无功补偿与谐波治理
第一篇基本概念
一、无功补偿
1、有功功率，无功功率，视在功率，功率因数
有功功率（P）：实际为电器所吸收的电功率
无功功率（Q）：交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称
为无功功率。
视在功率（S）：在交流电网中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电
流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而是表面上的数值，叫做视在功率功率因数（COSφ）有功功率与视在功率的比值就是功率因数
Q
单相电路中：S=UXI
P=U*I* cosφ
Q=U*I* sinφ
S=√P2+Q2
三相电路中：S=√3U*I
P=√3U*I* cosφ
Q=√3U*I* sinφ
S=√P2+Q2
感性无功：感性负荷产生的无功（电机、变压器等）
容性无功：容性负荷产生的无功（电容器）
2、为什么要提高功率因数
在一定的有功功率下，当用户企业cosφ越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大，这样不仅增加供电投资，降低设备利用率，也将增加线路网损。负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线路的电流越大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降，所以功率因数是电力经济中的一个重要指标。根据全国用电规则规定，在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上，其它100KV A及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上：农业用电功率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述规定的用户，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其进行罚款。所以要提高用户的功率因数，必须进行无功补偿。
3、无功补偿的基本原理
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。
4、无功补偿的方法
无功功率补偿的方法很多，采用电力电容器或采用具容性负荷的装置进行补偿。我们这里重点介绍电力电容器的补偿方法，电力电容器的补偿有两种方法：并联补偿和串联补偿两种。
○1串联补偿：是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送能力，降低线路损耗。这种补偿方法的电容器称做串联电容器，应用于高压远距离输电线路上，用电单位很少应用。
○2并联补偿：是把电容器直接与被补偿设备并接到同一电路上，以提高功率因数。这种补偿方法所用的电容器称作并联电容器，用电企业都是采用这种补偿方法。
无功补偿的基本原则：无功就地平衡
5、无功补偿对电网的补偿效益
1）、无功补偿改善电能质量
电网中无功补偿设备的合理配置，与电网的供电电压质量关系十分密切。合理安装补偿设备可以改善电压质量。
负荷(P+Q)电压损失ΔU简化计算如下：
ΔU=(PR+QX)/U
式中:U-线路额定电压，kV
P-输送的有功功率，kW
Q-输送的无功功率，kvar
R-线路电阻，Ω
X-线路电抗，Ω
安装补偿设备容量Qc后，线路电压降为ΔU1，计算如下：
ΔU1=[PR＋(Q－Qc)X]/U
很明显，ΔU1＜ΔU，即安装补偿电容后电压损失减小了。由式(1)、(2)可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下：
ΔU-ΔU1=QcX/U
由于越靠近线路末端，线路的电抗X越大，因此从(3)式可以看出，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。
2）、无功补偿降低电能损耗
安装无功补偿主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿设备后功率因数由cos φ提高到cosφ1，因为P＝UIcosφ，负荷电流I与cosφ成反比，又由于P＝I2 R，线路的有功损失与电流I的平方成正比。当cosφ升高，负荷电流I降低，即电流I降低，线路有功损耗就成倍降低。反之当负荷的功率因数从1降低到cosφ时，电网元件中功率损耗将增加的百分数为ΔPL%，计算如下：
ΔPL%＝(1/cos2φ-1)·100%
功率因数降低与功率损耗增加的百分数之间的关系如表1。
表1
功率因数提高对降低有功功率损耗的影响见表2。
表2
(1)在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率ΔP计算如下：
ΔP=P1-P=S(cosφ1-cosφ)
(2)如需要的有功不变，则由于需要的无功减少，因此所需要的配变容量也相应地减少ΔS计算如下：
ΔS＝S-S1＝P(1/cosφ-1/cosφ1)
可以减少供电设备容量占原容量的百分比为ΔS/S计算如下：
ΔS/S=(cosφ1-cosφ)/cosφ1=(1-cosφ/cosφ1)
(3)安装无功补偿设备，可使发电机多发有功功率。系统采取无功补偿后，使无功负荷降低，发电机就可少发无功，多发有功，充分达到铭牌出力。
4）、无功补偿减少用户电费支出
(1)可以避免因功率因数低于规定值而受罚。
(2)可以减少用户内部因传输和分配无功功率造成的有功功率损耗，因而相应可以减少电费的支出。
综上所述，采用无功补偿可以提高功率因数，是一项投资少，收效快的节能措施。并联补偿电容器原理简单、使用方便、运行经济、投资省、可以分组投切保证电压合格率和合理的功率因数。
二、动态补偿与静态补偿
动态补偿，是近几年发展起来是一类先进的补偿装置，静态补偿是相对于动态补偿来说的。
以前我们常见的补偿柜或者补偿箱，大多用接触器做电容的开关。因为接触器的反应慢，又要考虑电容器的放电时间，所以这类补偿装置的一个共同特点是投切间隔较长，最快也不过在5秒左右。这样的速度，对于电焊机、行吊、锯木机，等等机器来说，就不能很好的补偿了。
为了解决这个问题，就采用了可控硅来做电容开关，可以将反应速度提高到毫秒，也就是可以跟踪负载的变化，级数先进的产品，几乎达到同步补偿的水平。这样的快速补偿装置，我们叫它动态补偿。
动态补偿的优点：反应快，补偿效果好，特别适用于负载波动剧烈的场合。动态补偿通常还有分补功能，可以对不平衡的负载做良好的补偿。
动态补偿的不足：价格高，可靠性还不够，自身耗能很大。在负载比较稳定的场合没有优势。
静态补偿的优点：技术成熟，价格低廉，工作可靠，在一般场合补偿效果良好。所以使用很广泛。
静态补偿的不足：反应慢，对于负载波动大的设备无法补偿。静态补偿因成本限制，通常没有分补功能表。
特别指出：采用复合开关的补偿柜，不能算动态补偿，只能算静态补偿的改进产品，或者是介于动态补偿与静态补偿之间的改良产品。
三、谐波治理
1、谐波的含义：
供电系统谐波的定义是：对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1）称为谐波次数。
电力系统中有非线性负载时，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。
2、谐波的产生：
在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流就是正弦波。
在实际的供电系统中，由于有非线性负荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流。
任何周期性波形均可分解为一个基频正弦波加上许多谐波频率的正弦波。谐波频率是基频的整倍数，例如基波频率为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波则为150Hz。因此，畸变的电流波形可能有二次谐波、三次谐波……直到第三十次谐波组成。
产生谐波的设备类型：
所有的非线性负荷，都能产生谐波电流。产生谐波的设备类型有：开关模式电源(SMPS)、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备（变压器、电机等）及家用电器（如电视机）等。
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，还有种类繁多的照明器具、娱乐设施和家用电器等。
随着电力电子技术的发展，各类电力电子设备，如变频器等在企业的应用越来越广泛，大大提高了企业的生产效率，但变频器工作时会产生大量的谐波电流，谐波电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变成非正弦。
这样，连接在同一点的其它设备上，就会被施加了含有谐波成分的非正弦电压，致使一些敏感设备无法正常工作。目前，谐波问题已经受到全世界的广泛重视，解决谐波问题已经迫在眉睫。3、谐波的危害：
主要表现在以下几个方面：
1、谐波使企业电网中的设备产生附加谐波损耗，降低电网、输电及用电设备的使用效率，增加电网线损。在三相四线制系统中，零线会由于流过大量的3次及其倍数次谐波电流，造成零线过热。
2、谐波会产生额外的热效应从而引起用电设备发热，使绝缘老化，降低设备的使用寿命。
3、如果电网中装有补偿电容器，谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或是串联谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造成过电流，引起电容器和与之相连的电抗器、电阻器的损坏。
4、谐波会引起企业中一些敏感的自动化设备误动作，同时也会导致电气测量仪表计量不准确。
5、谐波会对附近系统的信号传输产生干扰，轻者引入噪声，重者导致信号丢失，使系统无法正常工作。
谐波电流对电气设备的危害
1）谐波对供电变压器的影响
谐波对供电变压器的影响主要是产生附加损耗，温升增加，出力下降，影响绝缘寿命。
2）谐波对旋转电机的影响
谐波对旋转电机的主要影响是产生附加损耗，其次产生机械振动，噪声和谐波过电压。
3）谐波对电缆及并联电容器的影响，当产生谐波放大时，并联电容器，将因过电流及过电压而损坏，严重时将危及整个供电系统的安全运行。
4）谐波对变流装置的影响
交流电压畸变可能引起不可逆变流设备控制角的时间间隔不等，并通过正反馈而放大系统的电压畸变，使变流器工作不稳定，而对逆变器则可能发生换流失败而无法工作，甚至损坏变流设备。5）谐波对通信产生干扰，使电度计量产生误差。
6）谐波对继电保护自动装置和计算机等也将产生不良影响。
由以上分析可以看出，变流设备产生的大量谐波电流和无功冲击会对用户本身及电网用电设备造成较严重的电压波动和谐波污染。这不仅带来运行隐患，威胁电网的安全稳定运行，还会给其他
电气设备的运行带来不利影响。
4、谐波治理的必要性：
以上危害，在有些企业中表现的比较突出，而在一些企业中表现的不是很明显，然而谐波危害的隐患依然存在。特别是在一些自动化程度较高的行业，如果谐波含量超标，会对系统运行的稳定性造成极大的威胁，一旦表现出来，必然造成巨大的损失。因此，进行谐波治理，非常重要。
首先，它可以提高企业设备的供电质量，提高设备运行的可靠性，减少因设备误动作而造成的经济损失；
其次，可以减少谐波电流在输配电线路上产生的损耗，同时降低用电设备发热，减少绝缘老化，从而提高设备的使用寿命，减少设备的维护费用；
第三，谐波治理能够减少电网中补偿电容器的谐振机率，同时，减少谐波对系统信号传输的影响，增加系统的可靠性；
第四，可以减少谐波对公共电网的污染。
5、谐波治理方法：
（1）无源滤波器滤波：
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。
由电力电容器、电抗器和电阻器，适当组合而组成的无源滤波装置，进行滤波，这种方法称为无源滤波。
工作原理如下图所示：
无源滤波器对某一频率的谐波呈低阻抗，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。
由于无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，因此无源滤波器是目前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。
由于无源滤波器是通过在系统中，为谐波提供一条并联低阻抗的通道，以起到滤波作用，其滤波特性，是由系统和滤波器的阻抗比所决定的，因而存在以下缺点：
? 滤波特性受系统参数的影响较大；
? 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； ? 滤波的要求和同时需要的无功补偿、调压要求，有时难以协调； ? 谐波电流增大时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载； ? 有效材料消耗多，体积大。 （2）有源滤波器滤波：
由于无源滤波器具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变、补偿无功，有一机多功能的特点，其具体特点如下：
? 滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险； ? 具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。
? 尽管有源电力滤波器有着无源滤波器所不具备的巨大技术优势，但目前要想在电力系统中完全取代无源滤波器还不太现实。这是因为与无源滤波器相比较，有源电力滤波器的成本较高、可靠性比较低，这一点是限制其推广使用的关键。 有源电力滤波器工作原理如下图所示：
通过检测被补偿对象的电流瞬时值，经指令电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信号，控制变流器产生所需要的补偿电流。补偿电流与负载电流中要补偿的谐波成份及无功电流相抵消，最终
其补偿谐波的等效电路图如下图所示：
从图中可以得到，电网侧的谐波电流可以写为：
只要控制有源电力滤波器的输出电流，使其满足 ，即可使电网侧的谐波电
流 。
无源滤波器与有源滤波器比较
E s
sh Lh ch
I I I =-ch Lh
I I
=sh
I =
建议应用有源滤波器的场合
?功率因数高，调谐式滤波器会过补偿，自动投切装置无法投入。
例如：变频器
?谐波严重（THDi>30%)，只能用调谐式或有源滤波治理谐波
?高次谐波严重
?对滤波效果要求高
?还要安装新的谐波源，需要扩容
?中性线消谐
（3）混合有源滤波器滤波：
将有源滤波和无源滤波装置组合在一起，形成混合有源滤波器滤波。或者，对谐波源，一部分采用有源滤波装置滤波，一部分采用无源滤波装置滤波。
混合有源滤波器工作原理如下图所示：
。
第二篇英博产品
一、安全补偿系统
一）元器件系列
1、UHPC电容器
2、低压滤波电抗器
IN-POWER设计的低压滤波电抗器，采用国际优质的钢材与世界领先的绝缘材料，加以创新的组装、卷制、焊接工艺，属于国际电抗器品质的领跑者。
低压滤波电抗器具有如下优势：
1）选用优质硅钢片，铁心损耗小、磁密度高、结构
紧凑，比同类产品体积减少40%，噪音低。
2）专业结构设计，内置散热通道，内置温度保护开
关。
3）电抗器的引出端子采用国际最先进的冷压焊接，
焊接更牢固，接触电阻更小，焊接点更美观。
3、软磁电抗器
1）特点
大功率、工作频率范围宽、低损耗、低温升、低噪声、无电磁污染、结构紧凑、体积小重量轻、结构设计安装简单、免维护。
2）性能、参数
*温升小于50K
*噪音小，不超过25分贝
*低能耗：额定频率内功率密度< 3.5 W/kg
*频率 50 – 50k Hz 电流：5—1200A
*体积小重量轻，较硅钢片体积小30%以上
*磁芯外壳绝缘电阻高，强度高，阻燃
*接线端子的位置在单面，便于一侧接线
*3个单相电抗器并列排布成三相，相间无干扰，无电磁耦合，无漏磁（EMC/ EMI）
* 紧凑型结构，安装简单方便，使用单螺栓固定
* 对安装方向和角度无限制
* u 值恒导磁特性好，线性度区域长，不易饱合
3）INPMP ?大功率金属软磁电抗器优点在于
柜内空间布局比传统电抗器小20~30%以上，重量尺寸上占有绝对优势
损耗比传统电抗器低几个数量级，有绝对优势
温升低，对传统硅钢片电抗器小很多，占有绝对优势
噪音是传统硅钢片与非晶带电抗器无法比较的，占绝对优势
电感线性度区域比硅钢片非晶占有绝对优势
无漏磁、屏蔽性比传统硅钢片非晶电抗器占有绝对优势
结构设计灵活多变，安装方便简单，占有绝对优势
高绝缘、高阻燃是传统铁心、非晶电抗器不具备的特性
大电流高频率适用范围50Hz—50kHz 占有绝对优势
4、高压滤波电抗器
IN-POWER设计的高压滤波电抗器，采用国际先进的高压绕制设备，精度控制在10微米（0.01mm）以内,高压滤波电抗器采用高压线包多段式工艺，使得体积与温度都较国内相同容量产品要小20%，发热量要小很多，属国内首例采用多段式高压电抗器系列。
高压滤波电抗器具有如下优势：
1）高压滤波电抗器在多风道的作用下，散热效果好。
2）绝缘材料使用的也是国际先进的NOMEX纸，耐热温度在220℃以上。
3）整体线包采用箔材绕制，单线圈一绕到底的工艺，线包段间没有接头，较国内同类产品减少了很多安全隐患，抗短路能力要比国内线绕制的要高很多。
4）电抗器结构设计合理，磁阻进行了合理的分布，减少了在恶劣环境以及在过载情况下产生漏磁集中，造成对外部的设备的干扰及局部过热问题，提高了电抗器的平均使用电气寿命。
5、补偿控制器
IN-POWER设计的补偿控制器采用全数字化设计，交流采样，人机
界面采用大屏幕LCD液晶显示器，可以实现三相共补和分补混合补偿。
补偿控制器具有如下优势：
?图形化LCD显示，可实时显示系统参数，投切状态。
?可控制接触器或晶闸管投切，可混合投切，最多输出12路控
制。
?全自动C/K值设定，自适应，变步长控制，自动优化电容器
投切。
?四象限操作
?可分别设定放电时间，允许快速投切。
? 2-31次谐波检测
二）低压安全滤波补偿模块
IN-POWER设计的低压安全滤波补偿模块采用模块化设计，将滤波电容器、滤波电抗器、投切装置、熔断器隔离开关集成在标准模块上，散热设计合理，结构紧凑，适合多种低压柜型。
低压安全滤波补偿模块具有如下优势：
?有效抑制谐波，同时提高功率因数。
?专业结构设计，充分考虑散热，结构紧凑。
采用垂直母线连接，可适合各种低压配电柜结构，安装、检修方便，易于维护。
三）低压安全补偿系列
IN-POWER设计的低压安全滤波补偿成套装置采用模块化设计，保证了装置内部的合理布置；提高运行可靠性。并可以实现补偿无功和抑制谐波功能，降耗节能。
低压安全滤波补偿成套装置具有如下优势：
?采用专用滤波电容器和滤波电抗器，有效抑制谐波，同时提高功率因数。响应速度快，可分
相、线性、快速补偿无功和谐波。
?解决了纯电容补偿装置容易与系统谐振的问题，提高设备可靠性，降低对系统的危害。
?采用模块化设计，结构紧凑，占地面积小，散热效果好，提高设备稳定性。
?维护、检修方便。
功能：无功动态补偿，使功率因数达标，避免供电公司利率电费罚款；
◆可串联适配电抗器，有效抑制谐波，延长电容器寿命，提高供电安全，改善电能质量；
◆提高设备（变压器、线路）利用率，通过补偿无功与谐波抑制，使总供电电流下降；
◆有效支撑负荷端电压，加强系统电压稳定性；
◆降损节能
IN-POWER智能安全系列：分别采用接触器、可控硅的智能型自动无功补偿装置，根据应用场合串7%、或者串14%的电抗器，用于一般的工业、商业、民用配电系统，以提高功率因数。
IN-POWER智能安全补偿系列装置根据开关选择分为四大类：
MVGS-C智能安全补偿装置：采用接触器投切带串联电抗器的组件式电容补偿单元
MVGS-T智能安全补偿装置：采用接触器投切带串联电抗器的组件式电容补偿单元
MVKS型智能安全补偿装置：采用接触器投切带串联电抗器的模块化电容补偿单元
MVTS型智能安全补偿装置：采用可控硅投切带串联电抗器的模块化电容补偿单元
二、滤波补偿系统
一）智能有源补偿系列
IN-POWER设计的智能有源补偿系列产品是基于IGBT型换流器的最新有源型补偿装置，性能优异，无功与谐波的补偿精度高、响应速度快。产品采用柜式结构，内部包括连接电抗器、基于IGBT 的换流单元、全数字控制单元、以及可能的并联无源LC滤波器等。智能有源补偿全系列产品都基于BLUEWAVE核心模块构建，德国品质，可靠性高。尤其是基于BLUEWAVE模块构建的LSVG产品，将有源型补偿的优异性能与LC补偿的成本优势结合，是性价比最优的无功补偿与谐波治理方案。
功能
?无功及谐波的动态补偿，补偿精度高，任何时候功率因数都接近于1，避免供电公司利率电
费罚款；
?有效滤除谐波，谐波滤除率高，可达到95%以上，提高供电安全性，改善电能质量；
?提高设备（变压器、线路）利用率，通过补偿无功与谐波抑制，使总供电电流下降；
?有效支撑负荷端电压，加强系统电压稳定性；降损节能
应用场合
智能有源补偿系列产品是目前性能最为先进的无功补偿与滤波产品，根据用户负荷的特点，我们可以为用户量身定制四类产品：
有源滤波类：基于IGBT的有源滤波装置，用于滤除50次及以下所有谐波，可以兼顾功率因数补偿，专用于复杂的谐波治理场合，如精密仪器、电视台、医院、通信、铁路等。
有源动补类：基于IGBT的SVG型动态无功补偿，可以兼顾滤除13次及以下谐波电流，专用于谐波环境下的动态无功补偿，尤其是无功波动、且谐波主要是5、7、11次等典型谐波，如低压的轧机、焊机、等。
混合滤波类：将APF与固定电容补偿（MVKS或TF）并联使用的混合型补偿装置，充分利用了APF的谐波滤除功能，同时又利用了电容的基本无功补偿能力。尤其适用于楼宇、通信、机房、金融银行数据中心等。
混合动补类：将SVG与MVTS型补偿并联使用的混合型补偿装置，充分利用了SVG的动态连续补偿特性，同时双利用了MVTS的动态调节能力，优化了设备投资，同时使成套装置成为动态连续可调的补偿设备，性能得到提升。
二）有源滤波补偿成套装置
IN-POWER的新一代有源滤波补偿成套装置引进德国技术，结合自主研发,采用全数字技术，设
备性能及制造工艺居世界先进水平。
LSVG-A有源滤波器具有如下优势：
?可滤除50次以内谐波。滤除的谐波次数可以逐次设定，并且可以
逐次设定各次谐波的滤除比率。可以保证滤波器根据谐波特性用现有容量
实现最优的滤波效果。
?体积重量小，单位体积容量大，防护等级可达IP54。这在目前国
际有源滤波器市场上具有其他厂家无法比拟的优势。
?设备功耗小，运行效率高。
?可以多台不同容量并联使用，由于采用非主从结构，并联的滤波器之间的运行不会相互影响。非常便于扩容。
三）690V直挂有源滤波器
适用于1KV及以下电压等级的动态谐波与无功补偿。采用
高压IGBT三电平技术，实现690V系统直挂。解决了目前
BLUEWA VE不能直接应用在690V系统，必须串联升压变压器的
问题。
特别适合使用在造纸、橡胶等供电系统。
采用柜式设计，单柜容量200A，风冷。
可补偿基波无功和3~13次谐波电流。
四）混合滤波补偿成套装置
IN-POWER设计的混合滤波补偿成套装置采用全数字有源滤波技术和安全补偿技术，由一个智能控制器统一控制，保证了整个装置的一体化；并可以实现补偿无功和谐波容量的合理分配和动态响应。
LSVG-H混合滤波成套装置具有如下优势：
?采用统一控制器智能控制，响应速度快，可分相、线性、快速补偿无功和谐波，并可以动态
调节无功和谐波的容量分配。
?采用有源和无源器件混合使用，有效降低了有源滤波器的容量，从而大大降低了谐波治理成
本。
?克服了纯无源滤波器容易过补偿，无法线性调节，补偿精度低的缺点。
?混合滤波器采用模块化设计，结构紧凑，散热效果好。
三）TF低压无源滤波系列
IN-POWER设计的TF低压谐波滤波装置采用在变压器低压
交流侧安装合适的谐波滤波兼无功补偿装置，直接在低压侧把
谐波滤除，适用于中频炉等谐波源负载较明显的供电系统的场
合，滤波效果较好，性能价格比较好。
调谐式滤波装置主要由控制终端、开关元件、滤波电容
器、滤波电抗器，无感电阻、断路器、机柜等组成一个滤波系
统，滤波器针对不同电压等级的系统特征谐波，设计不同用途、
波，起到减少系统谐波污染的作用。同时为了避免谐振，采用顺投逆切得原则。
五）矿用隔爆型动态滤波补偿装置
?适用于含有甲烷混合气体爆炸危险的煤矿矿井下，额定电压660V、1140V,频率50Hz。
?滤除2-25次谐波的同时，补偿无功功率。
?煤炭生产迅速发展，大量增加变频和软启动设备，谐波污染不断增大。
?矿井的采区变电所，其低压系统的平均功率因数大约在0.7 左右。若将功率因数提高到0.9，
则可减少线路损耗3％，节能效果明显。
?煤矿井下环境恶劣，同时含有易燃易爆气体；
?滤波器所用的一些大功率器件的散热问题无法解决；
?煤矿井下的电压为660V或1140V
?有厂家开发了矿用变频器专用滤波器（电抗器），串联在变频器进线上，滤除效果十分有限，
使用场合单一。
?矿用隔爆型动态滤波补偿装置采用有源滤波技术，为主动滤波方式，滤波效果好，而且使用
灵活，可用于系统集中滤波，也可为变频器进行就地滤波。
1）系统指标：
?额定电压:660V/1140V
?额定容量:100~150A
?响应速度:≤20ms
?设备效率:≥97%
?谐波滤除能力：2-25次
?防爆等级:Exd ?
2）环境适应性：研制的设备完全能够适应煤矿井下的防爆、温度、湿度、盐雾、电磁干扰及无人值守等恶劣条件；
3）防爆结构设计：采用模块化设计；左腔为滤波腔，内置动态滤波器；右腔为开关腔，内置隔离开关、熔断器、变压器。
三、中高压滤波补偿系统
一）INPBB型中压无功自动补偿装置
1、概述：
INPBB型中压并联电容器装置主要用于6kV、10kV、35kV等工
频电力系统进行无功补偿，提高功率因数，改善电压质量，降低线
路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率。
2、组成：
装置由中压并联电容器、串联电抗器、氧化锌避雷器、放电线圈、投切电容器专用真空接触器、隔离开关、电容器保护专用熔断器、无功电压综合控制
器和相应的主回路及控制回路组成，中压控制部分起到
测量、显示及对各回路的投切控制作用。
3、主要技术指标：
●电容偏差为0~+5%，串联段间偏差小于2%，相间
偏差小于2%；
●允许在1.1Un工频稳态过电压下长期运行。在此运行状态下，包括所有谐波分量在内的电压
峰值应不超过；
●允许由于过电压和高次谐波造成的有效值的稳态电流下运行，对于电容具有最大正偏差的电
容器，过电流允许达到；
●循环投切电容器组，先投先切，投切延时可设定；
●执行标准：DL／T604-2007《高压并联电容装置订货技术条件》、IEC-60871-1《电容器》、
IEC-6076 和IEC-60289《电抗器》
二）INPAL型中压交流滤波装置
1、概述：
INPAL型中压交流滤波补偿装置(以下简称装置)适用于频率50Hz，电压6～35kV，交流电力系统降低系统的谐波含量，并兼有提高功率因数用的成套装置。
随着电力电子技术的广泛应用，现代工况企业的非线性负荷所产生的高次谐波进入电力系统，引起供电电压及电流波形畸变，降低电能质量，产生电力公害，加速用电企业设备的损坏，高次谐波主要由以下设备产生：
?电弧炉、中频炉?电气化铁道?半导体变流器?直流传动设备（轧机、提升机等）?整流电解设备
安装中压交流滤波装置能有效吸收高次谐波，改善供电质量，提高功率因数，节约能源，降低损耗，减轻供电设备负荷，从而取得明显的经济效益。
2、组成及原理：
由几组 FC 单调谐和高通滤波支路组成，每组由滤波电容
器、电抗器组成。有效吸收特征谐波，达到有效减少系统
谐波的目的。
3、主要技术指标：
●额定电压 6 ～ 35KV
●滤波次数 F5,F7,F11,F13( 视现场情况而定 )
●谐波吸收率谐波吸收率 >85%
●无功补偿 PCC 考核点处功率因数大于 0.92
●执行标准 DL／T604-2007《高压并联电容装置订货技术条件》、IEC-60871-1《电容器》、
IEC-6076 和IEC-60289《电抗器》
三）INPBBD型中压电动机无功就地补偿装置
1、概述：
INPBBD型中压电动机无功就地补偿装置适用范围适用于各行业的高压电动机及3-10kV感性负载，和额定功率200～10000KW的绕线式异步电动机的重载平滑软起动。
工矿企业异步电动机消耗的无功功率占了很大比例，因此对于异步电动机采用就地无功功率补偿，以提高供电系统的功率因数，节约电能，减少运行费用以及提高电能质量，有着重要的意义。就地补偿装置提高电网电压质量，改善电动机的启动性能。补偿装置内的电
容器随电动机的起动而投入，停止而切除，补偿效果优于集中补偿。
2、主要功能特点：
●降低线路损耗和压降,缩短起动时间,减小起动电流；
●配有中压带电显示器和电磁锁,具有强制闭锁功能,确保运行和
维护人员安全；
●结构设计合理,使用方便,与电动机同步投切,免维护运行；
●提高变压器负载率和电气设备的效率，降低电动机工作温度；
●当电动机推出运行时不会与电动机产生自激现象。
3、主要技术指标：
波功功率补偿术谐波和无功功率补偿技术 基本原理 基本原 1
目录 第1章绪论 1.1电能质量控制技术简介 谐波与无功简介 第2章谐波和无功功率 2.1谐波和谐波分析 无功功率和功率因数 谐波和无功功率的产生 2.4无功功率的影响和谐波的危害
第1章绪论 1.1电能质量控制技术简介 11 1.2谐波与无功简介 12 3/
111.1 电能质量控制技术简介 电能质量问题 1.1.2电能质量问题的典型危害和影响电能质量控制技术分类 1.1.4电力电子技术与电力系统、电能质量 控制的关系 1.1.5用于电能质量控制的新型电力电子装置用能质控制新力子装 4/
111 1.1.1 电能质量问题z 频率的问题z 幅值的问题 –稳态过电压、欠电压及电压波动–闪变（flicker ） –幅值凹陷（sag ，dip ）、凸升（swell ）、短时中断（interruption ） z 波形和对称度的问题 –三相不对称（imbalance ）–谐波（harmonics ）–缺口（notching ） –暂态脉冲（impulsive transient ）、暂态振荡（ oscillatory transient ）5/ p y
112 1.1.2 电能质量问题的典型危害和影响电压频率不稳，不对称，以及稳态过电压、欠电压及电压波动、闪变等的危害。z 谐波 –使产生、传输和利用电能的效率降低； 使电气设备过热振动产生噪音或绝缘老化缩短–使电气设备过热、振动、产生噪音或绝缘老化，缩短其寿命，甚至发生故障、烧毁；–使继电保护和自动装置误动作；–对通信和电子设备产生干扰。z 电压骤降 对精密仪器设备的危害 6/ –对精密仪器设备的危害；–给高产值的连续生产过程造成的损失。
1、高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压和 谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加线路损耗，浪费电网容量， 2、影响供电系统的无功补偿设备，谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过 电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的请况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。 3、影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。 4、谐波的存在会造成异步电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误 动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。 5、谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用容量和使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。 谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面： 1、加大企业的电力运行成本 由于谐波不经治理是无法自然消除的，因此大量谐波电压电流在电网中游荡并积累叠加导致线路损耗增加、电力设备过热，从而加大了电力运行成本，增加了电费的支出。 2、降低了供电的可靠性 谐波电压在许多情况下能使正弦波变得更尖，不仅导致变压器、电容器等电气设备的磁滞及涡流损耗增加，而且使绝缘材料承受的电应力增大。谐波电流能使变压器的铜耗增加，所以变压器在严重的谐波负荷下将产生局部过热，噪声增大，从而加速绝缘老化，大大缩短了变压器、电动机的使用寿命，降低供电可靠性，极有可能在生产过程中造成断电的严重后果。 3、引发供电事故的发生 电网中含有大量的谐波源(变频或整流设备)以及电力电容器、变压器、电缆、电动机等负荷，这些电气设备处于经常的变动之中，极易构成串联或并联的谐振条件。当电网参数配合不利时，在一定的频率下，形成谐波振荡，产生过电压或过电流，危及电力系统的安全运行，如不加以治理极易引发输配电事故的发生。
谐波的危害及其治理研究李文焕 发表时间：2018-04-09T16:49:14.143Z 来源：《基层建设》2017年第36期作者：李文焕 [导读] 摘要：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。 神华宁夏煤业集团有限责任公司煤制油分公司宁夏回族自治区 750411 摘要：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。本文重点分析谐波的来源、谐波的现状、谐波的危害，最终提出消除谐波的方法。 关键词：电网；电能质量；谐波治理；电压 引言 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。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。 一、电力系统中谐波的来源 电力系统中的谐波来自电气设备，也就是说来自发电设备和用电设备。由于发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失真的正弦波。目前我国应用的发电机有两大类：隐极机和凸极机。隐极机多用于汽轮发电机，凸极机多用于水轮发电机。 对于谐波分量而言，隐极机优于凸极机，但随着科技进步，可控硅、IGBT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，由于电机的磁饱和，会使电压的三次谐波明显增加。 二、谐波的现状 通过对市场的常用用电器的谐波状况的测试，我们了解到目前我国内工业企业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次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%，这对于小功率的用户而言，还不怎样，但对于大功率的用户来说，危害就很大了，对于中频炉用户，它用常规的无功补偿就无法进行，有的用户用常规的电容器无功补偿，无法投入电容器，有的即便投入了，也对5次谐波电流放大了1.8~3.8倍以上，使得电动机、变压器等用电器的铜损、铁损大大地增加，缩短了设备的使用寿命，多交了电费。 三、谐波的危害 影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与安全运行。 1、影响电网的质量：高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加电路损耗，浪费电网容量。 2、影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。 3、影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。 4、影响用电设备：谐波的存在会造成异步电机电动机效率下降，噪声增大，影响电力电子计量设备的准确性。 四、谐波治理的方法 1、国内对谐波污染的治理： 1）无源滤波装置主要采用LC回路，并联于系统中，LC回路的设定，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）某一频率的谐波的目的。LC回路在滤除谐波的同时，在基波对系统进行无功补偿。这种滤波装置简单，成本低，但不能滤除干净。其主要元件为投切开关、电容器、电抗器以及保护和控制回路。 2）有源电力滤波器。这种滤波器是用电力电子元件产生一个大小相等，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，在其额定功率范围内，原则上能全部滤除干净。 2、优缺点、及市场前景及其经济效益的分析： 1）无源谐波滤除装置 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回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。现在，市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就大，一般而言，低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。由于我国的中小企业大多数是私有的，业主对谐波的危害认识不足，一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波，而有的企业由于谐波的含量太大，常规的无功补偿不能凑效，供电部门对无功的要求又是十分严格的，达不到就要罚款。因此，业主不得不要求滤波。 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，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言，其利润是可观的，但用户一般
《谐波抑制与无功功率补偿》第二次作业 题目要求： 对于晶闸管可控整流电路，主电路为：1）三相桥式全控整流电路，变压器Yd11 联结(1：3) ；变压器一次侧相电压有效值U1=220V；阻感负载，R=30Ω，L=800mH，α=60°。 试设计LC 滤波器和电容补偿（如果需要的话），对上述负载的谐波和无功进行有效的补偿，使电源电流为与电源电压近似同相的正弦波（网测功率因数>0.96）。 要求： 1. 设计无源滤波器，并计算相应的参数。 2. 如果需要的话，设计计算无功补偿电容器。 3. 对建立的仿真电路进行仿真，给出有关的仿真波形，并对仿真结果进行分析。 4. 对设计步骤给出必要的文字说明。 按照要求，先进行滤波。对5、7、11、13次谐波采用单谐调滤波器，对13次以上谐波采用二阶高通滤波器。 所要确定的参数有：各单调谐滤波器与电阻R，电容C，电感L。 首先求最小补偿电容C min：在不加滤波和无功补偿的情况下，基波与各主要谐波情况如下图所示： 图1 基波与各次谐波电流 从图中可以看出， I f5≈1.411A I f7≈0.937A I f11≈0.626A I f13≈0.508A 根据教材给出的公式，按照最小安装容量求出最小电容器 C min=I f(n) (1)s × n2?1 nn2 将数据带入式（1），可以分别求出最小电容器分别为： C5=4.978μF C7=2.916μF C11=1.576μF
C13=1.126μF 调谐在n次谐波频率的单调谐滤波器电容器和电抗器关系是 n w s L= 1 nw s C (2) 据此可以求出各滤波器对应的电感L L5=81.14mH L7=70.89mH L11=53.1mH L13=49.4mH 取Q=45，分别求出对应的电阻值： R5=2.827Ω R7=3.46Ω R11=4.10Ω R11=5.06Ω对于高通滤波器，定义Q值为 Q=R X0 （2） 接下来，设计能滤掉13次以上谐波的高通滤波器，高通滤波器的特性可以由以下两个参数来描述： f0=1 (3) m= L R2C (4) 式（3）中，f0称为截止频率，高通滤波器的截止频率一般选为略高于所装设的单调谐滤波器的最高特征谐波频率。式（4）中的m是一个与Q直接有关的参数，直接影响着滤波器调谐曲线的形状，一般Q值取为0.7~1.4，相应的m值在2~0.5之间。电容按照无功补偿计算，设高通滤波器同时补偿容量为Q C=400var。 Q C= U2 C1L1 （5） 由式（5）与式（2）可以求出，C≈48μF。带入式（3）（4），取m=0.5可以求出，R≈5Ω，L≈6.25mH。 在滤波完成后，尚有较大无功，功率因数不满足题目要求，故对电路进行无功补偿。剩余的无功为Q≈232var Q=U2 C （6） 解得C≈28μF。 经过滤波与无功补偿，对所得的电路进行谐波分析，如下图所示。
精心整理 什么是谐波？谐波的危害 一、谐波 1. 何为谐波？在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M ．Fourier) 分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波可以区分为偶次与奇次性，第3、5、7 次编号的为奇次谐波，而2、4、6 、8 等为偶次谐波，如基波为50Hz 时，2 次谐波为l00Hz ，3 次谐波则是150Hz 。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1 次谐波，例如5、7、11、13、17、19 等，变频器主要产生5、7 次谐波。“谐波” 到了50 年代和60 年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关变流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70 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、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分和关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。谐波研究的意义，道德是因为谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。 精心整理
浅谈谐波的含义及为什么必须治理 安科瑞王长幸 江苏安科瑞电器制造有限公司江苏江阴214405 1引言 随着科技发展，电子产品大量应用，电网中谐波大量产生，作为设计人员需要了解谐波的成因及危害，以便更好地防御及治理，提高电能质量。 近年来，电气产品行业出于节能和生产的需要，积极运用新技术，大量地运用了可控变流装置、变频调速装置等非线性负荷设备。其所产生的谐波问题直接影响到了公用电网的电能质量，已引起人们的广泛重视。 2谐波产生的原因及影响 2.1谐波的成因 电网中的谐波主要指频率为工频（基波频率）整数倍成分的谐波及工频非整数成分的间谐波，它们都是造成电网电能质量污染的重要原因。根据大量现场测试的分析结果证实，电力变压器也是电力系统中谐波的一个重要谐波源。电力变压器的激磁电流、铁心饱和及三相电路和磁路的不对称，致使在变压器三角绕组的线电压和线电流中也仍然存在三次谐波分量，尤其在负荷低谷时，随着电网电压的升高，变压器铁心饱和程度加剧，产生的谐波含量也随之增大。随着电网大量电容装置的投运，通过对现场谐波实测发现，谐波并不是只有零序分量可被变压器三角绕组所环路，而是波及全网，并给电容装置及电网的正常运行带来影响和威胁。 在民用建筑中，UPS电源、电子调速装备、节能型灯具及家用电器中的计算机、微波炉等电力电子设备和电器设备应用的大量增加，以及医院等特殊场合的放射X光机、CT机等大型医疗设备等，使各类非线性负荷注入电网的谐波日益增多，造成电网电能质量的污染的影响也越来越大。在这些设备集中使用的地区，如医院、大型商场、居民小区、写字楼、酒店公寓等，谐波污染已相当严重。谐波污染的影响使电能质量明显下降，因此，对电能质量谐波污染的抑制和治理已刻不容缓。 2.2谐波源的分析 2.2.1电力电子设备 电力电子设备主要包括整流器、变频器、开关电源、静态换流器、晶闸管系统及其它SCR控制系统等。由于工业与民用电力设备常用到这类电力电子设备和电路，如整流和变频电路，其负载性质一般分为感性和容性两种，感性负载的单相整流电路为含奇次谐波的电流型谐波源。而容性负载的单相整流电路，由于电容电压会通过整流管向电源反馈，属于电压型谐波源，其谐波含量与电容值的大小有关，电容值越大，谐波含量越大。变频电路谐波源由于采用的是相位控制，其谐波成分不仅含有整数倍数的谐波，还含有非整数倍数的间谐波。 2.2.2可饱和设备 可饱和设备主要包括变压器、电动机、发电机等。可饱和设备是非线性设备，与电力电子设备和电弧设备相比，可饱和设备上的谐波在未饱和的情况下，其谐波的幅值往往可以忽略。 2.2.3电弧炉设备及气体电光源设备 ①电弧炉在熔炼金属过程中的非线性影响将产生大量的谐波 ②气体电光源包括荧光灯、霓虹灯、卤化灯。根据这类气体放电光源的伏安特性。其非线
谐波危害及抑制谐波的方法 2008-05-05 23:08:43| 分类：默认分类| 标签：|字号大中小订阅 随着工业、农业和人民生活水平的不断提高，除了需要电能成倍增长，对供电质量及供电可靠性的要求也越来越多，电力质量（ＰｏｗｅｒＱｕａｌｉｔｙ）受到人们的日益重视。例如，工业生产中的大型生产线、飞机场、大型金融商厦、大型医院等重要场合的计算机系统一旦失电，或因受电力网上瞬态电磁干扰影响，致使计算机系统无法正常运行，将会带来巨大的经济损失。电梯、空调等变频设备、电视机、计算机、复印机、电子式镇流器荧光灯等已成为人民日常生活的一部分，如果这些装置不能正常运行，必定扰乱人们的正常生活。但是，电视机、计算机、复印机、电子式照明设备、变频调速装置、开关电源、电弧炉等用电负载大都是非线性负载，都是谐波源，如将这些谐波电流注入公用电网，必然污染公用电网，使公用电网电源的波形畸变，增加谐波成份。 近几年，传感技术、光纤、微电子技术、计算机技术及信息技术日臻成熟。集成度愈来愈高的微电子技术使计算器的功能更加完美，体积愈来愈小，从而促使各种电器设备的控制向智能型控制器方向发展。随着微电子技术集成度的提高，微电子器件工作电压变得更低，耐压水平也相对更低，更易受外界电磁场干扰而导致控制单元损坏或失灵。例如，２０世纪７０年代计算机迅速普遍推广，电磁干扰及抑制问题更是十分突出，一些功能正常的计算机常出现误动作，而无法找出原因。１９６６年日本三基电子工业公司率先开发了“模拟脉冲的高频噪音模拟器”，将它产生的脉冲注入被试计算机的电源部分，结果发现计算机在注入１００～２００Ｖ脉冲时就误动作，难怪计算机在现场无法正常工作，其原因之一是计算机的电源受到了污染。因此，受谐波电流污染的公用电源，轻者干扰设备正常运行，影响人们的正常生活，重者致使工业上的大型生产线、系统运行瘫痪，会造成严重经济损失。 国际电工委员会（ＩＥＣ）已于１９８８年开始对谐波限定提出了明确的要求。美国“ＩＥＥＥ电子电气工程师协会”于１９９２年制定了谐波限定标准ＩＥＥＥ—１０００。在ＩＥＥＥｓｔｄ．５１９—１９９２标准中明确规定了计算机或类似设备的谐波电压畸变因数（ＴＨＤ）应在５％以下，而对于医院、飞机场等关键场所则要求ＴＨＤ应低于３％。 1 电网谐波的产生 1.1电源本身谐波--由于发电机制造工艺的问题，致使电枢表面的磁感应强度分布稍稍偏离正弦波，因此，产生的感应电动势也会稍稍偏离正弦电动势，即所产生的电流稍偏离正弦电流。当然，几个这样的电源并网时，总电源的电流也将偏离正弦波。 1.2由非线性负载所致 1.2.1非线性负载---谐波产生的另一个原因是由于非线性负载。当电流流经线性负载时，负载上电流与施加电压呈线性关系；而电流流经非线性负载时，则负载上电流为非正弦电波，即产生了谐波。 1.2.2 主要非线性负载装置 （１）开关电源的高次谐波：开关电源由五部分组成：一次整流、开关振荡回路、二次整流、负载和控制，这几个部分产生的噪声不完全一样。这几种干扰可以通过电源线等产生辐射干扰，也可以通过电源产生传导干扰。 （２）变压器空载合闸涌流产生谐波:铁心中磁通变化时，会产生８～１５倍额定电流的涌流，由于线圈电阻的存在，变压器空载合闸涌流一般经过几个周波即可达到稳定。所产生的励磁涌流所含的谐波成份以３次谐波为主。
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： ()()?-= ωt I t I sin 2 I --------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）
10kV高压谐波治理兼无功补偿治理方案 1 系统概述 根据某铜业厂提供的现有配电系统情况可知，工厂现有35KV进线一条，该线非该厂专线。厂内主要负荷为电解铜生产线及大功率电机等用电设备。因电解铜生产线采用的是可控硅整流装置。由于可控硅整流装置的六脉及12脉整流特性，在运行过程中将产生以6N±1和12N±1（N为正整数）为主的谐波电流注入电网，危及到其它用电设备及电网的用电安全。同时因系统功率因数比较低，故用户在10KV母线上安装了一套高压电容补偿柜，但由于电解铜等用电设备在运行时产生了较大的谐波注入系统，而电容补偿柜在投入后又与系统发生并联谐振，对系统谐波进一步放大，造成电容补偿装置在谐波环境下运行因过载而发生较大的异常声音，甚至造成部分电容柜无法正常投入，经常造成高压补偿电容器的熔丝爆炸烧毁。 用户配电系统一次示意图如图1所示。 图1用户配电系统示意图 2系统用电参数分析 根据对厂内变电站10KV I段母线的谐波测试数据分析，可将运行时有功功率、无功功率、功率因数及谐波的变化可归纳为： （1）10KV母线平均功率因数约为0.92左右， （2）母线协议容量10MVA， （3）主要谐波源类型：热电解铜及大功率电机等， （4）10KV线路三相功率数据分析 段10KV I段母线正常运行时负荷基本相等，且负载相对较稳定。有功功率基本都8000kW左右，功率因数相对较低，约0.92左右，无功功率也基本在2800kVar～3300kVar之间变化。 3谐波分析 因负载大部分采用的是六脉波及12脉波整流，产生的主要谐波为：6N±1次及12N±1（N为工频频率倍数）。故10KV段谐波的特征次为5、7、11、13．．．．．．。其中5、7、11次谐波相对较大，故滤波装置应考虑以滤除5、7、11次谐波为主的滤波方式。根据我司于2007/09/21日对配电系统10KV母线 I段的谐波测试数据分析，将设备运行时产生的各次谐波值分析如下： 35kV侧用户协议容10MVA，设备容量90MVA，正常方式下短路容量为689MVA。 为了对滤波装置的滤波效果要求更为严格，故各次谐波电流注入允许值可按最小短路容量为689MVA的标准来考核，见表1。
电力系统谐波抑制及无功补偿方法的研究文献综述报告辽宁工业大学硕士研究生 研究方向: 电力系统谐波抑制 及无功补偿方法的研究 +++ 研究生: 11+++ 学号: +++ 指导教师: 专业: 电气工程 辽宁工业大学研究生学院 文献综述 21 世纪能源与环境问题成为人类发展必须面对的重要问题，如何在保证可持续发展和保持良好环境的前提下为人类提供安全可靠、优质经济的电能，是电力系统面临的主要问题。国家“十一五”规划《纲要》提出推进国民经济和社会信息化，切实走新型工业化道路，坚持节约发展、清洁发展、安全发展，实现可持续发展。纲要明确指出:通过开发推广节能技 [1]术，实现技术节能。为电力工业的建设提出了明确要求。电力系统也是一种“环境”，面临着污染，各种电力电子装置所消耗的无功功率使电网的供电质量恶化，公用电网中的谐波电 [2]流和谐波电压是对电网环境影响最严重的一种污染。一方面是因为电力电子装置自身的非线性使得电网电压、电流发生畸变，产生了严重的谐波污染;另一方面是因为大多数电力电 [3]子装置本身功率因数很低，其无功需求给电网带来额外负担，会严重影响电网供电质量。
无功、谐波给电力系统和用户带来的负面影响主要有增大各类电气设备的额定电压和额定电流，引起额外的功率损耗，导致设备用电效率降低;“谐波影响各种电气设备的正常工作，导致继电保护和自动控制装置的误动作;对通信系统产生干扰，使其无法正常工作;谐波会 [4]引起公用电网中局部的并联和串联谐振”电网的谐波和无功问题日益突出，整个供配电系统的安全运行存在较大的隐患。世界各国电力系统近年来纷纷采用了动态无功补偿装置和谐 [5]波治理装置来提高电网的电能质量。电力电子装置的广泛应用,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 [6]义，对无功补偿和谐波抑制的方法研究是今后一个重大研究课题。 1.国内外无功补偿和谐波抑制的研究 1.1国内外无功补偿的研究 无功功率补偿技术随着电力系统的出现而出现，并随着电力工业的发展和电力负荷的多样性而不断进步。电力系统发展到现在已出现三代无功补偿技术:同步发电机补偿、同步调相机补偿、并联电容器补偿、并联电抗器补偿等属于第一代补偿技术;基于自然关断晶闸管技术的SVC(相控电抗器(TCR)、磁控电抗器(MCR))属于第二代无功补偿技术;基于IGBT、IGCT等大功率可控器件的补偿装置SVG(Static VAR Genarator)属于第三代无功补偿技术。SVG是当前世界上最先进也是最复杂的补偿技术产品，它不再采用大容量的电容器、电抗器，而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功补偿的变换，在响应速度、稳定电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减少占地面积等多方面具有更 [7]加优越的性能。
无功补偿与谐波治理技术
报告人：许强 全国电压电流等级和频率标准化技术委员会 中国电工技术学会电力电子学会 委员 理事
报告日期：2009年4月
一、功率因数为什么会变低？什么是无功功率？
我们知道，通常我们所 用的交流电压是50Hz的正 弦波，在电压的两端接上 负载就会产生电流，如我 们在220伏（或380V）的 电源上接一个电灯，电灯 中流过电流，灯就亮了。 当负载是电阻时，电压波 形的相位与电流波形的相 位完全相同，即电压波形 与电流波形重叠在一起。 这时电网送出的功率也与 消耗的功率相等。
而现实生活中电阻负载使用 的较少，大多数负载都有一定 的电感，如变压器、电动机、 洗衣机、冰箱、空调等都是带 有电感性的负载，这样就使电 压波形的相位与电流波形的相 位不能重叠，电流的波形（红 色）就会比电压波形（蓝色） 迟后△T的时间，△T时间越 大，功率因数越低，消耗的无 功功率也越大。那么电网送出 的功率（视在功率）也与消耗 的功率（有功功率）就不再相 等了，电网送出的功率是如下 表达式： 电网送出的功率（视在功率）＝实际消耗的功率（有功功率）＋无功功率
什么是无功功率：
无功功率决不是无用功率，它是另外一种能量消耗的表达形 式，如电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而 带动机械运动，电动机的旋转磁场就是靠从电源取得无功功 率建立的。变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一 次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电压。因此没有无功功 率的话，电动机不会转动，变压器不会变压等。 因此在正 常情况下，用电设备不但从电网中取得有功功率，同时还需 要从电网中取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应 求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场， 那么这些用电设备就不能维持在额定情况下的工作。能反映 无功功率被使用的指标是用电的功率因数，即COS?。
谐波对无功补偿装置的影响分析 摘要：本文针对电力系统中的谐波对无功补偿装置的影响展开了分析，以期对同仁们有更多的借鉴。 关键词：无功补偿，谐波；分析 近年来随着电力电子技术的迅速发展，大功率电子设备的应用，使得大量谐波注入电网，在影响电网电能质量的同时，也对相应的电器设备带来了不同程度的危害，电力系统谐波源主要来自非线性负荷设备，如各种整流设备，调节设备，电弧炉，轧钢机。以及各种电气拖动设备。并联电容器是电力系统中应用较为广泛的无功补偿设备，主要用于提高功率因数，降低电能损耗，电力系统中存在的谐波电压和谐波电流对各种电气设备影响最大的主要是并联电力电容器。 对于无功补偿电容器，由于电容器的容抗表达式是1/wc，就是说电容器的容抗与电网频率关系甚密，当电网除工频电压外，尚存在高次谐波电压时，必将对接于其上的电容器产生影响，谐波频率越高，容抗减少越多，通过电容器的电流就越大，即电容上电流发生的畸变越严重。严重的畸变电流通过电容器后注入电网，使得电网电压的畸变程度加严，造成恶性循环，使得电网电压严重下降。 谐波一方面使电容器长期承受过电流可能导致其发热严重而损坏，另一方面投入电容器可能使谐波电流放大，危害电容器自身和其它电器设备的安全，因为在工频条件下，电容的容抗比系统的感抗大得多，不会产生谐振，但在谐波频率下，电容的容抗减小而系统的感抗增加，就有可能产生并联谐振或串联谐振，这种谐振会使谐波电流放大几倍甚至几十倍，是电容器和与之串联的电抗器烧坏的主要原因。由于电容器组的电容量很大，谐波电流通过时，容抗减小，谐波电流增大，这也使得电压畸变扩大，使原来的谐波得以放大。谐波电压的放大。不仅使电能质量受到影响，同时还会给大量用电设备造成这样那样的损失。尤其5次以上，这些谐波将被补偿电容器放大。电容器组与线路串联谐振，使线路上的电压、电流畸变率增大，还有可能造成设备损坏，在这种情况下补偿装置是不可使用的。 功率因数的基本定义公式： η= P有/S ，在有谐波的情况下，加入谐波的参数，再通过比较复杂的数学运算，我们可以得到这样一个公式：
815V、5吨中频电炉无功补偿和谐波治理的成功案例 2007-4-27 天津市津开电气有限公司总经理盖福健高级工程师孙泽林 关键词：中频电炉、无功功率、无功补偿、谐波、间谐波、谐波治理、变流、变频、谐波电流、谐波电流 放大、博里叶级数 1.绪论： 随着电力电子技术的飞速发展，我国的工矿企业中，电力电子器件的大量应用，可控、全控晶 闸管作为为主要开关元件，电力电子器件的整流设备，变频、逆变等非线性负荷设备的广泛应用，谐波问题亦日益广泛的提出。诸如谐波干扰、谐波放大、无功补偿失效及谐波无功电流对供电系统的影响等。上述电力电子设备是谐波产生的源头。谐波电流的危害是严重的，主要有以下几个方面： ·谐波电流在变压器中，产生附加高频涡流铁损，使变压器过热，降低了变压器的输出容量，使变压器噪声增大，严重影响变压器寿命。 ·谐波电流的趋肤效应使导线等效截面变小，增加线路损耗。 ·谐波电流使供电电压产生畸变，影响电网上其它各种电器设备不能正常工作，导致自动控制装置误动作，仪表计量不准确。 ·谐波电流对临近的通讯设备产生干扰。 ·谐波电流使普通电容补偿设备产生谐波放大，造成电容器及电容器回路过热，寿命缩短，甚至损坏。·谐波电流会引起公用电网中局部产生并联谐振和串连谐振，造成严重事故及不良后果。 2.概述 2.1天津市某铸造公司（简称铸造公司）为生铁铸造企业，工厂主要设备为两台500HZ中频感应电炉以溶化生铁进行铸造，因采用中频电炉，故由于变流及变频等原因造成用电谐波超标，功率因数过低，为此进行设备改造以提高功率因数，治理谐波，节约能源，提高电网质量，降耗增容。 2.2中频电炉运行主要参数 ①电炉为长期间断运行，运行时间每炉出铁冷炉约为2.5小时，热炉约2小时。 ②在正常运行时高压侧工作电流为150～160A。整流变压器二次侧为六相十二脉波输出。 ③现场仪表指示数据 一次测电压10.2KV 二次测电压815V×2 一次测电流157A 二次测电流992A×2 一次测功率因数COS?＝0.6~0.7最低COS?＝0.23最高COS?＝0.79予升温COS?＝0.49 保温COS?＝0.23～0.49 加温COS?＝0.72～0.79 2.3中频炉一次系统图
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
…..公司 低压动态无功补偿及谐波治理方案 北京XXXXXXX有限公司 2014年8月15日
目录 一、绪论 (3) 二、概述 (3) 三、采用标准 (4) 四、动态无功补偿滤波技术方案设计 (5) 4.1、设备总体概述 (5) 4.2、无功补偿消谐装置整体描述 (6) 4.3、系统设计 (7) 补偿系统补偿效果仿真图： (11) 4.4功能描述 (13) 4.5 控制策略 (14) 4.6后台数据管理系统及控制特性 (14) 4.7系统组成 (15) 五、供货清单 (15)
一、绪论 随着电力电子技术的飞速发展，我国的工矿企业中，电力电子器件的大量应用，可控、全控晶闸管作为为主要开关元件，电力电子器件的整流设备，变频、逆变等非线性负荷设备的广泛应用，谐波问题亦日益广泛的提出。诸如谐波干扰、谐波放大、无功补偿失效及谐波无功电流对供电系统的影响等。上述电力电子设备是谐波产生的源头。谐波电流的危害是严重的，主要有以下几个方面： ?谐波电流在变压器中，产生附加高频涡流铁损，使变压器过热，降低了变压器的输出容量，使变压器噪声增大，严重影响变压器寿命。 ?谐波电流的趋肤效应使导线等效截面变小，增加线路损耗。 ?谐波电流使供电电压产生畸变，影响电网上其它各种电器设备不能正常工作，导致自动控制装置误动作，仪表计量不准确。 ?谐波电流对临近的通讯设备产生干扰。 ?谐波电流使普通电容补偿设备产生谐波放大，造成电容器及电容器回路过热，寿命缩短，甚至损坏。 ?谐波电流会引起公用电网中局部产生并联谐振和串连谐振，造成严重事故及不良后果。 二、概述 根据贵公司提供的相关资料分析、计算和仿真（附件5配合仿真图），结合我公司多年来对轧机进行动态无功功率补偿及谐波抑制技术的经验和对轧机电气系统、生产工艺的透彻掌握，综合提出本方案，确保补偿装置投运后接入点的功率因数在0.92（含0.92）以上，各次谐波含量达到国标要求。
谐波的危害系列之谐波对纯电容补偿柜的影响 安科瑞崔庭宇 江苏安科瑞电器制造有限公司 摘要：目前大多数低压配电系统的无功补偿，都是通过在负载侧加装并联型电容补偿柜的方式实现的。但由于谐波的存在，无功补偿的电容可能被谐波影响而损坏，还会使谐波电流放大。谐波可以通过安装有源滤波器来进行治理，使谐波含量控制在有效的范围内，而电容放大谐波电流的问题则可以通过在电容进线端串联相应电抗率的电抗器来解决，补偿装置及各种设备就能保证正常工作。 关键词：无功补偿谐波电容损坏有源滤波器电抗器 1引言 在低压配电系统中，负载多为阻感性用电设备，这就造成了电网的功率因率偏低，大量无功从电网汲取不仅影响了输配电效率，还带来了用户因功率因数低而罚款的问题。无功补偿成为现在低压配电系统中不可缺少的部分，目前最常用、成本最低的方式是在负载侧加装电容补偿柜。这种补偿方式可以提高供电系统功率因数，稳定受电端电压水平，从而提高电网供电质量。但采用纯电容器进行无功补偿时一旦遇到谐波的干扰，电容器的补偿支路极易发生故障，造成电容器鼓包、投切开关不动作、误动作与保护设备损坏等严重后果。 2谐波的产生及危害 随着电力电子技术的发展与应用，越来越多的非线性用电设备在工作过程中不可避免的会产生谐波，从常见的LED灯、计算机电源，到工业中广泛应用的整流设备、变频器、中频炉、逆变器等，都会产生谐波，这对无功补偿所采用的电容、投切开关等产生了极大影响。例如：使电网中的电容器产生谐振。工频下，系统装设的各种用途的电容器比系统中的感抗要大得多，不会产生谐振，但谐波频率时，感抗值成倍增加而容抗值成倍减少，这就有可能出现谐振，谐振将放大谐波电流，导致电容器等设备被烧毁。有些配电房传统的无功补偿装置由于不能消除谐波的干扰，根本无法投入运行或是投入后被损坏，功率因数偏低，造成电费扣罚。 3案例分析 3.1测量信息 测试对象：某电缆制造公司，其主要谐波源为各种容量的变频器 测试位置：1#变压器进线柜和对应无功柜（共补）A相 测试内容：上述位置谐波电流畸变率及变化趋势等。
无功功率的影响有那些？ 1、增加设备容量。 2、增加设备及线路损耗。 3、使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。 什么是无功补偿？ 电力系统中大量的负荷是电感性的，因此我们将吸收感性无功功率的负荷称为“无功负荷”，而将吸收容性无功功率的设备称为“无功电源”。无功补偿就是吸收或供给适度可变的无功功率，以改善交流电力系统的供电质量。 大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法即是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。 常用的无功补偿的方法有几种？ 1、同步补偿机 2、同步电动机 3、同步发电机 4、并联电容器 5、静止无功补偿装置 6、静止无功发生器 无功补偿的作用有那些？ 1、提高供电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。 2、稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。 3、在电弧炉炼钢、电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。
什么是同步补偿机？ 同步补偿机又称同期调相机，它实际上是不带机械负荷，空载运行的同步电动机。 什么是同步电动机？ 同步电动机过激运行时，发出无功功率，相当于无功电源；欠激运行时吸收无功功率，相当于无功负荷。通常电网的负荷为感性的，所以一般使同步电动机处于正常励磁或过励磁的情况下运行，以改善电网的功率因数。 什么是同步发电机？ 发电机除发出有功功率，实现机械能转变为电能，作为电力系统的有功电源外，同时又是最基本的无功功率电源。 什么是并联电容器？ 并联电容器广泛应用于改善负荷的功率因数，是电力系统一种重要的无功补偿设备。并联电容器的主要缺点：一是电压调节效应低，二是不能连续调节和吸收滞后（感性）的无功功率。 什么是静止无功补偿装置？ 运用电力电子技术的可调节无功补偿装置。其重要特性是能调节补偿装置的无功功率。 什么是静止无功发生器？ 运用电力电子技术的可调节无功发生装置。即可以使其发出无功功率，呈电容性；也可以使其吸收无功功率，呈电感性。采用PWM控制，可使其输入电流接近正弦波。 无功补偿方式有几种？ 1、集中补偿 2、分散就地补偿 3、单机就地补偿 什么是集中补偿？
电网的无功补偿与谐波治理 发表时间：2017-08-25T09:28:11.070Z 来源：《探索科学》2017年1期作者：吴文志 [导读] 处理好无功补偿和谐波管理一系列问题,具有十分重要的含义。 广东光达电气有限公司 528329 摘要:电力体系的无功优化及补偿和谐波管理是前进体系运转电压,减小网损,前进体系安稳水平的有用手法,对电网安稳及电力设备安全运转、工农业安全生产、产品质量、用电单耗和人民生活用电都有直接影响。处理好无功补偿和谐波管理一系列问题,具有十分重要的含义。介绍了影响功率因数的关键因素,并对现在无功补偿和谐波管理进行了必定的讨论和研讨。 关键词:无功优化补偿；功率因数；谐波管理 处理好电网的无功功率因数补偿和谐波滤波一系列问题关于前进电能质量、安全运转、下降损耗、节能及充沛利用电气设备的功率等具有十分重要的含义。国内外有关规程规则，为了下降网损、节省能源、前进变压器的功率和安稳电压，请求电力体系设备适当容量的无功功率补偿设备。 1无功补偿的必要性 跟着电网装机容量的飞速提升，对电网无功功率的需求也与日俱增。无功功率同有功功率一样，是确保电能质量不可分割的一部分，电力体系中应坚持无功功率的平衡，否则将会导致功率因数反常、电压动摇、设备损坏等状况，严峻时会使体系电压溃散、解列，形成大面积停电事端。因而，处理电网的无功功率平衡，加装无功补偿设备，前进网络的功率因数对电网的降损、节省用电、安全可靠运转和确保电能质量有着极为重要的含义。在并联设备中，除了超高压并联电抗器以外，关键用来对电网的容性或理性无功功率进行调理。就电力网而言，无功补偿既能够补高压侧，也能够补低压侧。对通常用户而言，在低压侧补偿将能够下降出资、削减能量损耗、有用前进负载端电压，所以电容器补偿设备通常设备在挨近负载端，以前进无功补偿的经济效益。据统计，无功补偿在合理规划和设备后，能够使电网增容15%-30%，与其他补偿办法相比，低压并联电容器组的办法是一种出资少、见效快、收益高、切实可行、且能较大起伏下降线损和前进电能质量的有用途径。从无功补偿的内容来看，又可分为两个大类，一类是按照负荷巨细只是主动补偿无功重量；另一类则是除了补偿无功重量以外，还兼有谐波按捺或脱谐功用，这是由于无功补偿与谐波搅扰通常是一起出现的。高频负荷和非线性负载会使电网中的谐波含量剧增，装在电网低压侧的电力电容器极易因变压器感抗及剩下电网的电感发生谐振而发生很高的电流，形成供电回路过载、电容器烧毁和投切开关损坏等事端。所以，在无功补偿的一起，有必要思考谐波管理的办法。 2配电网无功优化补偿的基本原理 由于电网的线损关键是线路损耗与变压器损耗,所以配电网的降损节能,也即是对电网中所有的电力线路和变压器进行优化。无功优化的意图是经过调整无功潮流的分布下降网络的有功功率损耗,并坚持最佳的电压水平。无功优化补偿通常有变电所无功负荷的最优补偿、配电线路最优补偿以及配电变压器低压侧最优补偿。在电力网的运转中,功率因数反映了电源输出的视在功率被有用利用的程度,咱们希望的是功率因数越大越好。这么电路中的无功功率能够降到最小,视在功率将大多数用来供应有功功率,然后前进电能运送的功率。当线路所需无功功率不满足功率因数请求时,可选用有载配电变压器主动调压和合理的无功主动补偿,能确保配电网供电电压质量,改善功率因数,到达无功就地平衡的意图,前进电力体系的供电才干,使配电网体系在经济合理、安稳安全的状态下运转。 3谐波的发生与危害性 电力体系所指的谐波是稳态的工频整数倍数的波形，其频率为基波频率的整数倍。电网暂态改变比方涌流、各种搅扰或毛病导致的过电压、欠电压等均不归于谐波的领域。谐波关键由谐波电流源发生，当正弦基波电压施加于非线性设备上时，设备吸收的电流与施加的电压波形不一样，电流因而发生了畸变，由于负荷与电网相连，故谐波电流注入到电网中，这些设备就成了电力体系的谐波源，如电力电子设备、电弧炉、传统变压器和铁心电抗器等。在电力电子设备许多运用之前，最关键的谐波源是电力变压器的励磁电流，其次是发电机；而在电力电子设备许多运用以后，后者便变成最关键的谐波源。电力电子设备包含变频器、软起动器和整流器等，其间整流设备所占的比重最大，现在常用的整流电路大都选用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路。比方直流侧选用电容滤波的二极管整流电路，这种电路输入电流的基波重量的相位与电源电压相位大体一样，因而基波功率因数挨近，但其输入电流的谐波重量却很大，并且整流器在沟通侧和直流侧都要发生高次谐波，给电网形成严峻污染，也使得总的功率因数很低。 4影响功率因数的关键因素及无功补偿的通常办法 4.1影响功率因数的关键因素 许多用电设备均是依据电磁感应原理作业的,如配电变压器、电动机等,它们都是依托建立交变磁场才干进行能量的变换和传递。为建立交变磁场和感应磁通而需求的电功率称为无功功率,因而,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、热能罢了；因而在供用电体系中除了需求有功电源外,还需求无功电源,两者缺一不可。功率因数的发生关键是由于沟通用电设备在其作业过程中,除耗费有功功率外,还需求无功功率。当有功功率P必守时,如削减无功功率Q,则功率因数便能够前进。在极点状况下,当Q=0时,则其功率因数=1。因而前进功率因数一系列问题的本质即是削减用电设备的无功功率需求量。 4.2无功补偿的通常办法 无功补偿通常选用的办法关键有3种:低压单个补偿、低压会集补偿、高压会集补偿。下面简略介绍这3种补偿办法的适用范围及运用该种补偿办法的优缺点。 4.2.1低压单个补偿低压单个补偿即是依据单个用电设备对无功的需求量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接,它与用电设备共用一套断路器。经过控制、保护设备与电机一起投切。随机补偿适用于补偿单个大容量且接连运转(如大中型异步电动机)的无功耗费,以补励磁无功为主。低压单个补偿的长处是:用电设备运转时,无功补偿投入,用电设备停运时,补偿设备也退出,因而不会形成无功倒送。具有出资少、占位小、设备简略、装备便利灵敏、保护简略、事端率低一级长处。 4.2.2低压会集补偿低压会集补偿是指将低压电容器经过低压开关接在配电变压器低压母线侧,以无功补偿投切设备作为控制保护设备,