浅谈无功补偿与无源滤波

浅谈无功补偿与无源滤波

用电设备正常工作不但要从电源取得有功功率，还需要获取无功功率。如果电网中的无功功率不足，用电设备就没有足够的能力建立正常工作的电磁场，导致端电压下降，从而影响用电设备的正常运行。

电网输出的功率包括两部分：一是有功功率：直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；二是无功功率：不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率。

实际上用电设备正常工作不但要从电源取得有功功率，还需要获取无功功率。如果电网中的无功功率不足，用电设备就没有足够的能力建立正常工作的电磁场，导致端电压下降，从而影响用电设备的正常运行。但是从发电机和高压输电线供给的无功功率远远满足不了负荷的需要，所以在电网中常常使用一些无功补偿装置来补充无功功率，以保证用户对无功功率的需要，这样用电设备才能在额定电压下工作。无功补偿是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，能量在两种负荷之间相互交换，这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

无功补偿可以增加电网中有功功率的比例常数，减少发、供电设备的设计容量，减少投资，降低线损等。在无功补偿中，串联电抗的无功补偿电容器能够达到避免谐振滤除谐波等功能，在IEC标准中，将电容器与串联电抗器构成的设备统称为滤波器。无源滤波器由LC等被动元件组成，将其设计为某频率下极低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道。采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是抑制谐波污染的有效措施。

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通常采用由电力电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波装置进行滤波，其实质就是根据电容电阻固有的阻抗特性，对某一特定频率的谐波呈低阻抗，为负载谐波电流提供较低的阻抗通道，与电网阻抗形成分流的关系，使大部分该频率的谐波流入滤波器，而不流入电网，其滤波特性由系统和滤波器的阻抗比所决定，所以滤波器一旦制成，性能参数难以变动，滤波特性受系统参数的影响较大；当波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载；除此之外，无源滤波器只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用。以上诸多缺点大大限制了无源滤波器的应用场合。

在无源滤波器中又有调谐滤波器和失谐滤波器，IEC 61642标准中有涉及到两种滤波器的定义，调谐滤波器的目的是对预定阶次谐波滤波，他的调谐频率偏离于被过滤的频率不得大于10%：

失谐滤波器起到无功补偿避免谐振的功能，其调谐频率低于有较大幅值的最低阶电流电压谐波频率的10%以上：

以上两者均具有谐波抑制能力，且对基波均呈容性用以补偿无功，其中调谐滤波器的滤波能力更强。