電力電子技術(shù)下諧波和無功補(bǔ)償技術(shù)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

仲文君

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000）

電力電子技術(shù)下諧波和無功補(bǔ)償技術(shù)在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

仲文君

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅 武威 733000）

電力系統(tǒng)中的諧波和無功問題不僅會(huì)降低電能質(zhì)量，而且還會(huì)影響電力系統(tǒng)安全高效穩(wěn)定運(yùn)行。電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)電、輸電、配電環(huán)節(jié)的應(yīng)用為無功和諧波問題帶來了福音。伴隨電力電子技術(shù)快速地發(fā)展，電力電子裝置產(chǎn)生的諧波和無功問題將能得到很好地解決。

電力電子技術(shù)；諧波抑制和無功補(bǔ)償；供電系統(tǒng)

1 電力電子技術(shù)用于解決無功和諧波問題

1.1 無功和諧波問題

電力系統(tǒng)中，無功功率不足將導(dǎo)致電網(wǎng)電壓下降，無法滿足電能使用質(zhì)量。而且，無功功率得不到合理分配，也會(huì)導(dǎo)致線損增加，從而增加電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中的經(jīng)濟(jì)成本。

伴隨電力電子技術(shù)的極速發(fā)展，大量非線性負(fù)載（如各種相控裝置）投入使用，這些裝置在工作時(shí)由于裝置內(nèi)網(wǎng)側(cè)電壓超前于電流的基波分量，造成巨大無功功率的耗費(fèi)，使系統(tǒng)電流產(chǎn)生非線性的畸變，非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流不僅會(huì)消耗部分無功功率，還會(huì)在系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波電壓，引起電網(wǎng)電壓的畸變，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中嚴(yán)重的諧波污染。目前，電力系統(tǒng)中的無功損耗和諧波污染問題越來越嚴(yán)重，不但降低了電能的使用質(zhì)量，還威脅到整個(gè)電力系統(tǒng)安全有效地運(yùn)行。

1.2 無功和諧波污染問題解決途徑

早期的無功功率補(bǔ)償?shù)氖侄沃饕遣⒙?lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)以及飽和電抗器（SR-Saturated Reactor）。隨后，能夠極好的調(diào)節(jié)無功功率輸出性能的靜止無功補(bǔ)償器（SVC）問世，SVC不僅能夠跟蹤負(fù)荷并且快速變動(dòng)，而且還能夠連續(xù)平滑地改變無功功率的大小及方向。80年代至今，靜止同步無補(bǔ)償器STATCOM的出現(xiàn)引起各國的普遍關(guān)注，它不僅能夠進(jìn)行連續(xù)快速的調(diào)節(jié)，而且具有諧波較小、損耗較低、更廣的運(yùn)行范圍以及高可靠性等優(yōu)點(diǎn)。早期的諧波抑制手段主要是LC無源濾波器，然而由于無源濾波器設(shè)計(jì)困難、造價(jià)高等缺陷，其必將被效率高、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償特性好的新型有源濾波器所取代。

由此可見，電力電子裝置產(chǎn)生的無功和諧波問題的解決依賴于先進(jìn)的電力電子技術(shù)的應(yīng)用，電力電子技術(shù)與無功功率補(bǔ)償和諧波抑制緊密聯(lián)系密不可分。

2 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 發(fā)電環(huán)節(jié)的電力電子技術(shù)應(yīng)用

電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)已在世界各大電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用，主要體現(xiàn)在發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制和變頻調(diào)速上。大型發(fā)電機(jī)的靜止勵(lì)磁控制技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、造價(jià)低。水力、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的變速恒頻勵(lì)磁能有效改善電能轉(zhuǎn)換過程中耗能大效率低的問題。

2.2 輸電環(huán)節(jié)的電力電子技術(shù)應(yīng)用

（1）柔性交流輸電技術(shù)（FACTS）。FACTS當(dāng)前廣泛應(yīng)用于各種輸電線路中，其表現(xiàn)方式主要是柔性的交流輸電設(shè)備。通過在輸電線路的各個(gè)重要部位加裝電力電子控制技術(shù)裝置，適時(shí)控制輸電線路中的各項(xiàng)重要參數(shù)，以達(dá)到合理分配輸電過程中電能功率的目的，減少輸送成本和電能的無功消耗，大幅度地提高電力系統(tǒng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性及穩(wěn)定性。

（2）高壓直流輸電技術(shù)（HVDC）。HVDC在電力輸送系統(tǒng)中的應(yīng)用以晶閘管使用為代表。從第一次在直流電的電力輸送系統(tǒng)中應(yīng)用開始，直流電電力輸送系統(tǒng)中就一直有晶閘管的應(yīng)用。具有可操作性能的電力輸送控制器（如GTO、IGBT）的出現(xiàn)標(biāo)志著可操作電力系統(tǒng)輸送設(shè)備問世，該電力輸送設(shè)備替代了交直轉(zhuǎn)換變壓器在電流轉(zhuǎn)換過程的使用，降低電力產(chǎn)生成本，極大提高電力系統(tǒng)中電流交換設(shè)備的競爭力。

（3）靜止無功補(bǔ)償器（SVC）。SVC在電力系統(tǒng)中應(yīng)用范圍主要是負(fù)荷補(bǔ)償和輸電線路補(bǔ)償，靜止無功補(bǔ)償器在大功率的電力輸送網(wǎng)絡(luò)中，主要作用是控制電網(wǎng)電壓，也能夠有效提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性、阻尼等。

2.3 配電環(huán)節(jié)的電力電子技術(shù)應(yīng)用

電力電子技術(shù)在電力配送系統(tǒng)中的應(yīng)用是以用戶電力技術(shù)（CP）的使用為代表，CP技術(shù)和FACTS技術(shù)是電力電子技術(shù)快速發(fā)展的典型，二者又極為相似，各自的控制器在結(jié)構(gòu)和功能上均相同，所不同之處僅是額定電氣值的差別。目前，隨著科技的發(fā)展，二者已逐漸結(jié)合成一體，即DFACTS 技術(shù)。

3 總結(jié)

當(dāng)前，在電力的產(chǎn)生、輸送、配送等各個(gè)環(huán)節(jié)都廣泛應(yīng)用了電力電子技術(shù)，雖然電力系統(tǒng)中的無功和諧波問題依然存在，但隨著現(xiàn)代控制技術(shù)和電力電子器件的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)也在不斷的吸收新的技術(shù)，不斷地發(fā)展，在不久的將來必將能夠很好地解決無功和諧波問題。

［1］ 萬鑫. 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用及發(fā)展［J］. 電子世界， 2012（02）：69～71.

［2］ 胡進(jìn)輝. 變電站無功補(bǔ)償技術(shù)研究與應(yīng)用［D］. 華北電力大學(xué)，2013.

Harmonics and reactive power compensation in the power supply system under power electronics technology

TM 761；U223

1009-797X （2015） 20-0131-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.041

仲文君（1989-），男，本科學(xué)歷，職稱：助教，研究方向?yàn)殡娮有畔⒓夹g(shù)。

2015-09-15