谐波治理及无功功率补偿
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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。
谐波治理与⽆功补偿1:什么是谐波:电⼒系统中有⾮线性(时变或时不变)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。
从⼴义上讲,由于交流电⽹有效分量为⼯频单⼀频率,因此任何与⼯频频率不同的成分都可以称之为谐波.在电⼒系统⽅⾯,谐波是指多少倍于⼯频频率的波形,简称“次”,是指从2次到30次范围,如5次谐波电压(电流)的频率是250赫兹,7次谐波电压(电流)的频率是350赫兹;3、5、、7、9、11、等叫做其次谐波,超过13次的谐波称⾼次谐波。
近三四⼗年来,各种电⼒电⼦装置的迅速发展使得公⽤电⽹的谐波污染⽇趋严重,由谐波引起的各种故障和事故也不断发⽣,谐波危害的严重性才引起⼈们⾼度的关注。
: 电⼒谐波对电⼒⽹(包括⽤户)危害是⼗分严重的,它是⼀种电⼒污染,随着经济展,⼤功率可控硅的⼴泛应⽤,⼤量⾮线性负荷增加,特别是电⼦技术、节能技术和控制技术的进步,在化⼯、冶⾦、钢铁、煤矿和交通等部门⼤量使⽤各种整流设备、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、电⽓机车等与⽇俱增,同时种类繁多的照明器具、娱乐设施和家⽤电器等普及使⽤,使得电⼒系统波形严重变形。
2::电⼒谐波的主要危害有:(1)引起串联谐振及并联谐振,放⼤谐波,造成危险的过电压或过电流;(2)产⽣谐波损耗,使发、变电和⽤电设备效率降低;(3)加速电⽓设备及电⼒变压器绝缘⽼化,使其容易击穿,从⽽缩短它们的使⽤寿命;(4)使设备(如电机、继电保护、⾃动装置、测量仪表、电⼒电⼦器件、计算机系统、精密仪器等)运转不正常或不能正确操作;(5)⼲扰通讯系统,降低信号的传输质量,破坏信号的正确传递,甚⾄损坏通信设备。
(6)使开关(断路器)过载,造成经常性跳闸。
由于谐波电流在导体表⾯流动,引起导体发热,降低了开关的实际容量所致。
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。
第8章高功率因数变流器第4章、第5章和第7章论述的都是设置补偿装置来补偿无功功率和谐波。
对于作为主要谐波源且功率因数很低的整流器来说,抑制谐波和提高功率因数的另一种方法就是对整流器本身进行改进,使其尽量不产生谐波且电流和电压同相位。
这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器[165]。
当功率因数近似为1时可称为单位功率因数变流器。
与设置补偿装置来补偿谐波和无功功率相比,在某种意义上说,本章介绍的改进变流器自身性能的方法是一种更为积极的方法。
采用整流器的多重化来减少谐波的方法是一种传统方法。
用这种方法构成的整流器还不能称之为高功率因数整流器,但是它对减少谐波是很有效的,并因而也使功率因数有所提高,所以在本章加以介绍。
这种方法目前仍在广泛应用。
采用全控型开关器件构成的PWM整流器功率因数可接近1,已在某些领域获得应用,这种电路适用于中等容量的整流器。
带斩波器的二极管整流电路也可得到接近1的功率因数,适用于小功率范围,已在各种开关电源中获得了广泛的应用。
此外,一种新型的矩阵式变频电路正在受到人们的关注。
这种变频器中没有中间直流环节,属于直接变频器,它也是一种高功率因数变流器。
8.1 整流电路的多重化和自换相整流电路将几个桥式整流电路多重联结可以减少输入电流谐波,采用自换相整流电路可以提高位移因数。
此外,在晶闸管多重整流电路中采用顺序控制的方法也可提高功率因数。
如把上述方法配合使用,会产生更好的效果。
8.1.1 移相多重联结[101]整流电路的多重联结有并联多重联结和串联多重联结。
在采用并联多重联结时,需要使用平衡电抗器来平衡各组整流器的电流。
对于交流输入电流来说,采用这两种多重联结方式的效果是相同的,因此这里只叙述串联多重联结时的情况。
采用多重联结不仅可以减少交流输入电流的谐波,同时也可减小直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率,因而可减小平波电抗器。
为了简化分析,下面的论述均不考虑变压器漏抗引起的重叠角,并假设整流变压器各绕组的线电压之比为1:1。
谐波治理与⽆功补偿应⽤案例谐波治理与⽆功补偿应⽤案例⼀、钢铁⾏业的应⽤河北某钢铁公司专业⽣产多品种的不锈钢榜、线型材,炼钢年设计产能30万吨,轧钢年设计产能45万吨,年产值逾60亿元。
公司职⼯1000余⼈,⼚区建筑⾯积6万多平⽅⽶。
⼆、电⽹状况及⽤电设备(1)1#变压器容量为16000KVA,变⽐为35KV/10KV,下带负载为2台7200KVA中频炉变和⼀台1800KVA加热炉变,中频炉运⾏产⽣的特征谐波以11、13次为主,滤波装置接⼊10KV母线。
(2)4#变压器容量为20000KVA,变⽐为35KV/10KV,主要负载为10KV母线侧2台8000KVA中频炉变和总功率为4200KW 直流轧机,滤波装置接⼊10KV母线。
三、投资效果分析1、总投资:本项⽬分2段实施,分别为1#变、4#变。
本案列仅讨论1#变,1#变谐波滤除及⽆功补偿装置总投资五⼗多万元。
2、谐波治理及⽆功补偿效果滤波装置投⼊后,系统10KV侧谐波电压畸变率由10.5%降到了3.85%,谐波电流畸变率也由10.20%降到了7.1%,各次谐波均在国标允许值以内。
系统功率因数也从0.827提升到了0.99,滤波装置投⼊后,系统消耗的总⽆功功率减少了4800Kvar。
3、节电效果(1)线路频率损后的节电设公司1#主变最⼤负荷全年耗电时间为3000⼩时(τ),线路电能损耗于传输电能⽐为0.03以δ表⽰.则,补偿后的全年节电量:△W L=S L*cosφ1*δ*τ*{1-[cosφ1/cosφ2]2}=0.8×16000×0.827×0.03×3000×[1-(0.827/0.99)]≈288000(kw·h)注:0.8为主变负荷率(2)补偿后变压器全年节电量:△W T=△P d*(S1/S2)2*τ*[1-(cosφ1/cosφ2)2]=240×{(0.8×16000)/16000}2×3000×0.30218≈140000(kw·h)式中P d为变压器短路损耗,为240KW(3)补偿投⼊后的全年总的节电效果:△W=△W L+△W T=288000+140000=428000(kw·h)= 428000x0.58元=24.8万元式中:电费按0.58元/度,负荷1年⼯作时间为3000⼩时(4)⼒率电费的节约:根据浙江地区的电费计价⽅式,⽤户全年应交纳的功率因数调整电费约为:(以当地供电局功率因数考核点为0.9计算,补偿前⽤户系统的功率因数为0.827,则功率因数罚款⼒率为+3.5%。
主变电站动态无功补偿与谐波治理装置一、设备内容:在主变电站安装动态无功补偿与谐波治理装置(SVG方式),以进线无功功率及母线电压作为控制目标,动态跟踪电网电能质量变化,并根据变化情况动态调节无功输出,实现变电站在任意负荷下的高功率因数运行。
1、安装装置包括并联多重化式无功发生器(SVG)、SVG变压器柜,断路器开关柜,热管散热装置,工业空调等组成。
其中单套补偿容量3930 KVAR。
2、拆除原电容补偿设备,并更换进线电源电缆。
3、数量:4套。
4、本工程为交钥匙工程。
二、技术要求:1.环境条件环境温度:-10~ +40︒C相对湿度:日平均值不大于95%;月平均值不大于90%(25︒C);有凝露发生海拔高度:≤1000m地震烈度:7度,设计基本地震加速度值为0.10g污秽等级:III级2.采用标准1)设备的制造、试验和验收除了满足本用户需求书的要求外,还应符合下列国家标准或相应的IEC标准:所有图纸符合ISO标准,所有尺寸和参数单位使用国际米制。
GB 3983.2-89 《高压并联电容器》;GB311.1-97 《高压输变电设备的绝缘配合》;GB 50227-95 《并联电容器装置设计规范》;DL/T 620-1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》;DL/T 604-1996 《高压并联电容器装置订货技术条件》;DL 442-91 《高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件》;DL/T672-1999 《变电所电压无功调节控制装置订货技术条件》GB11920-89 《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》DL/T620 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》G/T 12325-2003 《电能质量供电电压允许偏差》GB/T14549-1993 《电能质量公用电网谐波》GB 12326-2000 电能质量电压波动和闪变2)国家电力部门颁布的各项反事故措施、相关技术规范。
3)除非另作特殊规定,所有设备都必须满足最新版本的国标、电力系统行业及IEC标准,包括在投标时已生效的任何修改和补充。
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第3版1. 引言在电力系统中,谐波和无功功率问题一直是值得关注和解决的重要议题。
谐波是电力系统中的一种频率不同于基波频率的电信号,它会引起电流和电压的畸变,导致系统的稳定性下降,甚至会对电力设备造成损坏。
而无功功率则是由于电力设备的电感或电容性质引起的,当无功功率过多时会导致系统的效率低下,影响能源的有效利用。
为了解决谐波和无功功率问题,谐波抑制和无功功率补偿技术应运而生。
通过合适的控制手段和设备,我们可以消除系统中的谐波,提高电力系统的稳定性;同时,通过无功功率补偿技术,可以有效地减少无功功率的损耗,提高电力系统的运行效率。
本文将详细介绍谐波抑制和无功功率补偿技术的原理、方法及其在电力系统中的应用。
2. 谐波抑制技术2.1 谐波的成因和危害谐波是由非线性负载引起的,常见的非线性负载包括电弧炉、变频器、电子设备等。
这些非线性负载会导致电流的非正弦波形,并产生频率不同于基波频率的谐波成分。
谐波电流和电压的畸变会导致电力系统中出现以下问题:•降低系统的功率因数•增加传输线路和变压器的损耗•引起设备的振动和噪声•影响电力设备的寿命和可靠性2.2 谐波抑制技术的原理谐波抑制技术的原理是通过合适的控制手段,使谐波电流和电压的畸变降到最小,从而达到抑制谐波的目的。
常用的谐波抑制技术包括:•谐波滤波器:谐波滤波器通过选择性地阻抗谐波电流和电压,从而将谐波成分从电力系统中滤除。
•谐波抑制电容器:谐波抑制电容器通过与谐波负载并联,形成回路并产生电流相位差,从而抵消谐波电流。
•变压器:通过使用具有特定设计的变压器,可以有效地抑制谐波电流和电压,降低谐波对电力系统的影响。
2.3 谐波抑制技术的应用谐波抑制技术广泛应用于电力系统中,特别是在工业领域。
一些典型的应用场景包括:•电弧炉:电弧炉是非线性负载的代表,其产生的谐波对电力系统的影响极大。
通过安装谐波滤波器或使用谐波抑制电容器,可以有效地抑制谐波,提高电力系统的稳定性。
电力科技35kV 变电站大容量谐波治理和无功补偿技术及装备张汉云(国网安徽省电力有限公司黄山市黄山区供电公司,安徽 黄山 245000)摘要:本文首先分析了谐波会导致的危害,然后分析谐波治理系统的构建和如何使用无功补偿技术。
通过研究帮助技术人员提升对35kV 变电站大容量谐波的治理水平,满足电网稳定的需要。
关键词:变电站;大容量谐波治理;无功补偿技术现代社会大量使用着电力,但是由于电力系统本身、用电设备等等,会加重电力系统的谐波污染,严重威胁系统运行的稳定性。
所以,需要采用合理的方式进行谐波的处理,保证电网系统的稳定。
1 谐波危害分析 1.1 容易造成线路短路 谐波的存在会影响线路的正常运行,尤其是导致一些重要的线路设备运行效率降低,不能做出正常的反应。
比如大容量谐波会影响断路器开关的正常工作,导致断路器的遮断能力会明显降低,造成电弧重燃,发生短路,在严重时甚至会引发断路器爆炸。
1.2 降低电路设备的工作效率 谐波的存在会让电网中的电气设备增加附加损耗,从而影响电力设备的运行效果。
例如电网的测量仪表、计量装置会在谐波的作用下出现误差,难以给出准确的计量结果,从而导致出现短路等故障的概率增加。
线路中的电容器、电缆等等都会因为谐波的作用出现过热的问题,以及导致电机出现机械振动,在局部过热比较严重以及机械振动剧烈时,就容易出现设备绝缘老化、变质的情况,在严重的时候,甚至直接造成设备损坏[1]。
同时,电网中的谐波电压和谐波电流并不会自然消除,在缺乏治理的情况下会逐渐在电网中累加,从而不断增加线路、设备的损耗,严重增加用电成本。
1.3 引发供电事故 从本质上讲,电网中的各种设备就是电网的谐波源,比如电容器、变压器、电缆、电动机等等,因为这些电气设备会根据电网的调控需求经常变动,就会产生串联或者并联的谐波振动。
如果电网设置过程中没有做好参数的配合,就容易在一定频率下出现明显的间谐振荡,导致过电压和过电流出现,影响电网的安全运行。
无功补偿与谐波滤除技术研究无功补偿与谐波滤除技术在电力系统中起着至关重要的作用,它们能够有效地提高电力系统的稳定性和运行效率。
本文将对无功补偿与谐波滤除技术进行深入研究,探讨其原理、应用和发展趋势。
第一部分:无功补偿技术研究无功补偿是指通过调整电力系统中的无功功率,使功率因数达到最佳状态,提高电能利用率,降低能耗。
无功补偿技术一般可分为静态无功补偿和动态无功补偿。
静态无功补偿技术主要包括静态电容器补偿、静态无功发生器补偿和静态无功分配器补偿等。
静态电容器补偿通过并联电容器的方式来消除感性负载电流的滞后,从而改善功率因数。
静态无功发生器补偿是通过逆变器控制来生成可控的无功功率,实现对无功功率的动态调节。
静态无功分配器补偿是将静态电容器和静态无功发生器补偿相结合,实现对电力系统的多层次、多方式补偿。
动态无功补偿技术主要包括STATCOM(Static Synchronous Compensator)和SVC(Static Var Compensator)等。
STATCOM是一种由可控开关和电容器组成的静止无功补偿装置,通过控制电容器的充放电来调节无功功率。
SVC是一种由可控开关和电感器组成的静止无功补偿装置,通过控制电感器的接入和绕组的切换来调节无功功率。
第二部分:谐波滤除技术研究谐波滤除是指通过滤波器将电力系统中的谐波电流滤除,以提高电压质量和保护电力设备。
谐波滤除技术一般可分为无源滤波和有源滤波。
无源滤波技术主要包括L-C滤波器和谐波补偿器等。
L-C滤波器通过谐振电路中的电感和电容来滤除谐波电流,但其补偿效果有限。
谐波补偿器是一种通过并联电感器和电容器来引入补偿电流,消除谐波电流的方法,但其补偿效果也受到限制。
有源滤波技术主要包括APF(Active Power Filter)和DSTATCOM (Distribution Static Synchronous Compensator)等。
APF是一种由可控开关和逆变器组成的主动滤波器,通过控制逆变器输出的电流与谐波电流相等而方向相反,来滤除谐波电流。
无功补偿和谐波治理基本原理和方法无功补偿和谐波治理是电力系统中的重要技术手段,对保障电力系统的稳定运行和优化电能质量具有重要作用。
本文将就无功补偿和谐波治理的基本原理和方法进行阐述。
一、无功补偿的基本原理和方法无功补偿是指通过在电力系统中加入一定的无功功率,以调节系统功率因数,提高电力系统的功率因数或者改善电力负载的无功状态,从而减小无功功率的损耗和电力负荷的无功波动。
无功补偿可以分为静态无功补偿和动态无功补偿两种形式。
静态无功补偿一般采用的是电容器或者电感器进行补偿。
当电力系统中存在较多的感性负载时,会导致系统的功率因数较低,造成无功功率的浪费。
此时可以通过并联连接电容器,来产生与感性负载相抵消的电感负载,从而提高整个系统的功率因数。
同样的,当电力系统中存在较多的容性负载时,可以通过串联连接电感器进行补偿。
动态无功补偿主要采用的是无功定子励磁方式,即在电力系统中加入特定的功率电子器件和控制策略,通过动态调节电力系统的功率因数,实现无功功率的补偿和优化。
常用的动态无功补偿设备有STATCOM(静态同步补偿器)、SVC(静态无功补偿装置)和SVG(静态无功发生器)等。
二、谐波治理的基本原理和方法谐波是指电力系统中频率是整数倍关系的波动,一般表现为电压和电流的波形畸变。
谐波问题会对电力系统的安全稳定运行产生不良影响,并且会给电力设备带来电力损耗、发热和振动等问题。
谐波治理的基本原理是通过采取一定的措施,减小电力系统中谐波的水平,提高电能质量和设备的可靠性。
常见的谐波治理方法包括滤波、变压器设计、谐波抑制器和谐波发生器等。
滤波器的作用是通过选择性地吸收特定频率的谐波,以减小谐波的水平,保证电力系统的正常运行。
根据电力系统中谐波的特点,滤波器可以分为谐波电流滤波器和谐波电压滤波器。
变压器设计也是一种常见的谐波治理方法。
通过在变压器中加入一定的谐波制约器件和调整变压器参数,可以减小电力系统中谐波的水平。
此外,还可以通过调整电力系统的耦合方式和变压器的接线方式,来降低谐波水平。
谐波治理及无功功率补偿
关于谐波在理想状态下,电网中的电流和电压都是纯粹的正统波。
近年来,随着电力电子设备的广泛应用,使电网运行中的谐波分量急剧增加,从而严重影响了电能质量,危及用电安全,造成能源浪费。
谐波是对周期性非正弦电量进行傅立叶分解,得到一系列不同频率的分量,其中大于基波频率的部分称为谐波,谐波频率与基波频率的比值称为谐波次数。
当正弦基波电压施加于非线性设备时,产生的电流与施加的电压波形不同,电流发生了畸变,即产生了谐波。
由于负荷与电网连接,谐波电流注入电网,这些设备就成为电网中的谐波源。
电网中的谐波源主要分为两类:含半导体的非线性元件,如各种整流设备、变流器、变频器等节能和控制用电力电子设备;含电弧和铁磁非线性设备的谐波源,如日光灯、交流电弧炉、变压器和铁磁谐振设备等。
目前,一般民用电网中主要产生3次、5次谐波;而工矿企业中则以5次、7次、11次谐波为主。
在含有谐波的电网中测量,我们发现在功率S与有功功率P和无功功率Q 之间的关系是:S>P+Q,余下的功率就是畸变功率C;这样,视在功率就成为三个功率向量之和,即:S=P+Q+C。
畸变功率具有无功功率的性质,因此,谐波电流的存在可看作无功功率的增加。
它的存在会增加线路和变压器的铜损耗,并使电网的功率因数降低。
例如,半导体材料生产设备产生的高次谐波电流可以达到50Hz基波的电流的60~90%,大大增加能耗和对电网的污染。
在大型商业建筑中,由于大量使用节能射灯,高次谐波电流达基波电流的40%,造成功率因数补偿柜补偿电容大量损耗。
谐波的危害目前,谐波和电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。
1.对变压器而言,谐波电流可导致铜损和杂散铜损增加,谐波电压则会增加铁损。
与纯正基本波运行的正弦电流和电压相比较,谐波对变压器的整体影响是温升较高。
必须注意的是:这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升,进而导致变压器的基波负载容量下降。
而且谐波也会导致变压器噪声增加。
2.电力电缆在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根什的纯正弦波电流相比较,则非正弦波会有较高的热量。
该额外温升是由众所周知的趋肤效应和邻近效应所引起的,而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应如同增加导体交流电阻,进而导致12Rac损耗增加。
3.电动机谐波对电动机的主要影响是引起附加损耗,其次是产生机械振动、噪声和谐波过电压。
当电动机的谐波电流增大时,电动机的磁饱和程度增加,其所引起的电动机的附加损耗和发热的增加,要比单纯由基波本身引起的损耗和发热大得多。
对于旋转电动机设备,与正弦磁化相比,谐波会增加噪音量。
像五次和七次这种谐波源,在电动机负载系统上,可产生六次谐波频率的机械振动。
机械振动是由振动的扭矩引起的,而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成的,如果机械谐振频率与电器励磁频率重合,会发生共振而产生很高的机械应力,导致机械损坏的危险。
4.开关像其它设备一样,谐波电流会引起开关之外额外温升并使基波电流负载能力降低。
温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。
5.电子设备计算机及部分电子设备,如可编程控制器(PLC),通常要求
总谐波电压畸变率(THD)小于5%,且个别谐波电压畸变率低于3%,较高的畸变量可导致控制设备误动作,进而造成生产或运行中断,导致较大的经济损失。
综上所述,治理电网污染,抑制、吸收高次谐波势在必行。
DFC-T系列谐波治理及无功功率补偿装置我公司制造的DFC系列谐波治理及无功功率补偿装置采用了先进的设计理念和工艺保证,适用于各种不同的工作环境,运行效果良好,得到用户的一致认同。
1. 系统图谐波滤波器阻止用户设备产生的高次谐波流入电网或电网中高次谐波流入用户设备。
投切设备可分为三种类型 a 交流接触器。
b 双向可控硅,可实现过零投入,零电流切开。
c a和b的组合,提高工作的可靠性和投切的速度。
n次谐波吸收装置由三相电抗器和三相电容组合的某次特定谐波的吸收槽路,n次谐波频率的交流阻抗,吸收n次谐波的一定量的功率。
测量及控制器用高次谐波电压、电流、无功功率测量技术来判别应投入哪个高次谐波吸收装置,投多少,切多少(由自主设计专用电路和专用软件)。
2. 技术特点:根据高次谐波电压量、电流量和无功功率量综合调节吸收槽路的投切,更为合理。
三相补偿谐波电流和无功电流。
高动态响应,保持功率因数在0.95以上。
增加配电变压器和馈电线路的承载率。
消除不平衡负载引起的电压不对称。
抑制冲击电流、电压波动和电压闪变可根据实际需求,灵活组态。
3. 主要参数额定电压:400V 额定容量:20~600Kvar 相数和频率:单相或三相,50Hz 环境温度:-10℃~45℃环境湿度:≤85% 海拔高度:≤2000m 电力滤波无功补偿装置的应用电弧炉在熔化期会产生电弧截断及短路现象,导致导致各相电流不平衡、电压闪变、功率因数低,并产生2-7次高次谐波,严重影响电网电能质量。
为电力机车供电的牵引变压器为6脉动或12脉动整流器,产生5、7、11、13次高次谐波,多变的负荷随时对电网造成冲击。
应用于港口、煤矿的大型提升机为强冲击性负荷,负荷变化快,变化量大,提升时电流瞬间加到满载,其余时间则近乎空载。
且为其供电的整流器为典型谐波源,对电网造成影响。
电解槽由整流变压器供电,工作电流很大,整流器会产生5、7、11、13次高次谐波,影响电能质量35、110kV供电电网一般配有固定电容器进行无功补偿,由于电容器容量固定,当用电高峰时会导致功率因数下降,用电低谷时则会出现无功反送的情况。
冶金行业轧钢机采用交流调速电机或直流电机传动的轧机可以引起电网电压波动,由于存在整流器,还会产生5、7、11、13、23、25次高次谐波,影响电能质量。
钻井平台一般为6脉地动整流器供电,5、7、11、13次谐波较为严重,使系统内电流增大,工作效率低,发电机投入量大,开采成本明显提高。
汽车生产线的传动装置、电焊、喷漆等装置一般由脉动或者说2脉动整流器供电,产生5、7、11、13、23、25次谐波,同时引起电网电压波动。
高频焊机为典型整流-逆变装置,产生的高次谐波数为5、7、11、13、23、25等,严重影响电网电能质量。
智能大厦、大型市场、写字楼大量的荧光灯、投射灯、电脑、电梯等用电设备可以引起电压波形严重畸变,影响电能质量。