谐波抑制和无功补偿
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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。
电容器的端电压计算、电容器的端电压计算 Ucn ; Ucn=Uxn 心-电抗器的电抗率%)【Ucn 为电容器的额定端电压、 Uxn 为电网的线电压】,注;抑制5次以上的谐波时,电抗器的电抗率取4.5%〜6%,抑制3次以上的谐波时,电抗器的电抗率取12%,所以在选择无功补偿有电抗器时电容器一定要注意其端电压的选择。
②、电容器回 路电流的计算;lcn= Uxn/(1-电抗器的电抗率%)【Icn 为电容器的回路电流、Uxn 为电网的线电压】,所以 在选择其熔断器及热继电器时一定要把这时的电流一并考虑进去。
③、电抗器的电抗率 %是指串联电抗器的相感抗Xln 占电容器的相容抗 Xcn 的百分比,电容器回路线电流的计算; Icn=Qc/UxnV3=Uxn/ XcnV3 。
Xcn= Uxn2/ Qc 。
④、电容器串联电抗器后,其无功补偿的补偿量 =1.062 Qc ,提高了 6.2%。
⑤、并联电容器可以长期允许运行在1.1倍的额定线电压下。
a 、电抗器的电抗率为6%时,则电容器的端电压升高6.4%。
b 电抗器的电抗率为 12%时,则电容器的端电压升高 13.6%。
无功补偿中对谐波的抑制作用及 电抗率的选择随着电力电子技术的广泛应用与发展,供电系统中增加了大量的非线性负载,如低压它是以开关方式工作的,会引起电网电流、电压波形发生畸变,从而引起电网的谐波“污染”。
产生电网谐波“污染”的另一个重要原因是电网接有冲击性、 大型轧钢机、电力机车等,它们在运行中不仅会产生大量的高次谐波,而且会使电压波动、闪变、三相不平衡日趋严重。
这不仅会导致供用电设备本身的安全性降低,与电容器组任意组合, 更不能不考虑电容器组接入母线处的谐波背景。
器抑制谐波的作用展开分析,并提出电抗率的选择方法。
1谐波的产生及其主要构成成分小容量家用电器和高压大容量的工业用交、直流变换装置,特别是静止变流器的采用,由于波动性负荷,如电弧炉、 而且会严重削弱和干扰电网的经济运行,形成了对电网的“公害”。
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。
对电力系统无功补偿及谐波抑制策略的研究【摘要】大容量变流设备的应用越来越广泛,电力系统中的电压与电流波形发生畸变,不仅降低了电能质量,而且影响到电力系统的正常运行,因此针对电力系统的谐波治理与无功补偿技术,不仅可以提升供电设备运行的稳定性与工作效率,而且可以在保证供电质量的前提下降低供电成本,所以有着重要的现实意义。
本文就针对电力系统的无功补偿技术与谐波抑制策略进行分析。
【关键词】电力系统无功补偿谐波抑制1 谐波的产生与危害1.1 谐波的产生具体而言,谐波是由谐波电流源产生的。
在正弦电压施加于非线性负荷条件下,电流就会变换为非正弦波,而负荷连接电网,相应的电网中就会注入非正弦电流,在电网阻抗上产生压降,最终形成非正弦波,受其影响,电压与电流的波形均会产生畸变。
由此可知,电网的谐波源主要来自于非线性负荷。
在电力系统中,谐波源的种类大概可以分为三种,一种为半导体非线性负载,包括各种整流设备、交直流换流设备、相控调制变频器、其它节能电力电子设备与控制设备等;另外一种为磁饱和非线性负载,主要来自于变压器、发电机以及电抗器等设备;还有一种为电弧非线性负载,主要来自于各种气体放电灯、冶金电弧炉以及直流电弧焊等。
之前由于电力电子设备的应用不如现在这么广泛,因此磁饱和非线性负载以及电弧非线性负载为主要的谐波源,但是随着电子电力设行的应用越来越广泛,半导体非线性负载逐渐成为最主要的谐波来源。
1.2 产生谐波的主要原因与谐波危害多种因素均可导致谐波的产生,不过常见的有两种,即由于非线性负荷产生的谐波,另外一种则是由逆变负荷产生的谐波,前一种负荷包括可控硅整流器以及开关电源等,这种负荷所产生的谐波频率通常是工频频率的整数倍,比如三相六脉波整流器主要产生5次、7次谐波,三相十二脉波整流器主要产生11次与13次谐波;而后一种负荷除了产生整数次谐波外,还会产生分数谐波,其频率为逆变频率的两倍,比如中频炉采用三相六脉波整流器,其工作频率为820hz,不仅会产生5次、7次谐波,而且还会产生分数谐波,其频率为1640hz。
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。
无功补偿技术对电力系统谐波的抑制电力系统中,谐波问题一直是一个不容忽视的挑战。
由于现代电力系统中大量使用非线性负载设备,如电脑、变频器等,这些设备产生的谐波信号会对电力系统的正常运行产生不利影响。
为了解决这一问题,无功补偿技术应运而生,它能够有效地抑制电力系统中的谐波。
无功补偿技术是一种通过添加无功功率来改善电力系统功率因数的方法。
它的原理是在电力系统中引入一种特殊的电力装置,即无功补偿器,它能够主动地产生无功功率,与系统中的谐波信号进行相消,从而达到抑制谐波的目的。
无功补偿技术的主要作用是提高电力系统的功率因数。
功率因数是衡量电力系统效率的一个重要指标,它反映了电力系统中有用功率与总功率之间的比例关系。
当电力系统中存在谐波时,谐波会使系统的功率因数下降,从而导致能源的浪费和电力系统的不稳定。
通过利用无功补偿技术,可以将谐波信号与无功功率相消,从而提高系统的功率因数。
除了提高功率因数外,无功补偿技术还可以有效地抑制电力系统中的谐波。
谐波是一种频率与基波频率成整数倍关系的电信号,它会导致电力系统中电流和电压的畸变,影响系统的正常运行。
通过引入无功补偿器,可以有效地消除谐波信号,减少系统的谐波畸变,提高电力系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中,无功补偿技术有多种形式,其中最常见的是容性无功补偿和电容无功补偿。
容性无功补偿主要利用电容器来产生无功功率,与谐波信号相消,抑制谐波的产生;而电容无功补偿则是通过电感器来产生无功功率,在电力系统中起到抑制谐波的作用。
这两种技术可以单独应用,也可以同时应用,根据电力系统的具体需求进行选择。
值得一提的是,无功补偿技术对电力系统的抑制效果是与补偿器设计和配置密切相关的。
合理选择无功补偿器的容量和类型,以及其布置方式,是确保无功补偿技术发挥最佳效果的关键。
此外,无功补偿技术还需与其他谐波抑制方法相结合,如谐波滤波器等,以进一步提高抑制效果。
综上所述,无功补偿技术在电力系统中对谐波的抑制起着重要作用。
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。
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。
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%。
电源谐波抑制与无功补偿电源谐波抑制与无功补偿随着电力需求的不断增长,电力系统的稳定性和电能质量成为了重要的关注点。
其中,电源谐波抑制与无功补偿技术是解决电能质量问题的重要手段之一。
本文将就电源谐波抑制与无功补偿的概念、原理及应用进行探讨。
首先,我们来了解一下电源谐波抑制的概念。
电源谐波指的是电力系统中频率为整数倍于基波频率(通常为50Hz或60Hz)的电压或电流成分。
电源谐波主要由非线性负载设备引起,如电力电子设备、变频器、电弧炉等。
这些设备会引入高次谐波,导致电力系统中电压、电流的畸变,从而影响到其他设备的正常运行。
为了抑制电源谐波,可以采用各种技术手段。
其中,常用的方法包括使用谐波滤波器、采用谐波抑制变压器、增加阻尼电阻等。
谐波滤波器能够通过对电流进行滤波,去除谐波成分,从而达到抑制谐波的目的。
谐波抑制变压器则是通过在变压器中增加谐波抑制线圈,来吸收谐波电流,减小谐波的影响。
而增加阻尼电阻则可以通过增加电阻来限制谐波电流的流动。
除了电源谐波抑制,无功补偿也是解决电能质量问题的重要手段之一。
无功功率是电力系统中的一种特殊功率,它与有功功率不同,无功功率不做功,只是在电力系统中流动而已。
无功功率产生的原因主要有电感性负载和电容性负载。
电感性负载会消耗无功功率,而电容性负载则会产生无功功率。
为了补偿无功功率,可以采用无功补偿装置。
常用的无功补偿装置包括静态无功补偿装置(SVC)、静态同步补偿装置(STATCOM)和动态同步补偿装置(DSTATCOM)等。
这些装置可以通过调节电压和电流的相位,来实现无功功率的补偿。
通过合理的无功补偿,可以提高电力系统的功率因数,降低传输损耗,提高电能利用效率。
电源谐波抑制与无功补偿技术在现代电力系统中发挥着重要的作用。
它们能够提高电力系统的稳定性和电能质量,降低设备的故障率,提高电能利用效率。
在未来,随着电力需求的不断增长和电力系统的不断发展,电源谐波抑制与无功补偿技术还将继续得到广泛应用和研究。
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。
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。
而无功功率Q 通常是电源和储能元件之间进行的能量交换,是不用来真正做功的。
对于电机和变压器等电气设备来说,其视在功率S 直接反应了线路中电流有效值的大小。
S 也是变压器等设备功率的最大可利用量。
我们的理想情况是P=S ,这样电气设备的容量充分的利用。
其中三者之间的关系如:222Q P S +=我们平时所说的功率因数SP =ϕcos 在谐波存在的情况下功率因数会减小对于三相电路来说:()ωt U t U A sin 2=())120sin(2︒-=ωt U t U B ())120sin(2︒+=ωt U t U C其中A U 、B U 、C U 为三相的相电压,)30sin(3)()()(︒+=-=t U t U t U t U A B A AB ω AB U 、BC U 、CA U 为三相线电压,其中A ABU U 3=线电压为相电压的3倍人们常说的电压为线电压,电流为相电流,三相功率为A 、B 、C 相功率的总和。
即UI S 3= ϕcos 3UI P = ϕsin 3UI Q =无功功率在电力线路上引起的电压降(电压损失)为:dS Q U U ⨯=∆1.3 谐波的概念 供电系统的谐波是有系统中电力元件的非线性引起的,下面以单相整流电路为例引出谐波的概念。
从上图可以看到电压 u=sin(wt+a)电流 i=id电流i 经过傅里叶级数分解后得到...)5sin 513sin 31(sin 4+++=wt wt wt id i π 从而可以看出正弦电压u 加在整流设备上后,电流波形不在是正弦波,而变成了直流波形。
在直流波形i 中就含有3、5、7…等谐波的存在。
一个畸变的波形是由不同频率的正弦波组成,即一个基本频率下的基波加上一系列的整数倍的谐波分量。
典型的谐波叠加谐波的表示方法:● n 次谐波电压含有率%1001⨯=U U HRU n n n U ———第n 次谐波电压有效值1U ———基波电压有效值● n 次谐波电流含有率%1001⨯=I I HRI n nn I ———第n 次谐波电流有效值1I ———基波电流有效值● 谐波电压含量H U 和谐波电流含量H I 分别为:∑∞==22n n H U U∑∞==22n n H I I● 电压谐波总畸变率u THD 和电流谐波总畸变率i THD%1001⨯=U U THD H u %1001⨯=I I THD H i 公共电网谐波电压限值1.4 谐波和无功功率的产生在工业和生活用电负载重,阻感负载占有很大的比例。
异步电机、变压器、荧光灯等都是典型的阻感负载。
阻感性负载必须吸收无功功率才能正常工作,这是由其本身的性质决定的。
电力电子装置等非线性装置也会消耗无功功率,如整流器、变频器等。
非线性负载在消耗无功功率的同时会产生大量的谐波电流。
例如荧光灯的电流畸变率达到20%,功率因数在0.85左右。
谐波源可以分为以下几类:1)、传统的非线性设备,包括变压器、旋转电机以及电弧炉,如变压器一次侧电压高于额定电压的10%,会使二次侧的3次谐波增大。
2)、现代电力电子非线性设备,包括荧光灯、现代办公设备、UPS电源3)、晶闸管控制设备包括整流器、逆变器、变频器、高压直流输电等1.5无功功率的影响和谐波的危害2.2.4无功功率的影响无功功率对公用电网的影响主要有以下几个方面:1)、增加设备容量。
无功功率的增加,会导致电流增大和视在功率增加,从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加。
同时,电力用户的启动及控制设备、测试仪表的尺寸和规格也要加大。
2)、设备及线路损耗增加。
无功功率的增加使总电流增大,因而使设备及线路的损耗增加。
3)、是线路及变压器的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载(如电弧炉),还会使电网电压产生剧烈波动,使供电质量严重降低。
2.2.4谐波的危害谐波对公共电网和其他系统的危害大致如下:1)、谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗,降低了发电、输电及用电设备的效率,大量的3次谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾。
2)、谐波影响各种电器设备的正常工作。
谐波对电机的影响除了引起附加损耗外,还会产生机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热。
谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短,以致损坏。
3)、谐波会引起电网中局部的并联和串联谐振,从而使谐波放大,使上面的危害大大增加,甚至引起严重事故。
4)、谐波会引起继电保护和自动装置的误动作,并会使电气测量仪表计量不准确。
5)、谐波会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量;重者会导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。
因此,不论是从经济上还是从设备的安全运行上,无功补偿和谐波治理都是必要的。
第二章无功补偿和谐波治理通常无功补偿的目的在于:降低电网损耗,节约能源,增加电网传输容量,提高稳定极限,提高电力系统功率稳定及电压稳定水平,提高电能质量水平。
对无功进行补偿的方法主要有:●同步电动机调整励磁电流,使其在超前功率因数方式下运行,输出有功功率的同时输出无功功率。
一般用于发电厂,可以连续调节无功。
●同步调相机当同步电动机不带负载而空载运行司,向电网输送无功功率,主要用于枢纽变电所,现在很少采用此种方式●并联电容器可提供超前的无功功率,多用于降压变电所和配电室内,可就地补偿。
●静止无功补偿装置采用功率器件发出补偿电流或电压,可以连续调节,使用日益广泛,投资较大。
上述方法中,由于并联电容器结构简单、价格便宜、安装方便,应用最广,逐步取代了同步调相机。
2.1并联电容器电力系统中的负载大部分为阻感性,即电流滞后于电压一定角度。
感性负载从电网吸收无功功率,而并联电容器可以发出无功功率。
因此加装并联电容器可以和感性负载在无功功率上达到一个平衡,即无功补偿。
并联电容器从安装位置上,通常有三种方式:●集中补偿电容器安装在企业配电室或变电站,对其供电范围内的无功进行补偿。
可以减少高压输电线路上的无功损耗。
●分组补偿将电容器装在功率因数比较低的车间或段母线上,补偿范围较小,但是效果比较明显。
●就地补偿将电容器装在单个设备上,这种方式既能提高功率因数,还能减少线路压降和设备端电压波动。
将三种方式统筹考虑、合理布局,将可以取得很好的技术经济效益。
串入电抗器由于电网中谐波的存在,并联电容器会对谐波造成一定的放大。
以5次谐波为例:没有串入电抗器的电容补偿,对5次谐波的放大为1.8~4倍。
为了避免这种情况的发生,往往在串入一定的电抗器,来抑制对谐波的放大。
比如12.5%的电抗抑制3次以上谐波,5.5%的电抗器抑制5次以上谐波。
2.2动态无功补偿动态无功补偿可以根据电力系统的无功需求投切电容器,已达到维持较高的功率因数的效果。
大致可以分为以下几种方式。
2.2.4机械投切电容器(MSC)机械投切电容器是用接触器做为控制开关,通过功率因数控制器对功率因数的检测后,发出投切指令给接触器。
接触器接到指令后动作,吸合或断开电路。
此种投切方式结构简单,成本相对较低,可以对功率因数有一个很好的控制。
缺点是在投切过程中的随机性,会造成一定的电流冲击,投切时触电抖动等。
目前防涌流接触器的应用,可以从一定程度上缓解这个缺点,但是也不能根除。
2.2.4可控硅投切电容器(TSC)TSC是用连个反并联晶闸管替代继电器。
晶闸管可以做到过零投切,从而消除了电容器投切时对电网造成的电流冲击。
TSC动态响应速度,无电流冲击,可靠性高。
但是相比接触器而言,结构复杂,成本较高,且晶闸管发热消耗一定电能,而且受电压等级的限制。
复合开关是晶闸管和机械开关的一个组合体,成本较高,应用不是很广。
2.2.4静止无功补偿装置(SVC)目前比较常用的SVC是由FC+TCR或FC+MCR构成。
FC无源单调谐滤器是串有电抗器的电容器组,结构简单,具有一定的无功补偿和滤波功能。
TCR是晶闸管投切电抗器型静止无功补偿装置。
由于单独的TCR只能吸收感性的无功功率,而且产生谐波,因此往往与并FC配合使用。