諧波抑制與無功補償關鍵技術分析

暴敏

摘要：高質量諧波抑制及無功補償技術的有效應用，能夠有效降低電力系統無功功率流動以及電流損耗，并達到提升輸電網輸送能力以及電能質量的目的。因此在實際的配網作業中，相關人員必須要深入了解諧波抑制劑無功補償關鍵技術，以全面提高配電安全性與穩定性。

關鍵詞：諧波抑制;無功補償;關鍵技術

1 諧波與無功電流所產生的危害

正常生活中的諧波源相對較多，變壓器、電力電子設備等，均會產生一定量的諧波源，屬于非線性范疇。在日常生活內，多數用電負載屬于阻感性質，很容易會引發大量無功電流。在電網內，如果存在諧波、電流電壓以及波形等，會受到直接干擾，會直接影響到電能質量。從電力公司角度來看，諧波的出現會直接增加設備容量，加劇傳輸線路損耗，需要增加適量電壓調節設備才能保證電網運輸穩定性;而就用戶層面來看，在出現諧波時，會使電氣設備產生過熱或絕緣老化等狀況，會造成諧波含量增加或諧振等問題，并不利于用戶用電安全。如果電網中存在無功電流，會引發發電機或供電系統變壓器出現容易急劇增加的問題，會直接增加輸電線路的線徑。在發電機等電源實施功率交換時，也會出現不同程度的損耗，會引發輸電線路電壓增加等狀況，這并不利于用戶端使用電壓控制。此外，若電網內突然產生大量無功負載，就會對電網電壓產生極大沖擊，會造成電壓不穩等問題，并不利用電網供電。

2 無功功率補償與諧波抑制現狀

2.1 諧波抑制現狀

通常情況下，針對抑制諧波污染的方法主要有以下兩種方式：第一個實現針對諧波源的改善，第二個是可以用濾波器，來實現濾波的效果。其中，因為相比于其他的濾波器，因為其能夠有效地抑制諧波并且補償無功功率，在生產過程中，主要被用來抑制具有某種特征的次諧波，最大限度地降低諧波對電網的影響。無緣LC濾波器結構更加簡單、資以及使用成本更加低廉，操作更加簡單、投，所以無緣LC濾波器在工業生產中應用最為廣泛，單調諧的LC濾波器作為最簡易的無源LC濾波器。

2.2 無功功率的補償現狀

為了補償無功功率，我們通常會采用的補償方式主要包括以下幾種：第一種是，采用并聯電容器的方式提高變電裝置的功率因數，根據電容器在系統中安裝位置的差異，把一組電容器集中安裝在母線上，減少無功損耗;第二種是將電容器組分別安裝在對應的區域母線上，也就是說在功率因數較低區域的母線上分別裝置電容器組，但是相對于第一種補償方式，這種補償方式的補償區域會減小;第三種是將電容器組安裝在負載設備鄰近處的就進補償方法。但是，這種補償方案由于電容器分散安裝，雖然提高了功率因數，但是會導致增加后期維護的工作量。

3 諧波抑制關鍵技術分析

3.1 無源濾波器

無源濾波器?通常是采用電容器、電抗器和電阻按功能要求組合而成。即在諧波源附近或公共電網節點裝設單調諧濾波器?由L，C，R元件構成諧振回路?當LC回路的諧振頻率和某一高次諧波電流頻率相同時?即可阻止該次諧波流入電網?相當于吸收諧波電流?同時還可以進行無功功率補償。由于具有投資少、效率高、結構簡單、運行可靠及維護方便等優點?無源濾波器是目前采用的抑制諧波及無功補償的主要手段。但無源濾波器存在著許多缺點：（1）濾波易受系統參數的影響;（2）對某些次諧波有放大的可能;（3）耗費多、體積大等。因而隨著電力電子技術的不斷發展?人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器。

3.2 利用有源電力濾波器

有源電力濾波器具有較快的響應速度與高度可控性，一方面能夠對各次濾波起到補償作用，另一方面能夠對電壓閃變起到抑制作用，對無功電流予以補償，且體積與質量較小、便于攜帶。有源電力濾波器自適應能力較強，能夠對補償變化中的諧波進行自動跟蹤及補償，對于頻率及幅值不斷變化中的諧波也能夠進行補償，且無需較大的元件，響應速度快，不會受到電網阻抗的影響，能夠避免電網阻抗的諧振風險，對串并聯諧振現象起到抑制作用。除此之外，在有源電力濾波器作用下，采用一臺裝置便能夠實現對多次諧波電流以及非整數倍次諧波電流的同時補償，在補償期間還可以選擇集中補償或單獨補償，效率高。但該抑制方式也存在一定的不足，經過改進及元件的增加，其結構較為復雜，成本有所增加。

4 無功補償關鍵技術分析

4.1 靜止無功發生器

在對靜止無功發生器展開運用過程中，會通過對高頻率、可關斷電力電子器件的使用，實施自換相橋式電路建設。完成電路構建后，會將設備并聯到電網中，能夠實現對電路交流側輸出電壓的有效控制，保證電壓幅值以及相位調節質量，能夠達到對交流側電流實施高效率控制的效果。設備會通過對無功電流的科學吸收，或釋放出電網需要電流的方式，對電壓展開動態化控制，實施動態無功補償。設備主要包含外圍電路以及控制器兩部分內容，其中，以控制器運用最為關鍵。在實施無功補償過程中，設備會通過對電網側電流以及電壓相關數據的收集，通過計算獲得觸發IGBI數值，展開過流保護以及過壓保護等處理措施。

4.2 同步調相機

早期的無功功率補償裝置主要為同步調相機?是傳統的無功補償設備?它是專門用來產生無功功率的同步電機?在過勵磁或欠勵磁的不同情況下?分別發出不同大小的容性或感性無功功率。同步調相機多為高壓側集中補償?一般裝于電力系統的樞紐變電站中?以減少因傳輸無功功率引起的損耗和電壓降。同步調相機一般運行在過勵磁狀態?向系統補償容性無功功率?勵磁電流較大?損耗比較大?發熱嚴重。而且同步調相機是旋轉設備?噪聲大?維護復雜費用高?且反應速度慢?所以難以滿足快速動態補償的要求。目前已逐漸退出無功補償領域?僅在某些高壓場合還在應用。

5 結束語

綜上所述，為降低諧波與無功電流對電網供電所產生的影響，電力企業還需要進一步加強對無功以及諧波控制方式的研究力度，并在掌握基礎消除原理的基礎上，按照電網供電具體情況，對有源濾波器展開科學的運用，科學展開諧波抑制操作，實現高水平無功補償處理，進而達到最佳電網供電效果，做好電網供電不穩定因素控制。

參考文獻

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