高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
谐波抑制和无功功率补偿
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。
《高压直流输电原理与运行》复习提纲及答案
《高压直流输电原理与运行》复习提纲第1章（1）高压直流输电的概念和分类概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。
高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。
常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。
VSC高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。
分类：长距离直流输电（两端直流输电），背靠背（BTB)直流输电方式，交、直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。
（2）直流系统的构成1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。
2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。
3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。
4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。
（3）高压直流输电的特点优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。
互连性：可实现电网的非同步互连，可实现不同频率交流电网的互连。
控制性：具有潮流快速可控的特点缺点：①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。
②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。
③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的50％~60％，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。
④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。
（4）目前已投运20个直流输电工程（详见p14）2010年，我国已建成世界上第一条±800KV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。
五直：天-广工程（±500，2000年），三-广工程（2004年），贵-广I回工程（2004年），贵-广II回工程（2008年），云广特高压工程（±800KV）（5）轻型直流输电特点：1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。
谐波治理及无功补偿方案
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。
对电力系统无功补偿及谐波抑制策略的研究
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。
谐波治理与无功补偿
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。
谐波抑制和无功补偿
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。
谐波抑制和无功补偿
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。
《高压直流输电原理与运行》复习提纲及答案
《高压直流输电原理与运行》复习提纲第1章（1）高压直流输电的概念和分类概念：高压直流输电由将交流电变换为直流电的整流器、高压直流输电线路以及将直流电变换为交流电的逆变器三部分组成。
高压直流输电是交流-直流-交流形式的电力电子换流电路。
常规高压直流输电：半控型的晶闸管，采取电网换相。
VSC高压直流输电：全控型电力电子器件，采用器件换相。
分类：长距离直流输电（两端直流输电），背靠背（BTB)直流输电方式，交、直流并联输电方式，交、直流叠加输电方式，三级直流输电方式。
（2）直流系统的构成1.直流单级输电：大地或海水回流方式，导体回流方式。
2.直流双极输电：中性点两端接地方式，中性点单端接地方式，中性线方式。
3.直流多回线输电：线路并联多回输电方式，换流器并联的多回线输电方式。
4.多端直流输电：并联多端直流输电方式，串联多端直流输电方式。
（3）高压直流输电的特点优点：经济性：高压直流输电的合理性和适用性体现在远距离、大容量输电中。
互连性：可实现电网的非同步互连，可实现不同频率交流电网的互连。
控制性：具有潮流快速可控的特点缺点：①直流输电换流站的设备多、结构复杂、造价高、损耗大、运行费用高、可靠性也较差。
②换流器工作时会产生大量的谐波，处理不当会对电网运行造成影响，必须通过设置大量、成组的滤波器消除这些谐波。
③电网换相方式的常规直流输电在传送有功功率的同时，会吸收大量无功功率，可达有功功率的50％~60％，需要大量的无功功率补偿装置及相应的控制策略。
④直流输电的接地极和直流断路器问题都存在一些没有很好解决的技术难点。
（4）目前已投运20个直流输电工程（详见p14）2010年，我国已建成世界上第一条±800KV的最高直流电压等级的特高压直流输电工程。
五直：天-广工程（±500，2000年），三-广工程（2004年），贵-广I回工程（2004年），贵-广II回工程（2008年），云广特高压工程（±800KV）（5）轻型直流输电特点：1.电压源换流器为无源逆变，对受端系统没有要求，故可用于向小容量系统或不含旋转电机的负荷供电。
电源谐波抑制与无功补偿
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。
电力系统中无功补偿和谐波抑制的研究
电力系统中无功补偿和谐波抑制的研究Ξ李风彦1,唐伯英1,李赵华2(1.内蒙古送变电有限责任公司;2.中广核中电风力发电有限责任公司内蒙古分公司) 摘 要:近年来,随着我国工业化进程的不断加快,电力系统负载中,阻感负载占有比例增大,吸收大量的无功,而无功功率又必须保证平衡。
同时,随着相控交流功率调整电路和周波变流器等电力电子装置的广泛应用,给电网带来了谐波污染,其交流侧的电流也常常滞后于电压,它们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义。
本文对目前的无功补偿和谐波抑制进行了一定的探讨和研究。
关键词:无功补偿;谐波抑制 中图分类号:TM714.3 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2010)20—0082—021 影响功率因数的主要因素许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。
为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,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、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
功率因数的产生主要是因为交流用电设备在其工作过程中,除消耗有功功率外,还需要无功功率。
当有功功率P一定时,如减少无功功率Q,则功率因数便能够提高。
在极端情况下,当Q=0时,则其功率因数=1。
因此提高功率因数问题的实质就是减少用电设备的无功功率需要量。
1.1 异步电动机和电力变压器是耗用无功功率的主要设备异步电动机的定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功的主要因素。
而异步电动机所耗用的无功功率是由其空载时的无功功率和一定负载下无功功率增加值两部分所组成。
所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。
变压器消耗无功的主要成份是它的空载无功功率,它和负载率的大小无关。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.1 换流器交流侧特征谐波
影响谐波电流数值的因素
换相角 ： 随着 的增加，每次谐波有多个极 值点，但总趋势为下降。 触发角α： α 增加，各次谐波数值减小，但影 响小。 谐波次数h ： h 增加，各次谐波数值减小
5次电流，11次电流，25次电流 2013-8-19 14
cos[(h 1)
当 =0时
2U d 0 U d h ( , 0) 2 h 1
2013-8-19 18
cos 2 h 2 sin 2
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.2 换流器直流侧特征谐波
影响谐波电压数值的因素
换相角 ： 随着 的增加，每次谐波有多个极 值点，但总趋势为上升。 触发角α： α 增加，各次谐波数值增大。 谐波次数h ： h 增加，各次谐波数值减小
4) 平波电抗器的电感为无穷大；
5) 晶闸管具有理想的开关特性；
6) 等间隔触发
2013-8-19 9
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.1 换流器交流侧特征谐波
12脉动换流器相电流波形
2013-8-19
10
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.1 换流器交流侧特征谐波
A0 f (t ) Ah cos(ht ) Bh sin(ht ) 2 h 1
直角坐标表达式
2013-8-19 5
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.1 高压直流输电谐波的基本问题
其中
f (t )d (t ) 0 2 1 f (t ) cos(ht )d (t ) Ah 0 2 Bh 1 f (t ) sin(ht )d (t ) 0 A0 1
高压直流输电
Chap.4 高压直流输电的 谐波抑制与无功补偿
文 俊
华北电力大学 电气与电子工程学院 柔性电力技术研究所 hbdl_wenjun@
2013-8-19
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
课程安排
第四章 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
双极HVDC原理图， 电流波形
2013-8-19
12
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.1 换流器交流侧特征谐波
其中，谐波电流系数：
sin(h 1) 2 S1 h 1 sin(h 1) 2 S2 h 1
2013-8-19 13
特征谐波次数
式中 k N
h pk 1
脉动数
6脉动换流器: 即
h 6k 1 h 5,7,11,13,17,19, 23, 25,
12脉动换流器: 即
h 12k 1 h 11,13, 23, 25,
双极HVDC原理图， 电流波形
2013-8-19
11
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
h pk
脉动数
h 6k 即 h 6,12,18, 24,30,36, 42, 48,
6脉动换流器: 12脉动换流器: 即
h 12k h 12, 24,36, 48,
双极HVDC原理图， 电压波形
2013-8-19
17
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.2 换流器直流侧特征谐波
2
直流分量/恒定分量：
余弦项系数： 正弦项系数：
式中 k N
2013-8-19
2f1
6
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.1 高压直流输电谐波的基本问题
傅立叶级数的极坐标表达式
其中
A0 f (t ) Ch cos(ht h ) 2 h 1
6次电压，24次电压 2013-8-19 19
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.3 换流器非特征谐波
非特征谐波
换流器交、直流侧的电流和电压中，除特征谐 波之外的谐波分量。
出现的原因：假设条件不完全满足.如:
换流母线电压畸变、不对称；
换流变压器阻抗不对称；
换流变压器杂散电容的影响；
缺点
现状
2013-8-19
脉动数过大（大于12）时， 1、投资大 换流站投资太大 2、占地大
典型设计方案：双极双桥
双极HVDC原理图
调谐或调谐高通型滤波器
22
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.5 交流滤波器设计
滤波器
抑制换流器产生的注入交、直流系统谐波的设备。
类型
交流滤波器、直流滤波器
4.1 高压直流输电谐波的基本问题 4.2 换流器特征谐波 4.3 换流器非特征谐波 4.4 换流站谐波抑制措施 4.5 交流滤波器设计
4.6 直流滤波器设计
4.7 换流站无功补偿
2013-8-19 2
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.1 高压直流输电谐波的基本问题
谐波
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.1 换流器交流侧特征谐波
换流器变压器网侧的以下特征谐波 在换流变绕组中环流，不进入交流系统。
h 6k 1
k 2k 1 （k N
）
h 5,7,17,19, 29,31, 41, 43,53,55
双极HVDC原理图， 电流波形， 电流谐波谐波次数
2013-8-19
15
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.2 换流器直流侧特征谐波
ud ud 1 ud 2
12脉动换流器整流电压波形
ud 2
ud 1
2013-8-19
16
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2.2 换流器直流侧特征谐波
特征谐波次数
式中 k N
4.2.1 换流器交流侧特征谐波
换流变阀侧谐波电流有效值
I h ( , )
I1 ( ,0) S12 S 22 2S1S 2 cos(2 )] h [cos cos( )]
空载时基波电流有效值：
6 I1 ( ,0) I d 0.78I d
不等间隔触发
双极HVDC原理图， 假设条件
2013-8-19
20
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.3 换流器非特征谐波
常见的非特征谐波
换流器交流侧
h 2,3,5,7,9,10,21,
换流器直流侧
h 1, 2,3,5,7,9,
双极HVDC原理图
2013-8-19
21
C A2 B 2 第h次谐波幅值： h h h Bh ) 第h次谐波初相位： h arctan( Ah
式中 k N
2f1
7
2013-8-19
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.2 换流器特征谐波
特征谐波：
在假设条件下，换流器交流侧的各相电流和直
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.4 换流站谐波抑制措施
常用措施： 增加换流器的脉动（波）数
装设滤波器
方法2（装设滤波器） 项目 优点 方法1（增加脉动数）
1、 减少注入AC、DC系统 1、降低注入AC、DC系 的谐波成分； 统的谐波量； 2、提高注入AC、DC系统 2、可兼作无功补偿设备。 的最低次特征谐波次数。
引起电机机械振动；
对电信设备产生干扰；
使控制保护设备误动作；
降低测量精度。
2013-8-19 4
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.1 高压直流输电谐波的基本问题
谐波分析方法：傅立叶级数法 傅立叶级数：
一个非正弦周期性函数 f (x)，当其满足狄里克 雷（Dirichlet）条件时，它可以用傅立叶级数表 示为：
非正弦周期性电气量的正弦波分量,其频率为基
波频率的整数倍。
第h次谐波频率
谐波次数
fh h f1
基波频率
2013-8-19
3
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.1 高压直流输电谐波的基本问题
谐波的危害
使电机、电容器等设备由于附加损耗增加而过 热，缩短寿命；
产生谐波放大甚至谐振，危及设备安全；
的设计规范要求；
类型不宜太多，2～3种为宜；
宜采用调谐高通型滤波器；
分组（指大组）尽可能少。
双极HVDC原理图
2013-8-19
30
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.5.2 交流滤波器配置
整流站 逆变站
我国部分HVDC工程交流滤波器配置
工程名称 葛-南 11/13（HP型）、23/25 11/13（HP型）、23/25 （HP型） （HP型） (Q1 =67Mvar) (Q1 =87Mvar) 11/13（HP型）、23/25（HP型） 11/13（HP型）、24/36 12/24（HP型） （HP型）、3 （HP型）
滤除换流器产生的某两次的、较低次的特征谐 波。 又称为：双调谐低通滤波器
单调谐, 双调谐
2013-8-19
27
chap.4 高压直流输电的谐波抑制与无功补偿
4.5.1 交流滤波器型式
3、三调谐滤波器
（a）电路图
2013-8-19
（b）阻抗-频率特性曲线
28