因此谐波被放大了。
要避免这种情况,只需改变电容器组为感性负载就好。
呈感性时,总电流=感性负载电流+感性负载电流所以串上电抗,使整体在50HZ时呈容性,用作无功补偿,在谐波电流频率下(150HZ、250HZ、350HZ等)呈感性二、如何计算电容电抗器组的谐振点这里有个公式:Fo=50*√(XC/XL)举例:电抗率为6.3,则Fo=50*√(100/6.3)=199.2HZ也就是说,在通过199.2HZ电流时,电容电抗器组总阻抗为0,整体对小于199.2HZ的电流呈容性,对大于199.2HZ的电流呈感性。
所以电抗率为6.3的电容电抗器组不会放大200HZ的4次谐波电流(在200HZ时呈感性),同时其在200HZ时阻抗依然非常小,可以吸收大量4次谐波电流。
三、无源滤波器其实就是电容电抗器组,针对不同的谐波阶次设计相应的电抗率。
无源滤波器的谐振点越靠近谐波电流频率,吸收效果越好。
谐波抑制与无功功率补偿
13
一、谐波的基本概念、产生与危害
某次谐波分量的大小,常以该次谐波的有效值与基波有
h 次谐波电 HR h , 效值的百分比表示ห้องสมุดไป่ตู้ 称为该次谐波的含有率
流的含有率HRI h 为
HRI h Ih 100% I1
畸变波形因谐波引起的偏离正弦波形的程度,以总谐波 畸变率
THD
表示。它等于各次谐波有效值的平方和的平方根
19
一、谐波的基本概念、产生与危害 i
A
Id
0
π
2π
ωt
iA
1:1
Id
iA
Id 3
2I d 3
iA
3 :1
Id
0
ωt
iA
Id 3
3
Id
Id
Id
0
1:1
ωt
π
2π
iA
3 :1
图 1-5
变压器接线方式不同时高压侧电流
20
一、谐波的基本概念、产生与危害
电力机车
25kV
iu d i
u2 1 u2 2 i1
i
u2 2 i2
i
a
V1
i
π
i 2π ωt
T u1
u2 1
u2 2 SR
E
id
M
i1
0
i
E
i
(b)
i2
b
0
π
π
2π
ωt
V2
(a ) (c)
图 1-6 韶山-1 型电力机车原理图与机车电流波形
21
一、谐波的基本概念、产生与危害
高压无功补偿装置电抗率选择方法探析
高压无功补偿装置电抗率选择方法探析作者:田玉英蔡翠佳吴小峰来源:《中国科技纵横》2012年第20期摘要:串联电抗器是高压并联电容器装置的重要组成部分,其主要作用是抑制谐波和限制合闸涌流,因此,在并联电容器回路中要串联电抗器。
电抗率是串联电抗器的重要参数,合理选择电抗器的电抗率是无功电容补偿装置降低噪声及安全运行的基础。
本文就电抗器的作用进行了分析,并提出了电抗率的选择方法。
关键词:无功补偿电抗率高次谐波并联谐振1、前言随着石化行业电气管理不断深入,电网平均功率因数要求在0.95以上。
石化装置主要负载是电动机,大量感性负载使系统电网平均功率因数小于0.9,安装电容补偿装置可提高系统功率因数。
电容器投入时会产生较大合闸涌流,电容器具有频率升高阻抗降低的特性,对某些高次谐波容易产生谐振,使电气设备噪音过大过载甚至损坏。
因此,正确选择电抗器的电抗率,即可以起到限制电容合闸涌流作用,又可以抑制高次谐波,防止发生谐振。
但串联电抗器绝不能与电容器任意组合,更不能不考虑电容器组连接母线处的谐波成分。
3、串联电抗器电抗率选择原则高次谐波主要是3、5、7┉等奇次分量,因此主要考虑奇次谐波对电容器的影响。
电容补偿装置中串联电抗器的选择,必须考虑电容补偿装置接入处的谐波成分。
对于已投用的电容装置,其串联电抗器选择是否合理要进行核算,并组织对电网谐波含量进行实测。
一般原则如下:(1)当电容装置接入处电网次谐波含量较小,可选择电抗率为0.1%-1%的串联电抗器。
(2)当电容装置接入处电网为5次及以上谐波含量。
5次谐波较小,选择电抗率为6%的串联电抗器。
5次谐波含量较大,应选择电抗率为4.5%电抗器。
串联电抗器电抗率的选择还应防止谐振的产生。
4、串联电抗器电抗率选择应用按照上述方法分析对水气厂E31变电容补偿装置电抗器电抗率进行选择。
根据系统中含有5次及以上谐波,5次谐波含量较小,选择串联电抗器的电抗率为6%,有效抑制了系统中的高次谐波,抑制了系统发生谐振,装置保险时常熔断现象,电抗器的运行噪声也降了下来。
无功补偿对电力系统谐波滤波效果的影响
无功补偿对电力系统谐波滤波效果的影响无功补偿是电力系统中一种重要的补偿手段,其目的是降低无功功率的流动和改善系统功率因数。
然而,无功补偿对电力系统谐波滤波效果的影响却备受关注。
在本文中,我们将探讨无功补偿对电力系统谐波滤波效果的影响,并分析其中的原因。
一、无功补偿对电力系统谐波滤波效果的正面影响无功补偿设备,在补偿无功功率的同时,还具有一定的滤波作用。
通过研究发现,无功补偿设备可以抑制电力系统中的谐波电流,从而改善电压波动和谐波失真的情况。
这是由于无功补偿设备具有高频抑制能力,可以有效地滤除电力系统中的谐波成分。
因此,在一定程度上,无功补偿设备可以提高电力系统的谐波滤波效果。
二、无功补偿对电力系统谐波滤波效果的负面影响然而,在一些情况下,无功补偿设备也可能对电力系统的谐波滤波效果产生负面影响。
首先,无功补偿设备本身也会引入谐波分量,尤其是当设备存在一定的不匹配或不良接地等问题时,会产生大量的谐波电流。
这些谐波电流会进一步加剧电力系统的谐波失真程度,降低滤波效果。
其次,无功补偿设备对系统电压的响应速度较慢,不能及时跟踪电网的变化。
当电力系统中出现快速变化的谐波电流时,无功补偿设备无法迅速响应,因此无法实现对谐波的有效滤波。
这也是无功补偿设备影响谐波滤波效果的一个重要原因。
三、改善无功补偿对电力系统谐波滤波效果的方法针对无功补偿对电力系统谐波滤波效果的负面影响,我们可以采取以下措施来改善:1. 优化无功补偿设备的设计和选择。
在设备的选型过程中,应考虑设备的谐波抑制能力和响应速度等因素。
选择具有良好抑制谐波功能和快速响应能力的无功补偿设备,可以有效减少谐波分量并提高滤波效果。
2. 加强系统的谐波监测和分析。
通过对电力系统中谐波电流和电压的监测与分析,可以及时发现问题,并采取相应措施进行调整和改进。
及时排除故障和改善谐波响应能力,会有效提高无功补偿对电力系统谐波滤波效果的影响。
3. 综合应用多种补偿手段。
无功补偿对电力系统谐波的抑制与控制
无功补偿对电力系统谐波的抑制与控制电力系统中的谐波问题一直以来都是一个重要的研究课题。
谐波的存在会导致电力系统中的电压和电流波形失真,影响电力设备的正常运行,甚至导致系统的故障。
因此,如何有效地抑制和控制电力系统中的谐波成为了电力工程领域中一个关键的问题。
在解决电力系统谐波问题的方法中,无功补偿技术被广泛应用。
无功补偿指的是在电力系统中通过补偿电容或电感器件,使得系统中的无功功率消耗或产生达到平衡,从而减少谐波的产生和影响。
接下来,将从两个方面来讨论无功补偿对电力系统谐波的抑制与控制。
首先,无功补偿可以通过提高系统的功率因数来抑制谐波的产生。
功率因数是指电力系统中有用功率与总功率之比,是衡量电力系统能效的指标。
在传统的电力系统中,许多负载设备的功率因数往往较低,导致系统中的谐波问题严重。
通过合理配置无功补偿设备,可以改善系统的功率因数,减少无效功率的消耗。
这样一来,谐波的产生也相应减少,并降低对系统的影响。
其次,无功补偿还可以通过滤除谐波成分来控制系统中的谐波。
无功补偿设备通常包括各种滤波器,可以选择性地将谐波成分滤除,从而减少谐波对电力系统的影响。
常用的滤波器包括谐波电容器、谐波电感器和谐波抑制变压器。
通过合理选择和配置这些滤波器,可以有效地降低系统中的谐波水平,并确保系统的稳定运行。
除了无功补偿技术,还有其他方法可以用于电力系统谐波的抑制与控制。
比如,可以通过优化设备的设计和选择,减少设备自身的谐波产生。
此外,也可以采用有源滤波器等先进的谐波抑制技术来实现谐波的补偿与控制。
然而,无论使用何种方法,都需要充分考虑电力系统的实际情况和需求,综合选择合适的解决方案。
总结起来,无功补偿对电力系统谐波的抑制与控制起着重要的作用。
通过提高系统的功率因数和滤除谐波成分,可以有效地降低电力系统中的谐波水平,保证系统的正常运行。
当然,针对不同的电力系统和谐波问题,选择合适的方案和技术也是至关重要的。
只有在不断的研究和实践中,我们才能更好地解决电力系统中的谐波问题,确保电力系统的安全稳定运行。
无功补偿技术对电力系统电流谐波的控制
无功补偿技术对电力系统电流谐波的控制电力系统中存在着电流谐波的问题,它们对电网稳定性和设备的正常运行造成了不利影响。
为了解决这一问题,无功补偿技术应运而生。
本文将从以下几个方面探讨无功补偿技术对电力系统电流谐波的控制。
一、无功补偿技术的概述无功补偿技术是通过调节电容器和电感器的无功功率,与电源中的感性或容性无功功率进行补偿,达到提高功率因数和降低电流谐波的目的。
其中,电容器能够补偿感性无功功率,而电感器则能够补偿容性无功功率。
通过控制这两者的运行状态和大小,可以实现对电流谐波的控制。
二、无功补偿技术对电流谐波的影响1. 谐波电流的生成原因电力系统中存在众多非线性负载,如电子设备、变频器等,它们引入了谐波电流。
这些非线性负载的存在导致电流不再是正弦波形,而是产生了各种谐波成分。
2. 无功补偿技术的控制原理无功补偿技术通过调节电容器和电感器的无功功率,实现了对电流谐波的控制。
通过将电容器和电感器连接到电网中,可以有效补偿谐波电流,减小谐波分量,提高电网的质量。
三、无功补偿技术的具体应用1. 无功补偿技术在变流器中的应用变流器作为电力系统中常见的非线性负载,由于其工作原理的特殊性,引入了大量的谐波电流。
通过采用无功补偿技术,可以将变流器引入的谐波电流有效补偿,减少了谐波对电网的影响。
2. 无功补偿技术在发电机组中的应用发电机组作为电力系统的重要组成部分,其运行过程中也会引入谐波电流。
无功补偿技术可以通过调节发电机组的无功功率输出,实现对谐波电流的控制,提高发电机组的运行效率和稳定性。
四、无功补偿技术的优势与挑战1. 优势无功补偿技术能够通过调节无功功率的大小和相位,减少谐波电流对电网和设备的影响,提高电力系统的稳定性和可靠性。
此外,无功补偿技术还能够提高电网的功率因数,降低线路损耗,节省能源。
2. 挑战无功补偿技术在应用过程中也面临一些挑战。
首先,无功补偿装置的选型和参数调整需要仔细设计,以确保其能够准确补偿谐波电流。
无功补偿中的谐波抑制简介
的 谐
波
电
压
谐波电流流经 阻抗无限大的回路时
将产生无限大的谐波电压
Harmonic Xcn
Load
无
限
大
Xsn
的 谐
波
电
压
无限大的谐波电压 将与电网与电容器间,产生大电流 将迅速造成电容器故障
三、引起谐波电压的串联谐振。
谐波电压源
Vn
变压器阻抗
Xsn
补偿电容器
Xcn
Zn X sn X cn
谐波含量过高,将会造成
电缆 集肤效应 过载发热
变压器 噪音 温升
通讯 产生感应电磁场
PC 计算机 显示屏跳动 数据失真
M:电机 振动 发热
UPS 工作不正常
电容器 烧毁故障 谐振放大谐波
G:发电机 停机 无法供电
etc 其它
谐波的方向
谐波电流
B用户
谐波的污染
用户 - A
用户 - B
用户 - C
f (t) — 一个频率为f0的周期函数,其角
频率为ω0=2πf0,周期 T=1/f0=2π/ω0
C1 sin(0t 1) — 基波分量 Cn sin(n0t n ) — 第n次谐波, 它的幅值为Cn,频率为nf0 ,相位为n
傅立叶级数的系数由下式给出 :
A0
1 T
T 0
)
x 0t
谐波的特性 对称性 相序性 独立性
一、对称性 奇对称:没有余弦项 偶对称:没有正弦项
半波对称:没有直流分量和偶次谐波
电力系统是由双向对称的元件组 成的,这些元件的电压和电流具 有半波对称的特性。
因此,电力系统中一般不包含偶次谐波。
无功补偿装置中谐波的影响及其治理方案
无功补偿装置中谐波的影响及其治理方案无功功率补偿装置在电力供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数,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。
所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
合理的选择补偿装置,可以做到最大限度的减少网络的损耗,使电网质量提高。
反之,如选择或使用不当,可能造成供电系统电压波动,谐波增大等诸多因素。
一、目前我国电力电网现状:目前, 随着电力电子技术的发展,具有非线性特性的变流装置和大容量的感性负载的使用, 电网中的谐波污染问题也越来越严重。
电网波形畸变, 使电力系统中的电压和电流不再是单一基波频率的正弦波, 此时就出现了谐波及无功问题。
下面就谐波的危害做个简单的介绍:1.谐波污染会使用电设备产生噪音、过热、振动、误动作甚至使其烧毁。
2.谐波是电网中的元件产生附加的谐波损耗,降低发电、输电及用电设备的效率。
3.谐波会使电容器、电缆等设备过热、使绝缘老化、寿命缩短以至损坏。
4.谐波会使局部产生并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大,加大危害性。
5.谐波还会导致继电保护和自动装置的误动作,同时对通讯系统产生干扰等等因素。
二、谐波对电容补偿柜的影响:我国规定电网中谐波含量在8%-10%范围内为中度污染,此时电网中的设备可以正常工作,但对于特殊设备就会产生重要严重影响。
例如对于无功补偿中的电容(一般我公司选择的是德力西BSMJ系列的电容器)来说,一般不具备抗谐波能力,如果电容在此环境下工作,将会在谐波的作用下产生谐振,此时将在电容器内部产生数倍于额定电流的谐振电流,长时间运行将会降低电容的容量、老化电容绝缘性能甚至击穿电容等。
下面就部分补偿方案做进一步的分析。
三、无功补偿方案比较:方案一:无源滤波补偿方案(见图1-1)此无源滤波补偿方案是我们公司在以前工程设计时所经常采用的补偿方案,此方案由限流电抗器和电容器组成简单的LC滤波器。
限流电抗器是根据电抗器对电流的拒流特性来实现电容器组在投切过程中产生的投切过电流的抑制作用,起到平波功能,同时限流电抗器的电感和串联电容器组成串联谐振电路,在谐振频率下呈现出很低的阻抗。
无功补偿对电力系统谐波的抑制与消除
无功补偿对电力系统谐波的抑制与消除无功补偿是电力系统中重要的调节手段,它可以通过改变功率因数,实现对电力系统的性能改善和谐波的抑制与消除。
本文将探讨无功补偿在电力系统中对谐波的抑制与消除的作用。
1. 无功补偿技术概述无功补偿是通过在电力系统中引入特定的电气设备,控制并补偿系统中的无功功率,以提高功率因数。
常见的无功补偿装置包括静态无功补偿装置(SVC)、无功补偿容器、静态同步补偿器(STATCOM)等。
这些装置能够实现对电力系统中谐波的抑制与消除,并提高系统的稳定性和可靠性。
2. 无功补偿对谐波的抑制无功补偿装置通过调节电压和电流的相位差或幅值,实现对电力系统谐波的抑制。
举例来说,无功补偿容器可以通过改变无功功率的补偿方式,减小电流对谐波的响应,从而达到谐波的抑制效果。
同时,无功补偿装置还可以在电力系统中引入一定的阻抗,限制谐波电流的流动,减少谐波的传播。
3. 无功补偿对谐波的消除在电力系统中,谐波的消除更加注重对谐波电流的削减。
无功补偿装置可以通过控制电流的相位差和幅值,实现对谐波电流的消除。
例如,STATCOM可以通过快速响应电流需求的变化,将电流调整到与电压同频的相位差,从而消除谐波电流的影响。
此外,无功补偿装置还可以引入谐波滤波器,对特定频率的谐波进行滤波,以实现谐波的消除。
4. 无功补偿技术的应用案例无功补偿技术已经在电力系统中得到广泛应用。
例如,某电厂的无功补偿装置通过控制电流的相位差和幅值,成功地抑制了电力系统中谐波的产生,在提高系统性能的同时保证了供电质量。
另外,某城市的配电网通过引入无功补偿容器,实现了对谐波的消除,有效降低了系统的谐波污染。
5. 无功补偿技术的发展趋势随着电力系统的发展,对无功补偿技术的要求也越来越高。
未来的无功补偿技术将更加注重对谐波的精确抑制和消除。
新型的无功补偿装置将采用先进的控制算法和高效的电力电子器件,以实现对电力系统谐波的更加精确的控制。
综上所述,无功补偿对电力系统谐波的抑制与消除起到了重要作用。
无功补偿对电力系统电流谐波的抑制
无功补偿对电力系统电流谐波的抑制电力系统的正常运行离不开稳定的电流和电压。
然而,在电力系统中,电流谐波是一个普遍存在的问题,它会带来一系列的负面影响,如电压畸变、谐波电流过载等。
为了解决这个问题,无功补偿技术应运而生。
本文将探讨无功补偿对电力系统电流谐波的抑制作用,并分析其原理和实际应用。
一、无功补偿的原理无功补偿是通过在电力系统中引入无功功率来平衡系统的功率因数。
它的主要原理是通过并联连接电容器或者电感器来实现,可以使系统的功率因数接近于1,并降低电流的谐波含量。
具体而言,无功补偿通过合理地调节电容器或者电感器的容量或者电感值,使其与电流谐波相消,从而达到抑制电流谐波的目的。
二、无功补偿对电流谐波的抑制效果1. 降低电压谐波由于电流谐波经过电力系统的阻抗,会产生相应的电压谐波。
通过合理地配置无功补偿设备,可以降低电压的谐波水平,从而减小电力负荷以及电力设备所承受的电压畸变,提高供电质量。
2. 减小电流谐波无功补偿设备并联连接在电力系统中,通过与电流谐波相消,可以减小电流的谐波含量。
这将减少电力设备的电流负荷,降低谐波损耗,并延长设备的使用寿命。
3. 提高电力系统的稳定性电力系统中谐波引起的问题不仅仅体现在电压和电流的畸变上,还会对系统的稳定性产生影响。
通过无功补偿,可以有效地提高电力系统的稳定性,减少电力设备的故障率,降低停电风险。
三、无功补偿在实际应用中的案例分析无功补偿技术已经在实际电力系统中得到了广泛应用。
以下是其中的一些案例分析:1. 矿井电力系统中的应用矿井电力系统中存在频繁的起停负荷现象,这会导致电流谐波较大。
通过引入无功补偿设备,可以有效地抑制电流谐波,提高电力设备的运行效率,并减少谐波损耗。
2. 工业电力系统中的应用在工业电力系统中,大量的非线性电力负荷会导致较高的电流谐波。
无功补偿设备可以根据系统的实际情况,合理地调节容量或者电感值,降低电流的谐波含量,提高电力设备的工作效率。
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1)3次谐波含量很小, 5次谐波含量较大(包括已经超过或接近国标限值),选择4.5%~6%的串联电抗器,忌用0.1%~1%的串联电抗器;
2)3次谐波含量略大, 5次谐波含量较小,选择0.1%~1%的串联电抗器,但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值,并且有一定的裕度;
无功补偿中对谐波的抑制作用及电抗率的选择
0 引言
随着电力电子技术的广泛应用与发展,供电系统中增加了大量的非线性负载,如低压小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置,特别是静止变流器的采用,由于它是以开关方式工作的,会引起电网电流、电压波形发生畸变,从而引起电网的谐波“污染”。产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲击性、波动性负荷,如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等,它们在运行中不仅会产生大量的高次谐波,而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低,而且会严重削弱和干扰电网的经济运行,形成了对电网的“公害”。
综上所述,对于额定频率为50Hz和60Hz的电力系统中,无功补偿装置在不同场合的电抗率选择如下:
XL=0.1%~1%·XC — 不考虑谐波影响,仅需抑制合闸涌流;
XL=4.5%~6%·XC — 限制5次以上高次谐波的影响;
XL=12%~13%·XC — 限制3次以上高次谐波的影响。
次。
(2)在中频炉、变频器等逆变类负荷中,逆变频率与电网频率无关,会产生频率并不是基波的整数倍谐波,有人称其为分数次谐波。但这些谐波被整流滤波电路隔离不会直接反馈到电网中去。
(3)在电弧炉、电解铝、氯碱厂等大型冲击性不对称负荷中,虽然谐波的成分非常复杂且含量很大,但由于其工作的间断性产生的谐波多为间谐波,特点是持续时间短,频谱杂乱,叠加后形成白噪声。这类谐波可以通过在谐波负载前加装低通滤波器进行治理。
4 电抗率的选择
众所周之,电网电压流入电抗器后,对基波不会有大的影响,但对谐波来说却有较大的影响。这些非正弦波形可以用数学分析的方法分解成工频的基波和各种倍数频率的谐波。但对电容器来讲,一般不存在偶次倍数的谐波。因此主要考虑3、5、7、9、11、13等次谐波的影响。在这些高次谐波中以5次谐波最为显著。
参考文献
[1] GB/T 14549-93,电能质量公用电网谐波[S]
[2] 吕润馀.电能质量技术丛书第三分册—电力系统高次谐波[M].北京:中国电力出版社,1998
[3] GB 50227-95,并联电容器装置设计规范[S]
3)3次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,选择12%或12%与4.5%~6%的串联电抗器混合装设。
(3)电容器装置接入处的背景谐波为5次及以上
1)5次谐波含量较小,应选择4.5%~6%的串联电抗器;
2)5次谐波含量较大,应选择4.5%的串联电抗器;
(4)对于采用0.1%~1%的串联电抗器,要防止对5次、7次谐波的严重放大或谐振;对于采用4.5%~6%的串联电抗器,要防止对3次谐波的严重放大或谐振。
则当n=5时,XL=0.04XC
则当n=5时,XL=0.02XC
从式(1)可以看出,当nXL-XC/n>0即电容器组回路呈感性时,可使谐波电流减小,因此抑制谐波电流的电抗值应满足nXL-XC/n>0的条件,又考虑到电抗值应有一定余量,工程上常取可靠系数为1.5,因此串联电抗器的电抗值应按下式选取:
设En为n次谐波源电动势;XB、XL分别为变压器、电抗器的等值感抗;XC为电容器组的等值容抗;n为谐波次数;In为n次谐波总电流。
显然,In=En/nXB+(nXL-XC/n) (1)
对于一般电路来说,起主要作用的是3、5、7、11 等次谐波。在式(1)中,若使nXL-XC/n=0,
则当n=3时,XL=0.11XC
1 谐波的产生及其主要构成成分
谐波产生的原因是多种多样的,但电网谐波的主要构成并不复杂。电网谐波是指基波的整数倍的高次波,即2、3、4、5……次谐波。各次谐波中,偶次谐波是由于信号正负半周的不对称所形成的,而电网中电流正负半周的不对称的情况不常见,因此偶次谐波的含量很小。在三相系统中,3、6、
9……等3 的整数次谐波的相位相同,在三相三线的系统中不能流通,在三相补偿电容器中也不能流通。只要不是分相补偿就不需要考虑3
的整数次谐波的影响。在输电、工业、电力电子等场合一般有以下几种情况:
(1)在多数情况下,谐波是由非线性负荷产生的,主要是整流滤波,它在电网中产生PN次谐波,P是一个周期内整流形成的直流波头数,N是自然数,三相整流最低谐波次数是5
(4)电力机车是人们公认的谐波源,但电力机车主要形成的是陷波和不平衡负载,通过Y/△接线的变压器后3
的倍数次谐波被隔离,注入电网的谐波成分与逆变类负荷一样,所以电网谐波的主要成分是5、7、11、13、17、19……次谐波。
2 谐波在无功补偿中的危害
电网谐波与无功补偿中并联电容器的运行有较大的关系,因为电容器可能使电网中的谐波电流放大,有时甚至在电网中产生谐振,使电器设备受到严重损坏,破坏电网的正常运行。谐波放大时,大量的谐波电流在电网与补偿电容之间往复交换,使包括变压器及电容器等电网上的设备出现过载并产生机械振动,释放大量的热量,加快损耗设备的同时也使电网正常运行的可靠性大大降低。所以谐波放大是动态无功功率补偿设计中要考虑的首要问题。在供电系统中作为无功补偿用的并联电容器,对于某次谐波若与呈感性的系统电抗发生并联谐振,则可能出现过电压而造成危害。过大的谐波电流可能使电容器寿命缩短、鼓肚、熔丝、群爆甚至烧损。
在并联电容器装置接入母线处的谐波“污染”暂未得到根本整治之前,如果不采取必要的措施,将会产生一定的谐波放大。
我们在许多工矿企业中,经常遇到这样的情况,无功功率补偿装置(电容器直接补偿)投入后,供电设备中的电器件(包括变压器、电抗器、电容器、自动开关、接触器、继电器)经常损坏,这就是谐波电流被电容器直接补偿引起的谐波放大后而造成的。许多企业采用电容器串接电抗器的无功补偿方式来回避谐波,但是由于不清楚电抗值的计算方法,不仅达不到理想补偿效果,反而造成了谐波放大。一些企业选用了无源滤波器,但由于没有对电网参数精确测算,投入运行后不能正常运行。由于电抗器高次谐波电流含量与电网谐波源状况、阻抗参数和电容器装置回路阻抗参数有关,因此在实际应用中电抗率的取值是不同的。串联电抗器绝不能与电容器组任意组合,更不能不考虑电容器组接入母线处的谐波背景。文章着重就串联电抗器抑制谐波的作用展开分析,并提出电抗率的选择方法。
6 结束语
本文分析了在电网系统中谐波的产生和构成成分,论述了谐波对电网系统的危害。进而介绍带串联电抗器的无功补偿对电网谐波具有抑制作用,分析、研究其电气性能,作出相关的设计和计算方法,给出了在不同场合中电抗率的选择,在最后提供几点在工程上的经验总结,给出电抗率选择的一般规律。随着电力工业的迅速发展,为节约能源,改善供电品质,提高无功补偿水平。在电容器组中采用串联电抗器是一种行之有效的好办法,这不仅能解决简单电容器补偿的过流、过压问题,也可以解决多支路无源滤波器的过载问题。对于已经投运的电容器装置,其串联电抗器选择是否合理需进一步验算,并组织现场实测,了解电网谐波背景的变化。要注意现场应用条件,按现场条件与要求进行设计才能达到预期的效果。
XL=aXC (2)
如限制5次谐波电流,则应取:
XL=1.5(0.04XC)=0.06XC
则:XL/XC=0.06
式中0.06为限制5次谐波电流时,电抗器工频额定电抗XL与电容器工频额定容抗XC的比值,称为电抗率,用字母K表示。
即:K= XL/XC (3)
在5次谐波时,由式(3)可知,电抗率K=6%时,才能补偿支路的5次以上谐波电抗呈感性,才能有效地抑制高次谐波,并将合闸涌流限制在5倍额定电流左右。
3 电抗对谐波的抑制作用
一般情况下,作为谐波源负载的无功补偿装置对谐波呈容性时必然引起谐波放大,必须用带消谐的无功补偿装置。
L-C滤波器的谐振频率为fn,在工频状态下,滤波器呈容性,无功补偿装置用于补偿电网系统的感性无功功率。而对频率为f的谐波有以下两种情况:
当f
当f>fn时,滤波器呈感性,该滤波器对频率为f的谐波起滤波作用。滤波效果取决于f和fn的接近程度,如果f=fn滤波器呈很小的阻抗,几乎所有的谐波量都被滤波器吸收,而不流入电网。
5 电抗率选择的一般规律
(1)电容器装置接入处的背景谐波为3次
1)3次谐波含量较小,可选择0.1%~1%的串联电抗器,但应验算电容器装置投入后3次谐波放大是否超过或接近国标限值,并且有一定的裕度;
2)3次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,选ห้องสมุดไป่ตู้12%或12%与4.5%~6%的串联电抗器混合装设。
电压波形发生畸变,就意味着它的波形变成非正弦波,由于这种非正弦波是周期性的,所以可用数学分析方法的傅立叶级数表达式将它分解为基波和各种倍数频率的高次谐波。在一般的配电网当中,对谐波进行抑制是很有必要的,实际中应用的方法主要使用串联电抗的无功补偿电容组。相当于电容串联一个电抗,从而消除由于电路对其中的谐波呈容性而带来的谐波振荡及放大。