供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制方案研究論述

朱良林 丁亞杰

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電公司，江蘇鹽城 224100）

供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制方案研究論述

朱良林 丁亞杰

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司鹽城供電公司，江蘇鹽城 224100）

電力系統(tǒng)中的電力電子技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，快速化發(fā)展的工業(yè)行業(yè)，由此引發(fā)的電能質(zhì)量問(wèn)題，引起了社會(huì)群眾的廣泛關(guān)注。尤其是阻感性負(fù)載的運(yùn)行所帶來(lái)的諧波污染以及無(wú)功供應(yīng)問(wèn)題，給電網(wǎng)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響。為了達(dá)到可靠、安全的電能質(zhì)量，本文主要針對(duì)供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制進(jìn)行了研究。

電能質(zhì)量 諧波抑制 無(wú)功補(bǔ)償 供電系統(tǒng)

1　無(wú)功弧長(zhǎng)與諧波抑制的研究現(xiàn)狀

SVC，即靜止無(wú)功發(fā)生器，廣泛應(yīng)用于工業(yè)。在國(guó)內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償方面，SVC主要是依靠容性無(wú)功，來(lái)補(bǔ)償感性無(wú)功。隨著科技不斷發(fā)展，研制了容量較大的SVC，在補(bǔ)償過(guò)程中，無(wú)功電流分量以及諧波作為檢測(cè)的對(duì)象，然后使用指令電流運(yùn)算電路將其檢測(cè)出來(lái)，然后采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗詠?lái)補(bǔ)償電流信號(hào)。 我國(guó)最先進(jìn)的研究裝置，就是復(fù)雜動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，使得電源電流與負(fù)載電流的基波有功分量相等。但是在實(shí)際的使用中不能盲目選擇，補(bǔ)償效果好并不代表就是最適合的補(bǔ)償方案，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇補(bǔ)償，比如并聯(lián)電容器、電力有源濾波器、并聯(lián)電抗器等等。

我國(guó)研究諧波以來(lái)，一般分為三種：第一，LC無(wú)源電力濾波器，職能吸收固頻諧波，第二，有源濾波器，在工業(yè)方面應(yīng)用較為廣泛，第三則是混合濾波裝置，經(jīng)過(guò)我國(guó)多年研究以來(lái)，實(shí)踐證明，只有將有源濾波器與無(wú)源濾波器進(jìn)行結(jié)合，形成混合濾波裝置，才能達(dá)到最佳濾波目的。

2　供電系統(tǒng)的諧波、無(wú)功功率及危害

供電系統(tǒng)中，大部分呈現(xiàn)感性負(fù)載，比如電動(dòng)機(jī)、空調(diào)、水泵等，或者是用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電子穩(wěn)壓電源等等，比如熒光燈，需要消耗無(wú)功功率才能正常運(yùn)作，而這也取決于本身特性，電子穩(wěn)壓電源則采用相控方式，消耗大量無(wú)功功率的同時(shí)還要產(chǎn)生諧波電流。在許多工程中，諧波的產(chǎn)生除了是由于內(nèi)部電氣設(shè)備所引起的之外，外部的公用電網(wǎng)也會(huì)引入大量的諧波，特別是工業(yè)行業(yè)所用的變頻器、交流器、電弧爐、發(fā)電機(jī)等，這些外部裝置，會(huì)沿著傳輸線(xiàn)路進(jìn)而危害到內(nèi)部系統(tǒng)。因此，供電系統(tǒng)所產(chǎn)生的諧波，公用電網(wǎng)侵入占據(jù)著重要的比例。

引起線(xiàn)路損耗增加是由于無(wú)功功率增大，從而增大了變壓器的壓降。相比于無(wú)功功率，有功功率所產(chǎn)生的影響就會(huì)小一些，大部分的電網(wǎng)電壓波動(dòng)都是由于無(wú)功功率引起的，如果無(wú)功功率負(fù)載具有沖擊性，將會(huì)使得電壓劇烈波動(dòng)。諧波的產(chǎn)生，會(huì)降低功率因素，降低了電氣設(shè)備容量的利用率之外，還會(huì)產(chǎn)生附加損耗。如果在二相四線(xiàn)系統(tǒng)中流入諧波，會(huì)燒毀線(xiàn)路甚至發(fā)生火災(zāi)。

諧波的產(chǎn)生會(huì)影響到設(shè)備的工作，比如引起噪聲、設(shè)備過(guò)熱、機(jī)械振動(dòng)等等，甚至還會(huì)造成絕緣老化，進(jìn)一步縮短使用壽命；諧波還會(huì)引起設(shè)備誤操作，降低了儀表測(cè)量的精確度。此外，諧波還會(huì)嚴(yán)重干繞到周?chē)詣?dòng)化系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、指揮系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)設(shè)備，并產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，輕則無(wú)法保證設(shè)備運(yùn)行的質(zhì)量，重則導(dǎo)致設(shè)備信息丟失，無(wú)法正常工作。

3　供電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償與諧波抑制方案

3.1無(wú)功功率的補(bǔ)償

采用同步調(diào)相機(jī)、同步發(fā)電機(jī)、并聯(lián)電容器以及同步電動(dòng)機(jī)等等，都可以控制無(wú)功功率。在供電系統(tǒng)中，由于大部分都是阻感型負(fù)載，控制無(wú)功功率時(shí)采用并聯(lián)電容器是最佳的途徑，這樣以來(lái)，功率因素就會(huì)有所提高。供電時(shí)如果采用發(fā)電機(jī)，都會(huì)配備自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)壓裝置，自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓、無(wú)功。

根據(jù)不同安裝位置的電容器，并聯(lián)電容補(bǔ)償方式有三種：第一，在母線(xiàn)上集中安裝電容器組，這樣以來(lái)，變電所的功率因素就會(huì)大大的提高，線(xiàn)路的無(wú)功損耗就會(huì)減少許多。第二，則是分區(qū)補(bǔ)償，在功率因素較低的分區(qū)母線(xiàn)上裝設(shè)電容器，這樣會(huì)達(dá)到非常好的補(bǔ)償效果，但是唯一的缺點(diǎn)就是補(bǔ)償范圍較小，無(wú)法比擬集中補(bǔ)償。第三，就地補(bǔ)償，主要是針對(duì)熒光燈、異步電動(dòng)機(jī)等感性設(shè)備，在負(fù)載設(shè)備附近安裝電容器或者是電容器組，可以就地進(jìn)行補(bǔ)償，這種方式又被稱(chēng)之為個(gè)別補(bǔ)償或單獨(dú)補(bǔ)償。優(yōu)點(diǎn)在于可以改善電壓質(zhì)量的同時(shí)還能提高功率因素，缺點(diǎn)則是維護(hù)量大，而且還是分散安裝。低壓自愈式的不斷完善，水平不斷提高，就地式補(bǔ)償在此背景下得到了廣泛的推廣，降低了無(wú)損工號(hào)，促進(jìn)了供電質(zhì)量提高。

3.2諧波抑制

消除諧波主要有兩種，第一種是采用有源電力濾波器濾波，或者是采用無(wú)源LC濾波器來(lái)消除諧波。第二種則是對(duì)諧波源進(jìn)行改造。無(wú)源LC濾波器是目前工程上應(yīng)用較為廣泛的一種消除諧波方式，因?yàn)檫@種方式費(fèi)用低、投資少，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消除諧波具有可靠性。對(duì)諧波進(jìn)行濾波，實(shí)質(zhì)上是指提供一條釋放諧波的路徑，讓諧波短路，讓諧波通過(guò)濾波器流向諧波源，而不是流向系統(tǒng)。

由電阻、電容以及電感組合而成的無(wú)源LC濾波器，抵消感抗與容抗的相等，這稱(chēng)之為調(diào)諧，并會(huì)出現(xiàn)低阻抗特性，這樣諧波就會(huì)通過(guò)濾波器流向諧波源。如果是其他非調(diào)諧的諧波，則會(huì)表現(xiàn)出高阻抗特性，但影響較小。在無(wú)源LC濾波器中，有兩種調(diào)諧方式，第一中是雙調(diào)諧，其中兩個(gè)諧振頻率可以消除兩個(gè)頻率諧波。此外，還有減幅濾波器，對(duì)某一頻率會(huì)直接呈現(xiàn)低阻抗性。由于以前裝置不多，供電系統(tǒng)中的諧波問(wèn)題并不凸顯，通常都不會(huì)考慮去設(shè)置濾波器。但是隨著電子裝置不斷增多，對(duì)公用電網(wǎng)以及內(nèi)部產(chǎn)生著嚴(yán)重影響，使得諧波問(wèn)題逐漸凸顯。

4　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，供電系統(tǒng)中的諧波以及無(wú)功功率會(huì)對(duì)電子裝置產(chǎn)生著嚴(yán)重的影響。本文第一部分主要簡(jiǎn)單闡述了供電系統(tǒng)中的諧波與無(wú)功功率的現(xiàn)狀，并對(duì)供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的諧波污染以及無(wú)功功率的問(wèn)題進(jìn)行了論述，最后探討了供電系統(tǒng)中的諧波抑制的方案以及無(wú)功補(bǔ)償方案。

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