无功补偿对电力系统谐振问题的影响分析
无功补偿中对谐波的抑制作用及电抗率的选择及电容器的端电压计算
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”。
关于电力系统无功补偿与谐波抑制方法的研究
』 —— ： 堡一
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Ｉ
１ ． 并联电容器和谐波的相互影 响 由式 （） 到 ， ／ ＝ 时 ， 联 电容 器 ４可看 当ｓ ｎ 并 理想的公用电网所提供的电压是单一而 固 与系 统阻抗 发生并 联谐 振 ，ｓ ／ ｌ ｃ 远大 于 ｎ、 ｎ均 定的频率 以及规定 的电压幅值。实际公用 电网 谐波 电流被放大 。因 ＝Ｘ ， ｎ，而 ＝ 皆 皆 振 波次 数为 ： √ ： 面 中存 在谐波源公 用 电网中谐波源 主要是各种电 力电子装置眙 家用电器 、 计算机等的电源部分） 即 当谐 波源 中含 有次数 为 的谐波 变压器 、 电机 、 发 电弧炉和荧光灯等。因而补偿 时 ，将 引起 谐振 。若 谐 波源 中含 有 次数 接近 ｘ， 虽不 但 电容 严重 的缺点 是与谐 波之 间 的相互影 响， 包 √ ｃ 的谐 波 ， 谐振 ， 也会 导致该 次谐 括： 波被放大。 １ 谐波对并联电容器的直接影响 ． １ ２ 波抑制 的方法 谐 谐波电流叠加在电容器的基波电流上 ， 使 谐波问题 的解决方法可分为预 防性和补救 生 电容器 电流有效值增大 ， 温升增高 ， 从而降低 电 性两种 。预 防 ｌ的解 决方法是指避免 谐波及其 容器的使用寿命， 使电容器损坏。 而谐波电压叠 后果 出现 的措施 ，而补救 陛的解决方法则是指 加在电容器基波电压上，使电容器电压有效值 克服既存谐波 问题所采用的技术。 及 电压峰值大大增加 ，使 电容器运行 中发 生的 是确保谐 波标 各 局部放电不能熄灭。这往往是使电容器损坏的 准得 以全 面有效执行 的技术基础 ， 国都 在致 个 主要原 因。 力 于这 方面的研究 ，积极探索各种抑制谐 波的 １ ． ２并联 电容器对谐波的放大 技术 和手段 。其 中包括： 在没有 电容设备且不考虑输 电线路 的电容 （） １限制谐波源谐波 电流的注 人 ； 量 时 ， 系统 的谐波阻抗 可 由 式近似表示 ： 电力 下 （） ２提高各种供用电设备的抗谐波能力。 ＝ ＋ ＝ ＂ｉＸ ４ ｎ， － （） １ １ ３串联 电抗器的谐波滤波器 式中 一 系统的 ｎ 次谐波 电阻 通 常给并联 电容器 串接一 定电抗器 ，改变 － ｍ次谐波 电抗 ， ＝， 并联 电容器 与系统 阻抗 的谐振 ， 以避免谐振 。 工频短路电抗 无 源滤 波器 安装 在 电力 电子设 备 的交 流 、、 设并联电容器基波电抗为 ，次谐波 电抗 侧 ，由 ＬＲ Ｃ元件构成凿振回路 ，与谐波源并 ｎ
电力系统的无功补偿与谐波治理
1．概述在供电系统中，为了节能降损、提高电压质量和电网经济运行水平，经常采用各种无功补偿装置。
近年来，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、各种电力电子设备以及电气化铁路大量应用。
这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点在运行中会产生大量谐波。
这些谐波对无功补偿装置造成了严重影响。
在供电系统中，对于某次谐波，作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振则会出现过电压而造成危害。
当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时，电压、电流波形会有很大畸变，电容器投切控制信号的传输就会受到影响，从而有可能引起装置的误动或拒动。
另一方面并联电容器对电网谐波的影响也很大。
若电容器容抗和系统感抗配合不当将会造成电网谐波电压和电流的严重放大，给电容器本身带来极大损伤。
可见，无功补偿与谐波治理两者关系密切。
产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置；谐波治理的装置通常也是无功补偿装置。
因此，为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置，就必须将二者结合起来进行研究。
2．电容器无功补偿装置中的谐波问题谐波源有两种一种是谐波电流源，这些用电设备中的谐波含量取决于它自身的特性和工作状况基本上与供电系统参数无关。
另外一种是谐波电压源。
发电机在发出基波电势的同时也会有谐波电势产生，其谐波电势大小主要取决于发电机本身的结构和工作状况。
实际上，在电网中运行的发电机和变压器等电力设备，输出的谐波电势分量很小几乎可以忽略。
因此，在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源，主要是谐波电流源。
在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主电容器支路以容抗为主。
在工频条件下并联电容器的容抗比系统的感抗大得多，可发出无功功率对电网进行无功补偿。
但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，对这些谐波频率而言，电网感抗显著增加而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路，若此时电容器的运行电流超过其额定电流的1.3倍，电容器将会因过流而产生故障。
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。
实际应用中谐波改善和无功补偿
浅析实际应用中的谐波改善和无功补偿【摘要】通常情况下,当线路上装设有改善功率因数用的电容器时会造成特殊问题: 在谐波频率下,电容器组及电路上的电感会形成并联共振电路,造成谐波放大,导致电压畸变,因此电容器组不适合大部分的引用场合,谐波滤波是消除电力系统谐波畸变的最佳方法,同时系统所需的无功功率而改善功率因数。
【关键词】谐波谐振谐波滤波无功补偿1、谐波产生交流电网中, 由于许多非线性电气设备的投入运行, 其电压、电流波形实际上不是完全的正弦波形, 而是不同程度畸变的非正弦波。
根据傅里叶级数分析, 可分解成基波分量和具有基波分量整数倍的谐波分量。
用户向公共电网注入谐波电流或在公共电网中产生谐波电压的电气设备, 统称为谐波源。
谐波主要由谐波电流源产生, 当正弦基波电压施加于非线性设备时, 设备吸收的电流与施加的电压波形不同,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, 这些设备就成为电力系统的谐波源。
电力系统中的主要谐波源可分为两类:1. 1 含半导体的非线性元件, 如各种整流设备、变流器、交直流换流设备、pwm 变频器等节能和控制用的电力电子设备。
1. 2 含电弧和铁磁非线性设备的谐波源, 如荧光灯、交流电弧炉、变压器及铁磁谐振设备等。
2、谐波危害非线性电气设备产生谐波电流——这是事实甚至连隔离变压器和整流电抗都不能改变。
一方面谐波电流导致电压谐波, 另一方面, 这些谐波电流本身就是网络上一个附加的负荷, 发生谐振且谐波电流振荡放大并导致一个更高的负荷是尤其危险的。
电压畸变加在与电网连接的所有电气设备上造成电动机、变压器、开关设备和电缆的过热, 大大加速绝缘老化, 产品寿命大大降低, 有的电气设备因电压畸变会产生较强的听觉噪声, 而电压畸变灵敏的电子保护、控制和脉动控制系统, 造成动作异常, 使通信线路、信息线路产生噪声, 甚至造成故障。
谐波电流引起的电气设备及配电线路过载导致短路, 甚至引发火灾的事件屡有发生。
无功补偿与谐波治理
无功补偿与谐波治理在现代电力系统中，无功补偿与谐波治理是两个至关重要的课题。
它们对于提高电能质量、保障电力设备的正常运行以及降低电力损耗都有着举足轻重的作用。
首先，我们来谈谈无功补偿。
无功功率，简单来说，就是那些在电力系统中没有被实际消耗掉，但在电能传输和转换过程中又必不可少的功率。
比如说，电动机在运行时需要建立磁场，这部分用于建立磁场的功率就是无功功率。
无功功率的存在会给电力系统带来一些问题。
一方面，它会增加电力线路的电流，从而导致线路损耗增加。
想象一下，电流就像水流，无功功率让水流变大，在流经管道（线路）时，与管道的摩擦（线路损耗）也就更大了。
另一方面，无功功率不足会导致系统电压下降。
电压就像水压，如果水压不足，水流就无力，电器设备就可能无法正常工作。
为了解决这些问题，我们就需要进行无功补偿。
无功补偿的方法有很多种，常见的有电容器补偿、电抗器补偿以及静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）等。
电容器补偿是一种比较传统且常见的方法。
电容器就像一个能量储存器，在系统无功功率不足时释放储存的能量，提供无功支持。
它具有成本低、安装方便等优点，但也存在一些局限性，比如补偿效果可能会受到系统电压波动的影响。
电抗器补偿则主要用于限制短路电流和吸收系统中的过剩无功功率。
它通常与电容器配合使用，以达到更好的补偿效果。
SVC 和 STATCOM 则是较为先进的无功补偿装置。
SVC 通过控制晶闸管的导通角来调节接入系统的无功功率。
STATCOM 则基于电力电子技术，能够快速、连续地调节输出的无功功率，具有响应速度快、补偿精度高等优点。
接下来，我们再说说谐波治理。
谐波是什么呢？谐波是指电力系统中电流或电压的频率为基波频率整数倍的分量。
打个比方，基波就像音乐中的主旋律，而谐波则是一些不和谐的杂音。
谐波的产生主要源于电力电子设备的广泛应用，比如变频器、整流器等。
这些设备在工作时会使电流或电压发生畸变，从而产生谐波。
电力电子装置的谐波分析与无功补偿
、
பைடு நூலகம்
谐 波和 功 率 因数 对 电 网 的影 响
晶闸管相控 整流装 置实质上是一个谐波源 ， 随着其大量使
用， 装置容量 日益增大 ， 造成 电网波形的畸变情况越来越严重 ， 并且影响与其连接的用 电设备。 高次谐波流入 电网和其他负载
次谐波 电流有效值为 ：Ｉ ｎ ＝ ，
’
消费电子
２ ０ １ ３年 １ 月 下 Ｃ ｏ ｎ ｓ ｕ ｍｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｍａ ｇ ａ ｚ ｉ ｎ ｅ 电 子科 技
电力电子装置的谐波分析与无功补偿
常 宁
（ 华北电力大学电力工程 系，河北保 定 ０ ７ １ ０ ０ ３ ）
摘要 ：近 ３ ０ 年 来 ，电力ｑ－ ｔ － 装 置的应 用 日益广泛 ，也使得 电力电子装 置成 为最 大的谐波源。在各种电力电子装
敏感元件误操作 ；
（ ３ ）高次谐波 电流流入 电网中 ，会使负载和线路的电流 增 大，从而 占用 电源容量 ，电网中的用 电设备产生附加的功率 损 耗，功率因数大幅下降，电源 工作效 率也 因而下 降； （ ４ ）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 性线时会使线路过热甚至发生火灾； （ ５ ）并联在 电源 上用 于无 功补偿 的电容器会发热 ，即热 损耗增加 。由于 电容器的高频阻抗低， 很容 易通过大量 的谐波 电流们造 成高 次谐 波 电流放大 ，严重的谐波过载会 损耗 电容
置中， 整流装置所占的比例最大。通过分析其谐波成分， 并有效采用相关无功补偿装置， 是目 前我们所关心的问题。 本文将从几个方面对其做一简单论述，同时分析几种无功补偿装置的特点。
无功补偿中的谐波问题分析
无功补偿中的谐波问题分析摘要电容器组作为主要无功补偿设备，在配电系统中得到广泛应用。
随着大量非线性负荷的增多，配网中谐波成分增大，对补偿电容器组的影响以及由此产生的谐波放大和电压畸变问题更加突出。
本文深入分析了这一问题，并就无功补偿设计中谐波处理方法及须注意的问题作了论述。
关键词无功补偿谐波电压畸变1引言在公用电网和企业电网中，无功电流是不希望出现的。
它会加重发电机、输电线路和变压器的负荷，产生损耗，影响输配电系统的经济性。
随着HVDC技术、FACTS技术应用的不断拓展，典型的无功负载除了传统的异步电动机、变压器、放电灯、裸导线以外，还包括调节运行的变流器产生的换向无功功率、控制无功功率和畸变无功功率等。
在最佳补偿情况下，电网只输送有功功率，使电网的输电能力得到提高。
为了保证电网的输电经济性，我国《全国供用电准则》规定了各级各类电力用户应达到的功率因数值。
因为同步电机的使用场合有限，提高功率因数通常采用并联电容器方式。
谐波含量逐渐递增是一共同的明显趋势，这与用电负荷中大量使用非线性负载和设备有着直接的关系。
这些非线性设备通常为晶闸管或二级管整流器，它们将导致电网中的的电力品质下降。
比如变速驱动装置（VSD），不间断电源（UPS）等。
2谐波危害对变压器而言，谐波电流危害主要体现在以下几方面：①谐波电流导致铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损；②谐波导致变压器的温升提高；③导致变压器噪声增加。
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。
为非线性负载选择变压器额定容量时，应考虑足够的降载因子，以确保变压器温升在允许的范围内。
在线路中，与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相比，非正弦波将产生更多的热量和温升。
这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应相当于增大导体交流电阻，进而导致损耗增加。
谐波电流和电压对感应电动机及同步电动机的主要损害在于：谐波频率下铁损和铜损的增加，引起额外温升。
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无功补偿对电力系统谐振问题的影响分析
电力系统是现代社会不可或缺的组成部分，而无功补偿作为其中重
要的技术手段之一，对于电力系统的稳定运行和电能质量的提升起着
至关重要的作用。
然而，无功补偿也可能引发电力系统谐振问题，对
系统的运行产生不利影响。
本文将对无功补偿对电力系统谐振问题的
影响进行分析，并探讨相应的解决方法。
1. 无功补偿的作用和原理
无功补偿是一种电力系统中对电压和功率因数进行调整的技术手段。
通过使用无功补偿装置，可以实现对系统的电压稳定性和功率因数的
控制，从而提高电力系统的稳定性和电能质量。
常见的无功补偿装置
有静态无功补偿器（SVC）、静止无功发生器（STATCOM）等。
2. 电力系统谐振问题的成因
电力系统谐振是指在电力系统中存在一定频率的共振现象。
主要包
括电压谐振和电流谐振两种情况。
电力系统谐振问题的成因主要与系
统参数、负载特性、谐振源等因素有关。
当电力系统中存在谐振问题时，会导致电压、电流波形失真，甚至对系统设备造成损坏。
3. 无功补偿对电力系统谐振问题的影响
尽管无功补偿可以提高电力系统的稳定性和电能质量，但在一些特
定场景下，它也会对电力系统的谐振问题产生一定的影响。
这主要可
以从以下几个方面来分析：
3.1 谐振频率的改变
无功补偿装置的引入将改变电力系统的参数及谐振频率，因此会对
系统发生谐振的频率产生一定的影响。
这可能导致系统的原本谐振频
率与新的谐振频率不匹配，从而产生新的谐振问题。
3.2 无功补偿装置的谐振特性
无功补偿装置本身具有一定的谐振特性，当其与电力系统中其他设
备的谐振特性发生共振时，会引起谐振问题的产生。
这可能会导致设
备的过载、振动甚至烧毁。
3.3 控制策略不当
无功补偿装置的控制策略直接影响其在电力系统中的作用。
如果控
制策略不当，无功补偿装置可能对电力系统谐振问题产生进一步的激
励作用，增大了谐振问题的风险。
4. 解决无功补偿引发谐振问题的方法
针对无功补偿可能引发的谐振问题，有以下几种常见的解决方法：
4.1 系统参数的优化设计
通过优化电力系统的参数设计，如调整电容器的容量、电抗器的阻
尼等，可以减小系统的谐振风险，并减轻无功补偿对谐振问题的影响。
4.2 控制策略的改进
改进无功补偿装置的控制策略，使其更加智能化、自适应化，能够
更好地应对不同工况下的系统谐振问题，减小对谐振问题的激励。
4.3 谐振抑制装置的引入
在无功补偿装置所处的位置引入谐振抑制装置，用于吸收系统中形成的谐振能量，抑制谐振问题的发生。
常用的谐振抑制装置有无功补偿控制器、谐振抑制电抗器等。
5. 结论
综上所述，无功补偿作为电力系统中重要的技术手段，对于提高系统的稳定性和电能质量起到了至关重要的作用。
然而，在应用无功补偿的过程中，我们也要充分重视其可能引发的谐振问题。
通过优化设计、改进控制策略和引入谐振抑制装置等方法，可以有效解决无功补偿引发的谐振问题，确保电力系统的正常运行和电能质量的提升。