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。如果采用容抗为tp的电容来补偿，则电压损失为

由此可见，采用补偿电容提高功率因素后，电压损失减少，

改善了电压。

二、无功补偿技术的比较

2.1同步调相机补偿

早期的无功补偿装置以同步调相机为典型代表，它相当于空载运行的同步电动机，在过励磁运行时，向系统发出感性无功功率，起到无功电源的作用；在欠励磁运行时，它从系统吸收感性功率，起到无功负荷的作用，通过自动励磁调节装置，同步调相机可以根据装设点的电压数值平滑改变输出（吸收）无功功率，进行电压调节，也有利于提高系统的稳定性。但是同步调相机是旋转机械，有功损耗较大，约为容量的1.5%～5%。小容量的同步调相机单位容量的投资费用较高，所以同步调相机一般宜于大容量集中使用。至今在无功补偿领域中，这种装置还在使用，而且随着控制技术的进步，其控制性能还有所改善。

2.2并联电容器补偿

并联电容器是指并联在电网上向电力系统提供无功功率的电容器。根据电极形式不同，并联电容器可以根据需要由若干个电容器串并联组成，容量可大可小，既可以集中使用，又可以分散使用，且可分相补偿，可随时投切部分或全部电容器，具有运行灵活，有功损耗小，维护方便、投资少等优点。目前，国内外电力系统中大约90%左右的无功补偿容量是采用并联电容器实现的。但是并联电容器供给的无功功率与所在节点电压的平方成正比（qc=v2/xc），当节点电压下降，需要增加无功功率时，其供给系统的无功功率反

而减小，所以当系统电压变动时，并联电容器的补偿效果并不理想。其按电容器安装的位置不同，可以分为集中补偿、分组补偿、就地补偿三种方式。

2.3静止补偿器补偿

静止补偿器在供电系统中的特殊用处是抑制电弧炉、轧钢机等冲击性负荷引起的闪变，并采用相适应的控制方式，多年来的广泛使用取得了丰富的现场运行经验，证实了它的的可靠性，因而逐步推广于高压送电系统的各领域；安装在长距离重负荷超高压线路的中间站，提高中间站的电压支持，以增高正常时的线路传输能力和提高系统的暂态稳定性；安装在系统联络线路上，在送电功率发生发生波动时，提供正的阻尼效应，以解决送电系统原来的动态失稳问题，晶闸管控制的静止补偿器用一平衡随时间变化的非对称负荷，可以改善异常情况与恢复情况hvdc换流站的运行性能，用以提高事件后的无功紧急备用能力，保障故障后的短瞬时的关键母线电压水平。

从本质上来说，静止补偿器主要是一种反应迅速无功功率调节手段，它和同步调相机比较，虽然造价相当，但是静止补偿器的调节远为快速，这是一个突出的优点，而为了发挥它在需要时的无功功率快速调节能力，在正常情况下则应使其正常运行在零功率水平。因而只有在电网无功功率除英语基本平衡的前提下，静止补偿器才能发挥它独特的作用，至于正常负荷变动引起的电压变化，过程比较缓慢，用一般的便宜的多的电容器电抗器投切等，完全可以

满足要求，没有必要选择这种高性能的设备。

三、谐波对并联电容器的影响及抑制措施

1、谐波对并联电容器的影响

随着电子技术的发展，非线性负荷在各行各业的广泛使用，引起了电力网的电流、电压波形发生畸变，这些非正弦波形可分解成50hz基波和各种倍数频率的高次谐波。由于并联电容器本身的一些特点导致并联电容器是目前市场上使用最多的一种无功补偿方法，所以本文主要讨论谐波对并联电容器的影响及抑制措施。

系统阻抗，电容阻抗，即频率越高，系统阻抗越大，电容阻抗越小，这样使得大部分的谐波电流流向电容器。对于电容器而言，它的工作电流为谐波电流加上基波电流，当此电流超过电容器额定电流的1.3倍时，电容器就会迅速发生故障。特别是以上电路发生并联谐振时，谐振电流将会造成电容器的严重损坏。

2、谐波的限制

对于系统中有谐波源，而且影响到电容器安全运行时，首先应对用户（谐波源）采取相应的有关措施以降低高次谐波。抑制高次谐波的方法很多，如增加整流器的相数，限制大型整流器在电网中的连接容量以及采用调谐电抗器、微电感电阻和谐波电容器等制成专用高次谐波滤波装置等。其次应考虑由于系统电压中谐波的存在，采用哪种措施才能限制谐波的放大。目前，为了保护用于无功功率补偿的并联电容器，最有效的办法是在电容器回路中串联电抗器。