供配电系统无功补偿及谐波抑制
谐波抑制和无功功率补偿
谐波抑制和无功功率补偿在电力系统中，谐波抑制和无功功率补偿是两个重要的问题。
谐波是指电力系统中频率为基波频率的整数倍的波动，它会导致电力系统中的电压和电流失真，对设备和电网的正常运行造成不利影响。
无功功率则是指电力系统中的无功电流和无功电压，它不参与能量传输，但却会造成电网的负荷不平衡和电压波动。
因此，谐波抑制和无功功率补偿是电力系统中必须解决的问题。
谐波抑制是指通过采取一系列措施来减小电力系统中的谐波含量，保证电力系统的正常运行。
谐波抑制的方法有很多种，其中最常见的是使用谐波滤波器。
谐波滤波器是一种能够选择性地滤除谐波成分的装置，它通过选择合适的滤波器参数和安装位置，将谐波电流引导到滤波器中，从而减小谐波对电力系统的影响。
此外，还可以采用谐波抑制变压器、谐波抑制电容器等设备来实现谐波抑制。
无功功率补偿是指通过采取一系列措施来消除电力系统中的无功功率，保证电力系统的负荷平衡和电压稳定。
无功功率补偿的方法有很多种，其中最常见的是使用无功补偿装置。
无功补偿装置可以根据电力系统的负荷情况，自动调节无功功率的大小和方向，从而实现电力系统的负荷平衡和电压稳定。
此外，还可以采用无功补偿电容器、无功补偿电抗器等设备来实现无功功率补偿。
谐波抑制和无功功率补偿在电力系统中的应用非常广泛。
首先，它们可以提高电力系统的供电质量。
谐波和无功功率的存在会导致电力系统中的电压波动和电流失真，影响电力设备的正常运行。
通过采取谐波抑制和无功功率补偿措施，可以减小电力系统中的谐波含量和无功功率，提高电力系统的供电质量。
其次，谐波抑制和无功功率补偿还可以提高电力系统的能效。
谐波和无功功率的存在会导致电力系统中的能量损耗和电网负荷不平衡，降低电力系统的能效。
通过采取谐波抑制和无功功率补偿措施，可以减小电力系统中的能量损耗和电网负荷不平衡，提高电力系统的能效。
最后，谐波抑制和无功功率补偿还可以提高电力系统的稳定性。
谐波和无功功率的存在会导致电力系统中的电压波动和电流失真，影响电力系统的稳定性。
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。
谐波抑制的方法及其特点
谐波抑制的方法及其特点谐波抑制是指在电力系统中，通过各种技术手段来减小或消除系统中的谐波，以保证系统的稳定运行和电能质量的提高。
谐波对电力系统的影响主要表现在电源侧产生电能浪费、设备过热和电力系统的持续稳定性等方面。
下面将介绍一些常用的谐波抑制方法及其特点。
1.无功补偿方法无功补偿是通过在电力系统中引入无功电流，通过与谐波电流进行干涉或互相对抗来实现谐波抑制的目的。
根据无功补偿方式的不同，可以分为静态无功补偿和动态无功补偿两类。
静态无功补偿是指通过在电力系统中连接静止的无功补偿装置，如电容器组或者电感器组，并采用并联或者串联的方式补偿谐波功率。
静态无功补偿适用于较小规模、较低谐波频率的谐波问题。
特点是结构简单、投资成本低，但对谐波的抑制能力有一定限制。
动态无功补偿是指通过在电力系统中连接可以根据网侧电压和电流动态调整的电力电子装置，来实时地进行无功补偿。
动态无功补偿器可以根据谐波电流的频率和相位进行自适应地补偿。
特点是可靠性高、补偿能力强，适用于大规模、高谐波频率的谐波问题。
2.谐波滤波器谐波滤波器是一种通过滤除谐波电流或电压来实现谐波抑制的设备。
它由各种谐波滤波器元件（如电感、电容器、电阻等）组成，通过选择适当的元件参数和连接方式，可以在不同频率的谐波上实现良好的抑制。
谐波滤波器可以分为被动滤波器和主动滤波器两种。
被动滤波器是指通过合理选择谐波滤波器的元件参数和连接方式，在电力系统的敏感载荷端或供电侧连接谐波滤波器，以吸收或滤除谐波电流或电压。
被动滤波器结构简单、可靠性高，但对谐波内容和负载变化敏感，需要定期维护和调整。
主动滤波器是指通过控制电力电子开关装置工作时序，实时地感知谐波电流并进行相应的抗谐波干涉，以达到谐波抑制的目的。
主动滤波器具有自适应性强、动态响应速度快、滤波能力强等特点，适用于高谐波内容、频率变化较大的系统。
3.绝缘调频（PWM）技术绝缘调频技术是一种通过采用电力电子器件，通过调节电压和电流的幅值、频率和相位等参数，实现对谐波的抑制。
电力谐波的产生原因及抑制方法
电力谐波的产生原因及抑制方法电力谐波是指电力系统中产生的非正弦波形，它由于交流电系统中的非线性负载、电力线上的电容器和电感器等因素引起。
电力谐波在电力系统中的存在可能会导致设备的故障、能源浪费和电网负载能力的下降。
因此，对电力谐波的产生进行有效的抑制是非常重要的。
1.非线性负载：非线性负载是电力谐波的主要源头。
非线性负载通常包括电力电子设备，如电视、计算机、UPS电源、逆变器、风力发电机等。
这些设备的工作原理会产生非线性电流，进而导致电网中谐波的产生。
2.电容器和电感器：电容器和电感器也会对电力谐波的产生做出贡献。
在电力系统中，电容器和电感器常用于无功补偿和电能储存。
然而，由于电容器和电感器的等效电路具有谐振特性，它们会对电力谐波起到放大的作用。
3.电网接地方式：电网的接地方式也会影响电力谐波的产生。
当电网采用不完全中性接地时，地线电流会导致电子设备的谐波污染。
抑制电力谐波的方法有多种，下面将介绍几种常见的方法：1.优化电力系统设计：对于新建的电力系统，可以采用谐波抑制措施进行设计。
例如，将非线性负载远离主要的电源和敏感设备，减少非线性负载对谐波的干扰。
2.增加电力系统的容量：增加系统容量可以降低电力谐波对设备的影响。
通过增加设备的容量，可以减少设备的负载率，从而降低了负载谐波。
3.应用谐波滤波器：谐波滤波器是目前应用最广泛的抑制电力谐波的方法之一、谐波滤波器可将电力谐波从电网中滤除，从而减少对设备的影响。
4.提高设备的抗谐波能力：可以通过改善设备的设计或增加额外的抗谐波装置，使得设备能够更好地抵抗电力谐波的干扰。
5.加强监测和管理：及时监测电力谐波的产生和影响程度，对于谐波超标的情况进行调整和管理。
可以采用在线监测系统对电力谐波进行实时监测，并根据监测结果采取适当的措施。
综上所述，电力谐波的产生原因主要是非线性负载、电容器和电感器以及电网接地方式等因素的综合作用。
为了有效抑制电力谐波，需要采用适当的方法，包括优化电力系统设计、增加系统容量、应用谐波滤波器、提高设备的抗谐波能力以及加强监测和管理等。
低压谐波抑制无功补偿
低压谐波抑制无功补偿低压谐波抑制无功补偿是一种用于改善低压供电系统质量的技术手段。
低压谐波抑制无功补偿系统可以有效降低系统谐波电流含量，改善电网电压波动，提高供电质量，保障电力设备的正常运行。
在低压供电系统中，负载设备使用非线性电器会产生谐波电流。
谐波电流会导致电压波动，加剧线损，影响供电质量。
同时，大量无功功率的消耗也会导致电网的能效下降。
因此，需要采用谐波抑制和无功补偿的技术手段来解决这些问题。
谐波抑制是指通过采用谐波滤波器等设备来降低谐波电流的含量。
谐波滤波器可以选择性地滤除特定频率的谐波电流，从而降低谐波电压并减小波动。
谐波滤波器通常由电容、电感和电阻等组成，可以消除主要谐波成分，并提高系统的功率因数和功率质量。
无功补偿是指通过安装无功补偿装置来消除或降低系统中产生的无功功率。
无功补偿装置通常采用电容器或电容器组。
电容器能够提供无功电流，与负载电流相抵消，从而实现无功功率的平衡。
无功补偿装置可以有效提高电网的功率因数，降低线损，减少电网的无效功率消耗，提高系统的能效。
低压谐波抑制无功补偿系统的设计和安装需要考虑多个因素。
首先，需要对供电系统的电流和电压波形进行谐波分析，确定谐波含量和频率成分，以便正确选择并安装相应的谐波抑制和无功补偿设备。
其次，需要对系统的负载特性进行评估，了解负载设备的运行状态和谐波电流的产生机制，以便采取相应的措施来减小谐波电流的产生。
最后，需要对设备的运行和可靠性进行评估，确保系统在长期运行中具有稳定性和可靠性。
综上所述，低压谐波抑制无功补偿技术是提高低压供电系统质量的一种重要手段。
通过采用谐波滤波器和无功补偿装置，可以有效降低谐波电流的含量，改善电网电压波动，提高供电质量，保证电力设备的正常运行。
在设计和安装过程中需要综合考虑谐波特性、负载特性和设备的可靠性，以确保系统的稳定性和可靠性。
这将为低压供电系统的运行提供有力的支持。
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。
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。
无功补偿谐波抑制论文
浅谈无功补偿与谐波抑制[摘要]：本文介绍了无功补偿及功率因素的定义，影响功率因素的主要因素，无功功率的危害，无功补偿的意义，无功补偿方法及其比较，谐波对并联电容器的影响及抑制措施。
[关键词]：低压无功补偿无功补偿方法并联电容器谐波抑制中图分类号：tm726.2文献标识码：tm文章编号：1009-914x（2013）01- 0274-01随着科学技术的发展，人民生活水平的提高，越来越多的非线性用电负荷在电网中使用，电网容量不断增加，人们对电能质量和供电可靠性的要求也越来越高。
而在电力系统中，无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分，但是长距离输送无功电力，又会造成有功功率的损耗和电压质量的降低，这不仅影响电力网的安全经济运行，而且也影响产品的质量同时由于非线性负荷在各行各业的广泛使用，引起了电力网的电流、电压波形畸变。
所以对电力系统进行有效的无功补偿与谐波抑制，并保持适量的无功余量是电网安全、稳定、经济运行的重要保障。
因此解决好供电系统的无功补偿与谐波抑制问题，对降损节能有着重要意义。
一、无功功率的危害及低压无功补偿的意义1.1、无功功率的危害①占用供电设备的容量②增加变压器和输电电路损耗③降低设备的供电电压④产生无功罚款，增加用电成本1.2低压无功补偿的意义1.2.1提高功率因素和改善设备的利用率因为功率因素可以表示为下述形式；其中u为线电压，i为线电流。
可见，在一定的线电压和线电流下，进行低压无功补偿后，电网的有功功率p提高了，这样也就得到了提高，其输出的有功功率也就越大。
因此，改善功率因素是充分发挥设备潜力，提高设备的利用率的有效办法。
1.2.2减少变压器和输电线路损失。
；由此可见，若采用无功补偿，则变压器的功率损耗也将降低。
可见，线路有功损耗与成反比，越高，越少。
1.2.3减少电压损失因为电力网的电压损失可借下式求出可以看出，影响的因素有四个：线路的有功功率p，无功功率q，电阻r和电抗x。
动态谐波抑制及无功补偿综合节能技术
使 用高速 ３２位 ＤＳＰ作为 主 控 制元 件 ，以新 型 大 功率 电力 电子开 关 器 件 ＩＧＢＴ作 为 ＶＳＩ 逆 变主 电路 ，采用 改进 型 ＦＢＤ 电流 检 测法 、无 差拍 控 制 法 等先 进算 法 ， 以及 安 全 、可靠 的 ＩＧＢＴ驱动 与保 护模块 ，实现 高速 、连续 的补 偿 负 载 所 需 的无 功 、谐 波 、三 相 不平 衡 电流 ， 优 化输入 电 网电能 的质量 。
Ｓ
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图 １ 动 态谐 波抑 制及 无功补 偿系统工作原理 图
四 主要技 术指标 ： 在额定 范 围内功率 因数 （补 偿 后 ） 可达 ０．９６以上 ，在 额定 范 围 内总４２Ｘ
２０１ １．· ．Ｏ１ １
五 技术 应用 情况 ： 该技术 ２００９年已通过湖南省科委、湖南省经委 、湖南机械行业管理办公室组织的鉴定 。 经电力工业 、电力制备及仪表质量检测 中心检测 ，符合 国家标准要求 ，达到国内领先水平 。 该技 术 已在 湖南 、广 西等省 应用 。 六 典型 用户及 投 资效益 ： 典 型用户 ：广 西省钦 州市 巨龙港 务有 限公 司 、广西 省钦 州市 金联达 选 矿厂 、广 西省钦 州 市 中南矿业 有 限公 司 、广西 柳州 五菱柳 机 动力公 司 、吉 林通 化供 电公 司 、湖南 省长 沙市威 重 化 机有 限公 司 １．建设规 模 ：３０００ＫＶＡ变压 器安装 ４台动 态谐 波抑制 及无 功补偿 设备 。 主要 改造 内容 ：针对 中频 炉导致 的无 功和谐 波问题 ，采 用动 态谐波 抑制 及无功 补偿设 备 来抑制谐波并提高功率因数 。节能技改投资额 １６０万元 ，建设期 １个月 ，年节能 ２５５ｔｅｅ，年 节 能经 济效益 ２９万元 ，投 资 回收期 ６年 。 ２．建设 规模 ：６３０ＫＶＡ变压 器 ，安装 １台动 态谐 波抑 制及 无功补偿 设 备 。 主要 改造 内容 ：针对 港 口吊装设备 导致 的动 态 冲击 无功 功率 ，采用 动态谐 波抑 制及无 功 补偿 设备 来提 高功率 因数 。节 能技改 造投 资额 ４３万元 ，建设 期 ２个月 ，年 节 能 ６８ｔｅｅ，年 节 能经 济效 益 ２Ｏ万元 ，投资 回收期 ２．５年 。 七 推广 前景 和节 能潜力 ： 动态 谐波 抑制 及无功 补偿是 一种 代表 未来发 展趋 势 的电能质 量综合 治理 设备 ，在 电力系 统 、工业 企业 、市政 设施 中均可 应用 ，应用 领域 广 阔。动态 谐波 抑制及 无功 补偿设 备 的大规 模应 用 能够在 很大 程度上 解决配 网的无 功 、谐波 、三 相不平 衡等 问题 ，更 好避免无 功功率 造 成 的配 网线损 ，提 高用 电效率 ，节约 电 能 ，降低 电力公 司的 营销成本 ，提 高利润水 平 。预计 该技 术 到 ２０１５年时能 推广到 １５％ ，形 成能 能力 ５万 ｔｃｅ／ａ。
电力系统中的谐波及其抑制措施
电力系统中的谐波及其抑制措施供电公司吕向阳【摘要】在电能质量多种指标中，受干扰性负荷影响，谐波是最为普遍的。
该文介绍了电力系统中的主要谐波源、谐波的危害及抑制措施。
关键词谐波抑制措施一、概述在理想的情况下，优质的电力供应应该提供具有正弦波形的电压。
但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而偏离正弦波形，即产生谐波。
我们所说的供电系统中的谐波是指一些频率为基波频率（在我国取工业用电频率50HZ为基波频率）整数倍的正弦分量，又称为高次谐波。
在供电系统中，产生谐波的根本原因是由于给具有非线形阻抗的电气设备（又称为非线形负荷）供电的结果。
这些非线形负荷在工作时向电源反馈高次谐波，导致供电系统的电压、电流波形畸变，使电能质量变坏。
因此，谐波是电能质量的重要指标之一。
供电系统中的谐波问题已引起各界的广泛关注，为保证供电系统中所有的电气、电子设备能在电磁兼容意义的基础上进行正常、和谐的工作，必须采取有力的措施，抑制并防止电网中因谐波危害所造成的严重后果。
二、谐波源谐波源是指向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。
在电力的生产、传输、转换和使用的各个环节中都会产生谐波。
在发电环节，当对发电机的结构和接线采取一些措施后，可以认为发电机供给的是具有基波频率的正弦波形的电压。
谐波的产生主要是来自下列具有非线形特性的电气设备：（1）具有铁磁饱和特性的铁心设备，如：变压器、电抗器：（2）以具有强烈非线形特性的电弧现象的设备，如：气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；（3）以电力电子元件为基础的电源设备，如：各种电力交流设备（整流器、逆变器、变频器）、相控调速和调压装置，大容量的电力晶闸管可控开关设备等，它们大量的用在化工、电气化铁道、冶金、矿山等工矿企业以及各式各样的家用电器中。
以上这些非线形电气设备（或称之为非线形负荷）的显著的特点是它们从电网取用非正弦电流，也就是说，即使电源给这些负荷供给的是正弦波形的电压，但由于它们具有其电流不随电压同步变化的非线形的电压—电流特性，使得流过电网的电流是非正弦波形的，这种电流波形是由基波和与基波频率成整数倍的谐波组成，即产生了谐波，使电网电压严重失真，此外电网还须向这类负荷产生的谐波提供额外的电能。
电力系统中无功补偿和谐波抑制的研究
电力系统中无功补偿和谐波抑制的研究Ξ李风彦1,唐伯英1,李赵华2(1.内蒙古送变电有限责任公司;2.中广核中电风力发电有限责任公司内蒙古分公司) 摘 要:近年来,随着我国工业化进程的不断加快,电力系统负载中,阻感负载占有比例增大,吸收大量的无功,而无功功率又必须保证平衡。
同时,随着相控交流功率调整电路和周波变流器等电力电子装置的广泛应用,给电网带来了谐波污染,其交流侧的电流也常常滞后于电压,它们不但要消耗大量的无功功率,还有产生大量的谐波电流。
因此,进一步深入无功补偿和谐波抑制的研究具有非常重要的意义。
本文对目前的无功补偿和谐波抑制进行了一定的探讨和研究。
关键词:无功补偿;谐波抑制 中图分类号:TM714.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)20—0082—021 影响功率因数的主要因素许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。
为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的“无功”并不是“无用”的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中,除消耗有功功率外,还需要无功功率。
当有功功率P一定时,如减少无功功率Q,则功率因数便能够提高。
在极端情况下,当Q=0时,则其功率因数=1。
因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
1.1 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。
而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。
所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。
电网谐波的危害及抑制技术
电网谐波的危害及抑制技术
电网谐波是指在电网中频率等于整数倍基波频率的电信号，这
些信号会引起电网电压和电流的畸变，对电网和电力设备造成一定
的危害。
下面将介绍电网谐波的危害及抑制技术。
一、电网谐波的危害
1. 电压波形畸变：谐波会使电压波形发生变形，增加了设备的
压降，降低了电压质量，给电力系统带来压力。
2. 引起过电压：在谐波频率为倍频时，容易引起设备的过电压，进而引起设备的损坏。
3. 增加线损：当有谐波电流流过电网中的阻抗时，会产生附加
损耗，增加了线损，降低了设备的效能。
4. 造成电力设备损坏：谐波会使变压器、电容器等设备内部产
生热量，长期受煎熬可能导致设备的损坏或缩短使用寿命。
二、电网谐波的抑制技术
为了避免谐波对电网和电力设备造成的危害，可以采用以下抑
制技术：
1. 滤波器技术：将电网谐波通过滤波器滤除，消除畸变，提高
了电力质量，保护设备不受谐波干扰。
滤波器的结构由电阻、电感、电容等器件构成，能够滤除某一特定频率的信号。
2. 无功补偿技术：通过加入无功功率，改善电网的功率因数，
消除电流的谐波，保证电力质量。
3. 中性线滤波器技术：将谐波电流通过中性线滤波器抑制，以达到保护设备和提高电能质量的效果。
4. 散热或更换设备：对于耐高温设备，可以采用散热措施，减缓设备内部的热升，从而减少设备的故障。
对于长期受电网谐波影响的设备，可以考虑更换抗谐波能力更强的设备。
电网谐波对电网和电力设备造成的危害不容忽视，需要采取科学的抑制技术，保障电网的稳定运行和电力设备的使用寿命。
谐波抑制和无功功率补偿
谐波抑制和无功功率补偿引言在电力系统中，谐波和无功功率是常见的问题，它们会导致电网的不稳定性、能源浪费和设备损坏等一系列负面影响。
因此，谐波抑制和无功功率补偿成为了电力系统优化和能源管理的重要课题。
本文将详细介绍谐波抑制和无功功率补偿的概念、原理、方法以及应用。
谐波抑制概念谐波是指在电力系统中频率为基波频率的整数倍的波形成分。
谐波的产生主要是由非线性负载设备引起的，例如电弧炉、电子设备等。
谐波会导致电压和电流的波形失真，进而影响电力系统的稳定性和设备的正常运行。
谐波抑制是指通过采取措施，减少或消除电力系统中的谐波成分，使电力系统的波形恢复正常，保证电力质量和设备的正常运行。
原理谐波抑制的原理主要包括两个方面：滤波和控制。
1.滤波：通过在电力系统中引入谐波滤波器，对谐波成分进行滤波，将谐波成分从电力系统中分离出来。
常用的谐波滤波器包括谐波阻抗滤波器、谐波电抗滤波器等。
2.控制：通过控制非线性负载设备的工作方式和参数，减少其对电力系统的谐波污染。
常用的控制方法包括谐波限制技术、谐波消除技术等。
方法谐波抑制的方法主要包括被动方法和主动方法。
1.被动方法：被动方法是指通过谐波滤波器等被动设备来实现谐波抑制。
被动方法具有成本低、稳定可靠等优点，但其抑制效果受到负载变化和谐波频率变化的限制。
2.主动方法：主动方法是指通过控制设备的工作方式和参数来实现谐波抑制。
主动方法具有灵活性强、抑制效果好等优点，但其成本较高。
应用谐波抑制广泛应用于电力系统中，特别是对于需要保证电力质量和设备正常运行的场合。
例如，工业生产中的电弧炉、电子设备等非线性负载设备常常会引起谐波，需要采取谐波抑制措施。
此外，谐波抑制也在电网规划、电力设备设计等领域得到广泛应用。
无功功率补偿概念无功功率是电力系统中的一种特殊功率，它与电压和电流之间的相位差有关。
无功功率的存在会造成电网电压的波动和能源的浪费，因此需要进行补偿。
无功功率补偿是指通过采取措施，使电力系统中的无功功率达到平衡，提高电网的稳定性和能源利用效率。
谐波抑制和无功功率补偿
谐波抑制和无功功率补偿有关谐波的数学分析早在18世纪和19世纪已经有了良好的基础，傅里叶等人提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用。
电力系统的谐波问题在20年代和30年代就引起了人们的注意，可见在当时，人们就已经注意到随着电力电子的发展，谐波的问题就越来越明显。
五六十年代，由于高电压直流输电技术的发展，人们对变流器引起的电力系统谐波问题开始了研究.七十年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统中应用，以及在工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波的危害也越来越严重。
为了解决电力电子装置和其它谐波源的谐波污染问题，目前的方案有两种。
其一是装设补偿装置，其二是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波。
本文所研究的是第一个方案，传统的装置补偿方式就是设置LC滤波器，这种方法既可补偿谐波，也可补偿无功功率，且结构简单，其缺点是补偿时易和系统发生串、并联谐振，导致谐波电流放大，使装置损坏。
另外LC滤波器只能补偿固定频率的谐波，且补偿效果不理想，但目前国内仍广泛应用.目前谐波抑制的一个重要趋势是采用有源电力滤波器（Active Power Filter APF）基本思想是在本世纪三十年代形成的。
八十年代以后，由于大中功率全控型半导体器件的成熟，脉冲宽度调制(PWM)控制技术的进步以及基于瞬时无功功率理论的谐波电流瞬时检测方法的提出，有源电力滤波器得到了迅速发展，在国外已经进入实际应用阶段，在国内也进入研究阶段。
第二节谐波和无功功率的产生和危害1.2.1谐波的产生在工业和生活用电负载中，阻感负载占有相当大的比例，异步电动机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。
其中异步电动机和变压器所消耗的无功功率在电力系统中所提供的无功功率占有很高的比例，同时电抗器和架空线消耗一些无功功率。
阻感负载必须消耗无功功率才能工作，这是其本身性质决定的。
公共电网的谐波源是各种电力电子装置、变压器、发电机、电弧炉和荧光灯。
电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制
随着电力电子技术的突飞猛进发展，电解铝整流供电技术是集齐电力、控制和电子于一体的一项综合技术，这项技术已发展到可以对供电系统的电力系统和高效交换进行调整控制的阶段，根据这项特点可以准确、快速地完成。
无功补偿是可以提升功率因数以降低设备容量和功率损害、维持电压稳定、提高供电质量，在较长距离输电过程中提高系统输电的稳定性和能力，平衡有功和无功功率和三相负载等。
如变流器负载一样，晶闸管电路开关的作用引起从系统中获得的负载电流波形中含有高频谐波分量和冲击无功分量，所以加装补偿和滤波装置是电力电子技术供电改革。
一、高次谐波的危害与无功功率的影响（一）高次谐波的危害因电网供电并不是理想的正弦波，正弦波交流波形可因装置的相数系统的参数、运行条件与接线不同而发生很大变化，而产生谐波的危害很大，会使电器损坏，影响设备的正常工作，因使用过热常常造成严重干扰，降低运行质量，出现噪音，严重导致资历信息损失。
其主要有：第一，可产生电的压力波动，将三相不平衡，会将电容器损坏。
第二，谐波将影响电气设备的工作，也会直接影响设备绝缘，从而使设备电气降低，减少使用寿命。
第三，对于高精度的设备、电子仪器，谐波会产生电压的闪变。
第四，谐波也会对工作人员产生伤害。
第五，谐波会将继电的保护形成错误动作，严重将造成经济上损失。
（二）耗电量大电解本身是一种能耗量极大的生产方式，这是因为金属铝的化学属性极为活泼，传统的置换等化学处理方式无法有效地从化合物中提取出金属铝，从总体上看，电解是当前最高效的制备方式。
二、电力系无功补偿和高次谐波抑制（一）无功补偿和谐波抑制的密切的关系对于使用者而言，电力系统的电网电压和电流等参数必须是固定的，且电压也最好是正弦波。
无功补偿和谐波抑制自始至终都有着不可分割的关系。
而使电容器因过谐波，所导致负荷或过电压而损坏；对电力电缆而言，也将导致超负荷或超电压击穿。
无功补偿是包括对基波无功的功率还有对谐波无功功率的补偿。
谐波抑制和无功补偿
谐波抑制和无功补偿随着电力设备的广泛应用和电力负荷的不断增加，电力系统广泛存在一些问题和挑战。
谐波和无功是电力系统中最常见的问题之一，它们可能导致系统的能效降低、设备故障、甚至增加运营成本。
因此，谐波抑制和无功补偿变得非常重要。
一、谐波抑制大量非线性负载，如整流装置、变频器、电器开关、电弧炉等，会引起电力系统中的谐波。
谐波会导致设备间相互干扰、电网压力失稳、设备寿命缩短以及其他一些问题。
因此，必须采取措施来减小或消除这种负面影响。
一种解决谐波问题的常见方法是使用谐波滤波器。
谐波滤波器的常见类型有串联谐波滤波器和并联谐波滤波器。
串联谐波滤波器是将滤波器直接连接到非线性负载上，而并联谐波滤波器则是将滤波器直接连接到电源系统的公共点或母线上。
值得注意的是，谐波滤波器不是万能的解决方案。
如果选择不当或性能不良的谐波滤波器，则可能导致负面影响、降低系统的稳定性和增加故障率。
因此，在选择谐波滤波器时，应该非常谨慎。
二、无功补偿在电力系统中，许多负载的功率因数是附加电容性的。
这意味着负载消耗的电能不仅包括有用的能量，也包括无用的能量，减少了电力系统的能效。
此外，功率因数低的负载会造成额外的负担，影响了电力系统的稳定性和可靠性。
因此，无功补偿被广泛应用于电力系统中。
无功补偿系统可以消除电力系统中产生的附加电容性负荷和电感性负荷，并提高电力系统的能效。
常见的无功补偿设备包括电容器、静止无功发生器以及静止无功调节器。
其中，电容器一般用于补偿电容性负荷，而静止无功发生器和静止无功调节器则用于补偿电感性负荷。
需要注意的是，无功补偿也面临与谐波抑制相同的问题。
谐波会影响无功补偿设备的性能和稳定性。
因此，在设计无功补偿系统时，必须考虑谐波过滤带来的影响。
总结电力系统中的谐波和无功问题不能被忽视。
谐波滤波器和无功补偿设备是常见的解决方案，它们可以降低电力系统的功耗和故障率，并提高能效。
在设计谐波滤波器和无功补偿设备时，应该注意选择质量可靠的设备，并避免谐波产生的影响。
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。
供电系统谐波的产生原因和抑制方法
供电系统谐波的产生原因和抑制方法电气系统中的电气设备产生的电压或电流波形非理想的正弦波时，即说明其中含有频率高于50Hz的电压或电流成分，将频率高于50Hz的电流或电压成分称之为谐波。
谐波对电气设备的正常工作有不利影响，因此，研究谐波的危害与抑制方法，对保证电网的电力质量十分必要。
（1）谐波是如何产生的？谐波来自于三个方面：一是发电设备产生的谐波；二是输配电系统产生的谐波；三是供电系统的电气设备（如变频器、电炉等）等产生的谐波，其中以供电系统的电气设备产生的谐波居多，具体如下：1）晶闸管整流设备：由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网造成了大量的谐波。
晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸收的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中含有大量的谐波。
如果整流装置为单相整流电路时则含有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则含有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。
如果整流装置为三相全控桥脉冲整流器，变压器原边及供电线路含有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也含有11次及以上奇次谐波电流。
经统计表明：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。
2）变频装置：变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成份很复杂，除含有整数次谐波外，还含有分数次谐波，这类装置的功率一般较大，随着变频调速的使用的增多，对电网造成的谐波也越来越多。
3）电弧炉、电石炉：由于加热原料时电炉的三相电极很难同时接触到高低不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。
其中主要是2～7次的谐波，平均可达基波的8%～20%，最大可达45%。
4）气体放电类电光源：荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。
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供配电系统无功补偿及谐波抑制
1 前言
在海洋钻井平台的供电系统中，一般由3~4台主发电机组成独立的小型电站，容量在3000～5000kW之间。
钻井机械均为电力拖动，其中绞车、转盘、泥浆泵为SCR调速方式，其用电负荷占电站容量70%以上，因此，能否向钻井机械提供足够的有功功率，关系到钻井的施工工期，尤其是在有一台发电机组出现故障时。
因此，功率因数低的原因是可控硅调速时控制角的后移使电流相位滞后于电压相位偏大而造成的滞后无功功率（即感性无功功率），同时SCR的斩波也产生高次谐波，以5、7、11、13次谐波含量最高，所以，要提高发电机组的有功输出，补偿掉无功功率是关键。
3 无功补偿方案
补偿滞后无功功率的基本方法是无功补偿装置提供相应的超前无功功率(即容性无功功率)，使二者基本相抵消，基本组成环节如图（以A相为例，O为中性点）：
（1）无功功率测量装置：对电网的无功功率进行动态测量，检测频率与电网频率一致，测量结果一路经A/D转换送入单片机，一路送给显示仪表，监视无功功率的变化。
（2）单片机运算控制中心：接收来自检测装置信号，建立系统补偿的数学模型，计算出实时补偿量，控制触发电路的移相，使投入的容性功率与指令相适应。
（3）执行环节：钻井平台的电站容量是有限的，补偿无功功率必须实时、适量，且连续可调，故将补偿电容分为若干组，每组为3×30kvar，与电网星型连接，通过双向可控硅投入电网，双向可控硅的优点是快速、无触点、连续调节，可避免较大的欠补偿和过补偿。
（4）谐波抑制与限流电抗：由于井深及井下地质情况的变化，钻井机械的速度和负荷变化频繁，从开钻到完钻期间，变化幅度往往
从几倍到几十倍，因此，还必须设置限流环节，以防止较大的冲击电流；设置谐波吸收电抗，提高电网的供电质量，防止谐波电力干扰和增加附加损耗。
4 经济效益分析
2021年10月，胜利九号平台安装了一套无功功率补偿装置，在单机实验时的测量结果如下：
而加装无功补偿装置之前，1#机的测量结果与表1基本一致。
由此看出：（1）有功功率大幅度提高，提高了机组和其它设备的利用率。
（2）在钻井工况时，由原来的四台机组并车运行降为三台机组并车运行，节约了成本，每天可节约柴油2立方米，即每天减少成本6千多元。
（3）由于可省下一台机组，为设备维修提供了很大的余地。
原来只要有一台机组出现故障，钻井速度就要降低，延长了工期，而加装补偿装置后，正常生产与设备维修两不误。
（4）由于增加谐波抑制环节，电源谐波污染得到控制，电力干扰和附加损耗得到很大的改善。
5 结束语
投资与回报情况为：（1）每套设备的改造投资在一年内即可与燃料节约额相持平；（2）节省了设备保养维护费用；（3）缩短了工期。
因此，对海上石油作业降耗节能具有十分重要的意义，经济效益更为可观!。