第二章：谐波抑制和无功补偿装置详解
低压谐波抑制无功补偿
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。
无功补偿对电力系统谐波的抑制
无功补偿对电力系统谐波的抑制
电力系统中的谐波问题是一个重要的技术挑战，它会导致电能质量下降、设备寿命缩短以及系统运行不稳定等问题。在解决谐波问题的过程中，无功补偿技术发挥了重要的作用。本文将探讨无功补偿对电力系统谐波的抑制效果。
1. 谐波问题的成因
谐波是指电力系统中频率为整数倍的基波频率的次谐波成分。谐波产生的主要原因包括非线性负载、电压波形畸变、电容和电感元件的存在以及不均匀的系统配置等。这些因素会导致系统中的谐波电流和谐波电压增大，进而影响电力系统的稳定运行。
2. 无功补偿技术的原理
无功补偿技术通过引入适当的无功电流来抑制电力系统中的谐波。常见的无功补偿装置包括静态无功补偿器（SVC）、静止无功补偿器（STATCOM）、动态无功补偿器（DSTATCOM）等。这些装置能够根据系统需要主动调整无功功率输出，以平衡系统中的功率因数，降低谐波电流水平。
3. 无功补偿对谐波的影响
无功补偿装置能够显著降低电力系统中的谐波电流。在无功补偿器的作用下，电力系统中的电压可以更加稳定，功率因数得以改善，谐波电流得到抑制。此外，无功补偿器还能减少电力系统中谐波电流对电气设备的损害，提高设备的寿命。 4. 无功补偿技术的应用案例
无功补偿技术在电力系统中得到了广泛的应用。以电压源逆变器作为无功补偿器的动态无功补偿器(DSTATCOM)为例，它通过控制逆变器输出电流中的无功成分来实现无功补偿。该技术已经在电力系统中的配电网、工厂和大型商业建筑中得到了成功应用，显著改善了电能质量。
5. 无功补偿技术的发展趋势
随着电力系统的不断发展，无功补偿技术也在不断进步。当前，研究者们正在探索新的无功补偿器件和控制策略，以提高无功补偿技术对谐波的抑制效果。例如，混合滤波器和自适应无功补偿装置等新技术的应用，为电力系统中的谐波问题提供了更加有效的解决方案。
综上所述，无功补偿技术在电力系统中起到了重要的抑制谐波的作用。通过引入适当的无功电流，无功补偿装置能够降低电力系统中的谐波水平，提高系统的稳定性和设备的寿命。未来，随着技术的发展，无功补偿技术将更加完善，为电力系统的可靠运行提供更好的支持。
电力系统谐波抑制和无功补偿装置
河南科技JournalofHenanScienceandTechnology总573期第10期2015年10月Vol.573，No.10Oct，2015
收稿日期：2015-9-24作者简介：常晓（1987.5-），女，硕士，研究实习员，研究方向：供配电装置及系统，以及电能存储系统；王霜（1987.4-），女，硕士，研究实习员，研究方向：供配电装置及系统，以及电能存储系统（等同第一作者）。电力系统谐波抑制和无功补偿装置
常晓王霜（国家知识产权局专利局专利审查协作河南中心，河南郑州450002）摘要：本文对电力系统谐波抑制和无功补偿的发展脉络作了分析，对各阶段的发展特点以及典型的补偿装置作了阐述，并对发展前景进行了进一步说明。关键词：电力系统;谐波;无功补偿;功率因数中图分类号：TM761文献标识码：A文章编号：1003-5168（2015）10-0124-2PowerSystemHarmonicRestraintandReactivePowerCompensationDeviceChangXiaoWangShuang（PatentExaminationCooperationHenanCenterofthePatentOffice，SIPO，ZhengzhouHenan450002）Abstract：Withthecontinuousadvancementofpowerelectronicstechnology,thenewactiveharmonicrestraintandreactivepowercompensationtechnologyhasbeenrapidlydeveloped,theactivepowerfilter,staticreactivepowercompensationdevices,highpowerfactorrectifiers,andotherharmonicrestraintandreactivepowercompensationtechnologyhavecomeintobeing.Thedevelopmenthistoryofpowersystemharmonicrestraintandreactivepowercompensationwasanalyzed,thedevelopmentcharacteristicsofeachstageaswellasthetypicalcompensationdevicewereelaborated,andthedevelopmentprospectswerefurtherexplained.Keywords:powersystems；harmonics；reactivepowercompensation；powerfactor
供配电系统无功补偿及谐波抑制
供配电系统无功补偿及谐波抑制
1 前言
在海洋钻井平台的供电系统中，一般由3~4台主发电机组成独立的小型电站，容量在3000～5000kW之间。钻井机械均为电力拖动，其中绞车、转盘、泥浆泵为SCR调速方式，其用电负荷占电站容量70%以上，因此，能否向钻井机械提供足够的有功功率，关系到钻井的施工工期，尤其是在有一台发电机组出现故障时。
因此，功率因数低的原因是可控硅调速时控制角的后移使电流相位滞后于电压相位偏大而造成的滞后无功功率（即感性无功功率），同时SCR的斩波也产生高次谐波，以5、7、11、13次谐波含量最高，所以，要提高发电机组的有功输出，补偿掉无功功率是关键。
3 无功补偿方案
补偿滞后无功功率的基本方法是无功补偿装置提供相应的超前无功功率(即容性无功功率)，使二者基本相抵消，基本组成环节如图（以A相为例，O为中性点）：
（1）无功功率测量装置：对电网的无功功率进行动态测量，检测频率与电网频率一致，测量结果一路经A/D转换送入单片机，一路送给显示仪表，监视无功功率的变化。
（2）单片机运算控制中心：接收来自检测装置信号，建立系统补偿的数学模型，计算出实时补偿量，控制触发电路的移相 ，使投入的容性功率与指令相适应。
（3）执行环节：钻井平台的电站容量是有限的，补偿无功功率必须实时、适量，且连续可调，故将补偿电容分为若干组，每组为3×30kvar，与电网星型连接，通过双向可控硅投入电网，双向可控硅的优点是快速、无触点、连续调节，可避免较大的欠补偿和过补偿。
（4）谐波抑制与限流电抗：由于井深及井下地质情况的变化，钻井机械的速度和负荷变化频繁，从开钻到完钻期间，变化幅度往往从几倍到几十倍，因此，还必须设置限流环节，以防止较大的冲击电流；设置谐波吸收电抗，提高电网的供电质量，防止谐波电力干扰和增加附加损耗。
4 经济效益分析
无功补偿谐波抑制论文
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。
整流系统无功补偿和谐波抑制
第１１期 ２Ｏｏ６年ｌ１月 氯 碱 工 业 Ｃｈｌｏｒ——Ａｌｋａｌｉ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｎｏ．１ｌ Ｎｏｖ．，２００６
整流系统无功补偿和谐波抑制
吴保林 （安徽八一化工股份有限公司，安徽蚌埠２３３０００）
［关键词］整流系统；功率因数；谐波抑制；并联电容器；串联电抗器 ［摘要］分析了整流系统无功负荷和高次谐波带来的问题，提出了提高功率因数的方法和谐波抑制措施。 ［中图分类号］ＴＭ４６ ［文献标识码］Ｂ ［文章编号］１００８—１３３Ｘ（２００６）１１＂００１３—０２
Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ａｎｄ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ
ＷＵ Ｂａｏ—Ｚ
（Ａｎｈｕｉ Ｂａｙｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｎｇｂｕ ２３３０００，Ｃｈｉｎａ）
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ；ｈａｒｍｏｎｉｃ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ；ｐａｒａｌｌｅｌ ｃａｐａｃｉｔｏｒ；ｒｅａｃｔａｎｃｅｒ ｉｎ ｓｅ—
ｒｉｅｓ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｂｒｏｕｇｈｔ ａｂｏｕｔ ｂｙ ｒｅａｃｔｉｖｅ ｌｏａｄ ａｎｄ ｈｉｇｈｅｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｏｆ ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ
ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｒａｉｓｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｈａｒｍｏｎｉｃ ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．
１ 无功功率的影响和谐波的危害
１．１ 无功功率对电网的影响
（１）无功功率增加会导致电流增大和视在功率 增加，使发电机、变压器及其他电气设备的容量和导
线容量增加，电力用户的启动及控制设备、测量仪表
的尺寸和规格也要增大。
（２）无功功率增加使总电流增大，设备及线路 的损耗增加。
供电系统的无功补偿与谐波治理
供电系统的无功补偿与谐波治理
1引言
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恰当将会造成电网谐波电压和电流的严重放大?熏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；治理谐波的装置通常也是补偿无功的装置。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。成都伯乐电气设备有限公司为客户提供无功功率补偿、电网谐波治理、电能质量在线监测；
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?熏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?熏输出的谐波电势分量很小几乎可以忽略。因此?熏在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源?熏主要是谐波电流源。
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?熏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?熏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。另外，针对无功补偿系统的调谐频率，如果电网中存在该特定频率的谐波电流源则该谐波将直接被放严重时还会发生并联谐振或串联谐振。系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。
无功补偿与谐波治理
无功补偿与谐波治理
第一篇 基本概念
一、无功补偿
1、有功功率，无功功率，视在功率，功率因数
有功功率（P）： 实际为电器所吸收的电功率
无功功率（Q）：交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和容抗）的同时存在，电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率。
视在功率（S）：在交流电网中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而是表面上的数值，叫做视在功率
功率因数（COSφ）有功功率与视在功率的比值就是功率因数
Q
S
P
单相电路中：S=UXI
P=U*I* cosφ
Q=U*I* sinφ
S=√P2+Q2
三相电路中：S=√3U*I
P=√3U*I* cosφ
Q=√3U*I* sinφ
S=√P2+Q2
感性无功：感性负荷产生的无功（电机、变压器等）
容性无功：容性负荷产生的无功（电容器）
2、为什么要提高功率因数
在一定的有功功率下，当用户企业cosφ越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大，这样不仅增加供电投资，降低设备利用率，也将增加线路网损。负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用，在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线路的电流越大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗会造成电压降，所以功率因数是电力经济中的一个重要指标。根据全国用电规则规定，在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为0.9以上，其它100KVA及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为0.85以上：农业用电功率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述规定的用户，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其进行罚款。所以要提高用户的功率因数，必须进行无功补偿。
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。
谐波抑制的方法及其特点
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。绝缘调频技术主要包括斩波控制和多电平控制两种。