動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償基礎(chǔ)知識(shí)

動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償基礎(chǔ)知識(shí)編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償基礎(chǔ)知識(shí)什么叫無(wú)功電源能量與感性負(fù)載線圈中磁場(chǎng)能量或容性負(fù)載電容中的電場(chǎng)能量之間進(jìn)行著可逆的能量交換而占有的電網(wǎng)容量叫無(wú)功，無(wú)功功率表達(dá)式如下：式中無(wú)功量的單位為Var（乏），線電壓的單位為V（伏），視在電流I單位為A（安）。無(wú)功及分類(lèi)感性無(wú)功：電流矢量滯后電壓矢量90度，如：電動(dòng)機(jī)、變壓器線圈、晶閘管變流設(shè)備等；2、容性無(wú)功：電流矢量超前電壓矢量90度，如：電容器、電纜輸配電線路、電力電子超前控制設(shè)備等；3、基波無(wú)功：與電源頻率相等的無(wú)功；4、諧波無(wú)功：與電源頻率不相等的無(wú)功。三、什么是無(wú)功補(bǔ)償1、無(wú)功補(bǔ)償：指根據(jù)電網(wǎng)中的無(wú)功類(lèi)型，人為地補(bǔ)償容性無(wú)功或感性無(wú)功來(lái)抵消線路中的無(wú)功功率。2、無(wú)功功率有那些危害：——無(wú)功功率不做功，但占用電網(wǎng)容量和導(dǎo)線截面積，造成線路壓降增大，使供配電設(shè)備過(guò)載，諧波無(wú)功使電網(wǎng)受到污染，甚至?xí)痣娋W(wǎng)振蕩顛覆。什么是動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償1、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 根據(jù)電網(wǎng)中動(dòng)態(tài)變化的無(wú)功量實(shí)時(shí)快速地進(jìn)行補(bǔ)償。2、為什么要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償——是為了減小供配電線路中往復(fù)交換的無(wú)功功率，提高供配電線路的利用率。五、進(jìn)行就地動(dòng)補(bǔ)的意義是什么——是能將用電設(shè)備至發(fā)電廠全程供配電設(shè)備、線路、都得到補(bǔ)償，降損節(jié)能效果顯著，特別是低壓線路及變壓器的損耗大幅度降低，企業(yè)和用戶直接受益。就地動(dòng)補(bǔ)的有功節(jié)能是什么——減小供配電設(shè)備線路損耗，變壓器損耗等一切無(wú)功電流引起的發(fā)熱功率。這部分損耗功率Ps可由下式表達(dá)：Ps=i2rΣ式中i為視在電流，rΣ為供配電設(shè)備線路電阻和。使用就地動(dòng)補(bǔ)后線路損耗的節(jié)能比——補(bǔ)償后視在電流的平方與補(bǔ)償前視在電流的平方之比。即：I22rΣ：I12rΣ式中I1為補(bǔ)償前視在電流，I2為補(bǔ)償后視在電流，rΣ為供配電設(shè)備線路電阻之和動(dòng)補(bǔ)與靜補(bǔ)的主要區(qū)別及優(yōu)點(diǎn)——靜補(bǔ)投切速度慢，不適合負(fù)載變化頻繁的場(chǎng)合，容易產(chǎn)生欠補(bǔ)或者過(guò)補(bǔ)償，造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)，損壞用電設(shè)備；并且有觸點(diǎn)投切設(shè)備壽命短，噪聲大，維護(hù)量大，影響電容器使用壽命?！?jiǎng)友a(bǔ)可對(duì)任何負(fù)載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)快速補(bǔ)償，并有穩(wěn)定電網(wǎng)電壓功能，提高電網(wǎng)質(zhì)量，無(wú)觸點(diǎn)零電流投切技術(shù)增加了電容器使用壽命，同時(shí)具備治理諧波的功能。什么是諧波1、諧波——指電網(wǎng)中非基波（50Hz中國(guó)）的其他頻率的電流或電壓，如高次諧波，諧波亦屬于無(wú)功類(lèi)別。2、諧波的危害——諧波是供配電系統(tǒng)中的公害，可造成供配電線路，用電設(shè)備發(fā)熱，產(chǎn)生趨膚效應(yīng)，使電氣設(shè)備、電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振蕩。干擾無(wú)線電設(shè)備不能正常運(yùn)行。電網(wǎng)中諧波量過(guò)大，可引起電網(wǎng)振蕩，造成電網(wǎng)顛覆的嚴(yán)重事故。高次諧波1、三相六脈波整流電路有哪些高次諧波——三相整流設(shè)備含有5、7、11、13等次（6n±1）的高次諧波，含量為基波的1/5，1/7，1/11，1/13…1/（6n±1）高次諧波含量為：即2、六相十二脈波整流電路有哪些高次諧波——六相十二脈波整流電路含有：11、13、23、25…（12n±1）次高次諧波，高次諧波電流含量是：即十一、TFC系列動(dòng)補(bǔ)的主要特點(diǎn)1、用于低壓電網(wǎng)，靠近負(fù)載，采用TFC（晶閘管開(kāi)關(guān)濾波器）動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)，晶閘管以10ms速度直接將濾波器投入電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了低成本、高效益。2、采用計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制技術(shù)，對(duì)三相對(duì)稱(chēng)或非對(duì)稱(chēng)供配電線路中的無(wú)功功率進(jìn)行實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，使功率因數(shù)始終保持在以上。在電網(wǎng)電壓高低不同時(shí)采用不同的補(bǔ)償算法以確保不發(fā)生欠補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償。過(guò)補(bǔ)償會(huì)引起電網(wǎng)電壓升高。3、本技術(shù)可以抵銷(xiāo)三相非對(duì)稱(chēng)負(fù)載引起的零序電流和負(fù)序電流，補(bǔ)償后，三相非對(duì)稱(chēng)負(fù)載和本裝置對(duì)電網(wǎng)等效于三相對(duì)稱(chēng)負(fù)載。4、本裝置的微機(jī)故障自診斷系統(tǒng)可以對(duì)多種故障進(jìn)行處理，如過(guò)電流、過(guò)電壓、電源缺相和相序錯(cuò)等，容錯(cuò)運(yùn)行技術(shù)的應(yīng)用，提高了補(bǔ)償裝置在無(wú)人值守下的運(yùn)行可靠性。5、本裝置的投切時(shí)間為10ms，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)30ms。濾波器投入電網(wǎng)和退出電網(wǎng)均在電流過(guò)零點(diǎn)，入網(wǎng)電流為正弦，確保二進(jìn)制編碼碼投切方式對(duì)電網(wǎng)不產(chǎn)生沖擊電流，保證晶閘管安全工作，延長(zhǎng)補(bǔ)償電容器運(yùn)行壽命。十二、TFC系列動(dòng)補(bǔ)治理諧波的指標(biāo)1、治理五次諧波量50%以上；2、非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，可以對(duì)各次諧波進(jìn)行治理，達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。3、適用場(chǎng)合 ——適用于如：冶金、化工、船舶，造紙等工礦企業(yè)，及居民生活小區(qū)，商業(yè)區(qū)域。TFC系列動(dòng)補(bǔ)補(bǔ)償量計(jì)算公式——補(bǔ)償前和補(bǔ)償后負(fù)載容量不變的情況下：變壓器容量為S，補(bǔ)償前功率因數(shù)為cosφ1，補(bǔ)償后功率因數(shù)要求提高到cosφ2，那么補(bǔ)償容量為

——補(bǔ)償前和補(bǔ)償后滿負(fù)載容量的情況下：變壓器容量為S，補(bǔ)償前功率因數(shù)為cosφ1，補(bǔ)償后功率因數(shù)要求提高到cosφ2那么補(bǔ)償容量為計(jì)算方法1、無(wú)功功率的計(jì)算方法式中為視在功率，為功率因數(shù)角。2、線路損耗的計(jì)算公式 PS=I2rΣ式中I為視在電流rΣ為供配電設(shè)備線路內(nèi)阻和。3、變壓器的損耗的計(jì)算公式 PB=rBI2式中I為視在電流，rB為變壓器內(nèi)阻。諧振頻率的計(jì)算公式5、變壓器阻抗的計(jì)算公式式中n為諧波次數(shù)，ω0為電網(wǎng)角頻率，LB為變壓器漏感，U2為變壓器二次線電壓，UK為變壓器阻抗壓降比，S為變壓器容量。6、濾波器阻抗的計(jì)算公式式中n為諧波次數(shù)，δ為感性無(wú)功于容性無(wú)功容量之比，ω0為電網(wǎng)角頻率。計(jì)算補(bǔ)償電容的容量1、如何計(jì)算安裝TP-TFC動(dòng)補(bǔ)裝置后的增容容量2、如何計(jì)算安裝TP-TFC動(dòng)補(bǔ)裝置后的節(jié)電量例：某配電的一臺(tái)1000KVA/400V的變壓器，當(dāng)前變壓器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)cos =，現(xiàn)在需要安裝TP-TFC動(dòng)補(bǔ)裝置，要求將功率因數(shù)提高到那么補(bǔ)償裝 置的容量值多大在負(fù)荷不變的前提下安裝TP-TFC，動(dòng)補(bǔ)裝置后的增容量為多 少若電網(wǎng)傳輸及負(fù)載壓降按5%計(jì)算，其每小時(shí)的節(jié)電量為多少解：補(bǔ)償裝置容量=安裝TP-TFC動(dòng)補(bǔ)裝置前的視在電流=安裝TP-TFC動(dòng)補(bǔ)裝置前的有功電流=安裝TP-TFC動(dòng)補(bǔ)裝置后視在電流降低=安裝TP-TFC動(dòng)補(bǔ)裝置后的增容量=增容比= 每小時(shí)的節(jié)電量(度)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的功能1、補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的基波無(wú)功功率2、抑制和濾除負(fù)載產(chǎn)生的諧波無(wú)功功率3、穩(wěn)定電源電壓4、解決三相不平衡負(fù)載的平衡化問(wèn)題詳解：1、補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的基波無(wú)功功率

①、感應(yīng)異步交流電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)：cos=~②、在中、輕載運(yùn)行時(shí)，cos=~③、在起、制動(dòng)過(guò)程中，cos=~例：北京造紙廠打漿機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率為180KW，軟起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電流達(dá)到1500A，而采用動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置后，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為400A，并且網(wǎng)壓跌落由ΔU=60V下降為ΔU=3V④、變流裝置（SCR）的功率因數(shù)：cosΦ≈cosαα為整流角⑤、當(dāng)αmax=300時(shí)，功率因數(shù)：cosΦ≈cosα=Q=50%S⑥、當(dāng)α=600時(shí)，功率因數(shù)：cosΦ≈cosα=Q=87%S⑦、當(dāng)起動(dòng)或低速咬鋼時(shí)，α≈800，功率因數(shù):cosΦ≈cosα=；Q=98%S例：在軋鋼車(chē)間使用變流裝置，采用動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置（）后，在整個(gè)軋鋼過(guò)程中，功率因數(shù)始終保持在以上。抑制和濾除負(fù)載產(chǎn)生的諧波無(wú)功功率①、諧波無(wú)功功率主要由非線性負(fù)載產(chǎn)生A、變流裝置（SCR）產(chǎn)生諧波無(wú)功，理論證明：三相全控橋整流逆變裝置，六只晶閘管對(duì)稱(chēng)觸發(fā)時(shí)產(chǎn)生6N±1次諧波，幅值為B、十二相變流裝置產(chǎn)生12N±1次諧波，幅值為變流器采用多重化技術(shù)。變流器是電力系統(tǒng)的主要諧波源。采用多重化、多電平控制是減小變流器諧波的有效方法。眾所周知，對(duì)三相橋式整流電路理論上所產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)為N=6K±1，K=1、2、3、……。存在5、7、11、13……次諧波，若采用12相、24相、36相等多相整流的多重化結(jié)構(gòu)。將整流變壓器二次側(cè)繞阻構(gòu)成星、角接線，使相位差30°、15°……，可使高次諧波含量大大減小。C、諧波次數(shù)N=PK±1，P為整流相數(shù)，K=1、2、3、……?！び捎冶砜梢?jiàn)，增加變流器的相數(shù)可有效地消除低次諧波，整流相數(shù)越多，所產(chǎn)生的諧波分量越少。目前在軋鋼機(jī)和電冶金、電解整流電源工程中多數(shù)采用12相、24相整流技術(shù)，對(duì)特大容量的也采用36相、48相整流?！ぁび捎冶砜梢?jiàn)，增加變流器的相數(shù)可有效地消除低次諧波，整流相數(shù)越多，所產(chǎn)生的諧波分量越少。目前在軋鋼機(jī)和電冶金、電解整流電源工程中多數(shù)采用12相、24相整流技術(shù)，對(duì)特大容量的也采用36相、48相整流?！そ涣麟娀t非對(duì)稱(chēng)產(chǎn)生偶次諧波。整流相數(shù)整流相數(shù)注入電網(wǎng)的諧波次數(shù)65、7、11、13、17、19、23、25……1211、13、23、25、35……2423、25……3635、37……3、穩(wěn)定電源電壓4、解決三相不平衡負(fù)載的平衡化問(wèn)題A、根據(jù)不平衡三相負(fù)載理論：三相負(fù)載電流由三相平衡的正序電流和三相不平衡的負(fù)序電流及零序電流組成。（無(wú)零線的系統(tǒng)無(wú)零序電流）B、如果系統(tǒng)無(wú)零序電流，通常將解決三相不平衡負(fù)載的平衡化問(wèn)題歸結(jié)為消除三相不平衡負(fù)載的負(fù)序電流。C、理論證明：三相負(fù)載電流Ia、Ib、Ic中如果沒(méi)有無(wú)功電流，并且零序電流為零，負(fù)序電流必然為零，即三相電流對(duì)稱(chēng)。那么三相不平衡負(fù)載的平衡化問(wèn)題就轉(zhuǎn)為各相無(wú)功電流的補(bǔ)償問(wèn)題。D、無(wú)功功率補(bǔ)償裝置具由從變壓器輸出由功電流小的相抽取一定的由功電流，送到有功電流大的相上去的作用，使變壓器輸出個(gè)各相對(duì)負(fù)載只輸送有功電流，其幅值為原負(fù)載總有功電流的三分之一。E、例如；玻璃行業(yè)、晶體制造、三相供電單相使用等都是三相不平衡負(fù)載，都可以選取無(wú)功功率補(bǔ)償裝置解決平衡化問(wèn)題。（舉例，成都二零八廠負(fù)載嚴(yán)重非對(duì)稱(chēng)）動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x1、降低供配電系統(tǒng)的損耗2、提高供配電系統(tǒng)的利用率（增容）3、穩(wěn)定供配電系統(tǒng)的網(wǎng)壓4、動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償可以降低諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)的破壞作用詳解：降低供配電系統(tǒng)的損耗——供配電系統(tǒng)的損耗于供配電系統(tǒng)通過(guò)的總電流的平方成正比，系統(tǒng)總電流下降到，損耗將下降50%。例：一臺(tái)315KVA的供電變壓器，高峰負(fù)荷時(shí)，電流達(dá)到額定值，功率因數(shù)cos1=，如果通過(guò)無(wú)功功率補(bǔ)償將功率因數(shù)提高到cos2=問(wèn)：A、改善功率因數(shù)以后，電能損耗下降的百分?jǐn)?shù)為多少B、挖掘除變壓器容量潛力S為多少C、變壓器及線路每年減少損失為多少解：A、將功率因數(shù)cos1提高到cos2，那么最大電流將由I1下降到I2，因?yàn)樨?fù)荷有功功率不變；損耗于電流平方成正比，故其下降值為：即I2=I1× B、因?yàn)樨?fù)荷有功功率不變∴S1·cos1=S2·cos2即S2=S1△S=S1-S2=315=78（KVA）C、變壓器額定輸出時(shí)，自身?yè)p耗在3%~5%左右，那么變壓器每年減少損耗為；365×24×315×4%×%=47848（）根據(jù)華北電管局統(tǒng)計(jì)資料，線損耗一般為5%，那么線路每年減少損耗為：365×24×315×%×%=41867（）注：動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的有功節(jié)能只是降低了補(bǔ)償點(diǎn)至發(fā)電機(jī)之間的供配電的損耗。所以高壓網(wǎng)側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償不能減少低壓閥側(cè)的損耗，亦不能使低壓供電變壓器的利用率提高，根據(jù)最佳補(bǔ)償理論，就地動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償節(jié)能效果最為顯著。提高供配電系統(tǒng)的利用率（增容）①、由于供配電系統(tǒng)中無(wú)功功率的存在，使得功配電系統(tǒng)利用率下降至cosφ；當(dāng)功配電系統(tǒng)功率因數(shù)從cos1提高到cos2時(shí)，供配電系統(tǒng)的增容率=例1：某亦供電系統(tǒng)通過(guò)無(wú)功功率補(bǔ)償將功率因數(shù)由cos1=提高到cos2=；那么增容率==%例2：某一獨(dú)立的供配電變流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)功率因數(shù)最低為cos1=，通過(guò)動(dòng)態(tài)無(wú)功 功率補(bǔ)償將功率因數(shù)提高到cos2= 那么動(dòng)態(tài)增容率==350%由此可見(jiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男Ч浅ｏ@著。3、穩(wěn)定供配電系統(tǒng)的網(wǎng)壓供配電系統(tǒng)的電壓下降是由于系統(tǒng)內(nèi)阻抗上的壓降造成的。供配電系統(tǒng)內(nèi)阻抗一般可以認(rèn)為是變壓器漏抗和系統(tǒng)阻抗組成，變壓器漏抗一般大于系統(tǒng)阻抗，低壓遠(yuǎn)距離供配電系統(tǒng)反之。=+△ ：系統(tǒng)開(kāi)路電壓：系統(tǒng)運(yùn)行電壓△：系統(tǒng)電壓降 ：系統(tǒng)視在電流 分析1：負(fù)載為純阻抗時(shí),變壓器最大輸出電壓：U= 其中：當(dāng)變壓器輸出為額定電流時(shí)，UK=結(jié)論：負(fù)載為純阻性時(shí)，變壓器輸出電網(wǎng)U比變壓器開(kāi)路電壓E有所降落， 但是很小。分析2：負(fù)載為純感性時(shí)，變壓器最大輸出網(wǎng)壓：U=E-△U結(jié)論：負(fù)載為純感性時(shí)，變壓器輸出電壓U比變壓器開(kāi)路電壓E有所降落，最大電壓降落△U=分析3：負(fù)載為純?nèi)菪詴r(shí)，變壓器最大輸出網(wǎng)壓：U=E+△U結(jié)論：負(fù)載為純?nèi)菪詴r(shí)，變壓器輸出電壓U比變壓器開(kāi)路電壓E有所升高，最大電壓升高△U=穩(wěn)定網(wǎng)壓的方法：提高功率因數(shù)，減少視在電流。改變△U的方向使系統(tǒng)程容性。綜上所述：動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償可以通過(guò)對(duì)無(wú)功的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)供配電系統(tǒng) 網(wǎng)壓幅值的控制，例如電弧的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率的補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償可以降低諧波電流對(duì)供電系統(tǒng)的破壞作用①、工業(yè)電網(wǎng)向非線性負(fù)載供電，不僅可以產(chǎn)生基波無(wú)功電流，還產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率的整倍數(shù)的諧波無(wú)功電流。諧波電流的危害有以下幾個(gè)方面：②、諧波電流在變壓器磁路中產(chǎn)生附加高頻渦流鐵損，使變壓器過(guò)熱，降低了變壓器的功率。③、諧波電流趨膚效應(yīng)是導(dǎo)線等效截面變小，增加線路損耗。④、諧波電流使供電電壓產(chǎn)生畸形，影響電網(wǎng)上其他各種電器設(shè)備的正常工作，導(dǎo)致自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，儀表計(jì)量不準(zhǔn)確。⑤、諧波電流對(duì)臨近通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。⑥、諧波電流通過(guò)一般補(bǔ)償電容器產(chǎn)生諧波放大，造成點(diǎn)容器使用壽命縮短，甚至損壞。⑦、諧波電流會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，造成嚴(yán)重事故。十八、諧波的危害諧波對(duì)電力網(wǎng)的污染日益嚴(yán)重，其產(chǎn)生的主要危害有：1、大大增加了電力網(wǎng)中發(fā)生諧振的可能，從而造成很高的過(guò)電流或過(guò)電壓而引發(fā)事故的危險(xiǎn)性。2、增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率。3、使電氣設(shè)備（如旋轉(zhuǎn)電機(jī)、電容器、變壓器等）運(yùn)行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命。4、變壓器降容 三相六脈波40% 六相十二脈波：24%5、使繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不正?；蛘卟荒苷＿\(yùn)動(dòng)或操作。6、使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表不能正確指示或計(jì)量。7、干擾通信系統(tǒng)，降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，破壞信號(hào)的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備。隨著電力電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，我國(guó)的工礦企業(yè)中大量的使用以晶閘管為主要開(kāi)關(guān)器件的整流及變頻設(shè)備，這些設(shè)備都是產(chǎn)生大量諧波的發(fā)源地。我們?cè)谠S多工礦企業(yè)中，經(jīng)常遇到這樣的情況，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置（電容器直接補(bǔ)償）投入后，供電設(shè)備中的電器件（包括變壓器、電抗器、電容器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器）經(jīng)常損壞，這就是諧波電流被電容器直接補(bǔ)償引起的諧波放大后而造成的。十九、電容直接補(bǔ)償引起的諧波放大現(xiàn)象隨著電力電子技術(shù)的飛躍發(fā)展，我國(guó)的工礦企業(yè)中大量的使用以晶閘管為主要開(kāi)關(guān)器件的整流及變頻設(shè)備，這些設(shè)備都是產(chǎn)生大量諧波的發(fā)源地。我們?cè)谠S多工礦企業(yè)中，經(jīng)常遇到這樣的情況，無(wú)功功率補(bǔ)償裝置（電容器直接補(bǔ)償）投入后，供電設(shè)備中的電器件（包括變壓器、電抗器、電容器、自動(dòng)開(kāi)關(guān)、接觸器、繼電器）經(jīng)常損壞，這就是諧波電流被電容器直接補(bǔ)償引起的諧波放大后而造成的。當(dāng)＞或＞時(shí)，均稱(chēng)為n諧波電流大。其中：—n次諧波源電流 —n次諧波流入變壓器的電流 —n次諧波流入補(bǔ)償電容器的電流二十、電容直接補(bǔ)償引起的諧波放大現(xiàn)象時(shí)如何產(chǎn)生的呢1、當(dāng)負(fù)載中存在n次諧波電流In時(shí)，補(bǔ)償電容器所在電網(wǎng)上級(jí)變壓器流入諧波電流Ibn，補(bǔ)償電容器所流入諧波電流Icn，下面使它們的表達(dá)式：Ibn= （1） Icn=（2）n——諧波次數(shù) UK——上級(jí)變壓器短路電壓比λC——電容器靜補(bǔ)電力與上級(jí)變壓器額定電流比公式（1）和（2）表明當(dāng)Ibn和Icn大于負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流In時(shí)，所造成的諧波放大現(xiàn)象是由于分母的絕對(duì)值小于1導(dǎo)致的。當(dāng)公式（1）和（2）的分母等于0時(shí)，對(duì)應(yīng)電容器和變壓器漏抗并聯(lián)諧振，即：λC=（3）這時(shí)諧波放大倍數(shù)相當(dāng)大（理論上無(wú)窮大），實(shí)際上變壓器和電容器流入的諧波電流時(shí)負(fù)載諧波電流的10~100倍，甚至引起電網(wǎng)諧振顛覆。例如對(duì)5次諧波，當(dāng)=,C=67%時(shí)，即產(chǎn)生5次并聯(lián)諧振。再例如對(duì)7次諧波，當(dāng)=,C=34%時(shí)，即產(chǎn)生7次并聯(lián)諧振。諧波放大時(shí)，大量的諧波電流在電網(wǎng)與補(bǔ)償電容之間往復(fù)交換，使包括變壓器放大是動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)中要考慮的首要問(wèn)題諧波對(duì)并聯(lián)電容器的危害。電網(wǎng)諧波與并聯(lián)電容器的運(yùn)行有較大的關(guān)系，因?yàn)殡娙萜骺赡苁闺娋W(wǎng)中的諧波電流放大，有時(shí)甚至在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧振，使電器設(shè)備受到嚴(yán)重?fù)p壞，破壞電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在供電系統(tǒng)中作為無(wú)功補(bǔ)償用的并聯(lián)電容器，對(duì)于某次諧波若與呈感性的系統(tǒng)電抗發(fā)生并聯(lián)諧振，則可能出現(xiàn)過(guò)電壓而造成危害。過(guò)大的諧波電流可能使電容器壽命縮短、鼓肚、熔絲群爆甚至燒損。電壓波形發(fā)生畸變，就意味著它的波形變成非正弦波，由于這種非正弦波是周期性的，所以可用數(shù)學(xué)分析方法的傅立葉級(jí)數(shù)表達(dá)式將它分解為基波和各種倍數(shù)頻率的高次諧波通常對(duì)配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，對(duì)諧波進(jìn)行抑制是很必要的，實(shí)際中應(yīng)用的方法主要有兩種：⑴使用串聯(lián)電抗的無(wú)功補(bǔ)償電容組。相當(dāng)于再電容旁邊串聯(lián)一個(gè)電抗，從而消除由于電路成容性而帶來(lái)的諧波震蕩。二十一、諧波治理使用設(shè)計(jì)的電力有源濾波器，濾除高次諧波。1、使用串聯(lián)電抗的無(wú)功補(bǔ)償電容組來(lái)濾除諧波串聯(lián)電抗器是抑制諧波電流放大的有效措施，其參數(shù)應(yīng)根據(jù)實(shí)際存在諧波進(jìn)行選擇。并聯(lián)電容器之所以能夠引起諧波放大，是因?yàn)殡娙萜骰芈吩谥C波頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)出容性，若在電容器回路中串接電抗器，通過(guò)選擇電抗值使電容器回路在最低次諧波頻率下呈現(xiàn)出感性，就可消除諧波放大。為此，串聯(lián)電抗器的電抗值應(yīng)滿足，即。目前，國(guó)內(nèi)并聯(lián)電容器配置的電抗器的電抗率主要有以下4種類(lèi)型：小于%、%、6%和12%。配置小于%電抗率的電抗器的主要目的是限制電容器的合閘涌流；當(dāng)采用基波感抗為容抗的%或6%的串聯(lián)電抗器時(shí)，可抑制5次以上的諧波電流；當(dāng)采用基波感抗為容抗的12%的串聯(lián)電抗器時(shí)，可抑制3次以上的諧波電流。配電網(wǎng)一般考慮3、5次諧波，因此配電網(wǎng)大多采用串聯(lián)4～6％電抗器的電容器組。二十二、L-C濾波器補(bǔ)償，使濾波器對(duì)諧波呈感性1、綜上所述，作為諧波源負(fù)載的補(bǔ)償裝置對(duì)諧波呈容性時(shí)必然引起諧波放大，必須用。這是我公司生產(chǎn)TP-TFC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置與市場(chǎng)上其他補(bǔ)償裝置的根本區(qū)別。L-C濾波器的諧振頻率為，當(dāng)電網(wǎng)頻率時(shí)，濾波器呈容性，用于補(bǔ)償負(fù)載感性無(wú)功功率。對(duì)頻率為的諧波有以下兩種情況：3、當(dāng)f<fn時(shí)，濾波器呈容性，如果電網(wǎng)上并聯(lián)對(duì)諧波呈感抗的濾波器，由于變壓器漏抗的存在，概率波器對(duì)頻率為f的諧波呈放大作用。4、當(dāng)時(shí)，濾波器呈感性，概率波器對(duì)頻率為f的諧波器濾波作用。濾波效果取決于f和fn的接近程度，如果f=fn濾波器呈很小的阻抗，幾乎所有的諧波量都被濾波器吸收，而不流入電網(wǎng)。二十三、濾波器的設(shè)計(jì)思想選擇濾波諧振頻率fn，fn接近要濾除的諧波頻率，雖然濾波效果好，但是由于諧波大量進(jìn)入補(bǔ)償裝置，將大大提高補(bǔ)償裝置的成本。選擇諧振頻率fn一般要根據(jù)用戶對(duì)諧波濾出的要求，解決好濾除濾與成本的矛盾。當(dāng)諧振頻率fn確定出來(lái)后，根據(jù)公式，即L和C的乘積一定。大量的設(shè)計(jì)選用C大L小的原則其好處是電容器較電感器價(jià)格便宜，同時(shí)，提供較大的基波容性無(wú)功功率。但是，在一些基波無(wú)功功率很小，諧波較大的場(chǎng)合，就需要C小L大的，這樣當(dāng)濾波器投入后，在濾除諧波的同時(shí)不會(huì)出現(xiàn)基波無(wú)功功率過(guò)補(bǔ)的現(xiàn)象。二十四、工業(yè)生產(chǎn)中集中典型的非線性負(fù)載的諧波抑制方案1、可控硅整流器帶感性負(fù)載2、二極管整流器帶容性負(fù)載3、交流電弧爐負(fù)載詳解：1、可控硅整流器帶感性負(fù)載例：直流調(diào)速系統(tǒng)；交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)；直流電弧爐等。其特點(diǎn)是5次諧波量的20%；7次諧波量約占14%；11次諧波量約占9%；13次諧波量約占8%。對(duì)諧波濾除率要求不嚴(yán)格的場(chǎng)合可選用我公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。標(biāo)準(zhǔn)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置內(nèi)部由若干路按8421比例配置的諧波濾波器，每路濾波對(duì)5次及5次以上諧波均呈感性，因而不會(huì)產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象。對(duì)諧波的電抗值隨投入的基波無(wú)功量的增大而減小，使濾波效果變好。換句話說(shuō)，單位電容器流入的諧波量大量基本一定，投入的電容器越多，濾波的效果越好。這種標(biāo)準(zhǔn)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置可以不用事先測(cè)量負(fù)載諧波電流實(shí)際值。對(duì)諧波濾除率按國(guó)標(biāo)要求的場(chǎng)合，就要設(shè)計(jì)對(duì)諧波接近諧振的各次濾波器。這種濾波器投入電網(wǎng)可以吸收負(fù)載95%以上的諧波電流。因此必須根據(jù)用戶提供的最大可能的諧波電流值選擇電容器及電抗器的電壓及電流參數(shù)，所以屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)二極管整流器帶容性負(fù)載典型的是電壓變頻器。其特點(diǎn)是，只包括5次及5次以上的諧波。并且隨進(jìn)線電抗大小不同，各次諧波比重也不同，各次諧波比重也不同，但是，高頻諧波含量往往超過(guò)可控硅整流器帶感性負(fù)載的情況。這類(lèi)負(fù)載的另一個(gè)特點(diǎn)是功率因數(shù)在以上，基本不需要補(bǔ)償。當(dāng)變壓器所接觸這類(lèi)負(fù)載外還有較大的基波無(wú)功功率負(fù)載時(shí)，可以采用上述的補(bǔ)償方案，在補(bǔ)償基波無(wú)功功率的同時(shí)，綠除諧波電流。如果變壓器只接這類(lèi)負(fù)載，就要設(shè)計(jì)專(zhuān)用的濾波裝置，它能吸收較大的諧波電流，而輸出基波容性無(wú)功電流較小，不會(huì)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象。這種濾波器由于C小L大，因而成本較高。交流電弧爐負(fù)載其特點(diǎn)是2次、3次、4次、5次及6次諧波電流含量較大，為避免諧波放大，2次、3次、4次、5次、繼6次諧波器幾乎工作在諧波狀態(tài)，并且要按客戶提供的實(shí)際諧波情況設(shè)計(jì)個(gè)次諧波濾波器，屬于非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。二十五、動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕驹?、系統(tǒng)中基波感性無(wú)功的去除2、系統(tǒng)中諧波感性無(wú)功的去除3、三相不平衡負(fù)載平衡化詳解：利用同等電壓的感性電流與容性電流方向相反進(jìn)行抵消。

如果實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償，系統(tǒng)無(wú)功電流等于零。

即：

其中：

I利用同等電壓的感性電流與容性電流方向相反進(jìn)行抵消。

如果實(shí)現(xiàn)全補(bǔ)償，系統(tǒng)無(wú)功電流等于零。

即：

其中：

Ic——容性補(bǔ)償電流

Iz——負(fù)載電流

cosφ——功率因數(shù)工程方案兩大類(lèi)①①、TSC方案，對(duì)感性負(fù)載系統(tǒng)配置可補(bǔ)償電容器，使總電流中無(wú)功電流等于零。

通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容器,使補(bǔ)償容性電

流為：

②、TCR方案，對(duì)感性負(fù)載系統(tǒng)配置固定補(bǔ)償電容器，使系統(tǒng)呈容性，再配置可調(diào)補(bǔ)償電抗器，使總電流中無(wú)功電流等于零。

通過(guò)調(diào)節(jié)補(bǔ)償電抗器，

使補(bǔ)償容性電流為：

2、系統(tǒng)中諧波感性無(wú)功的去除

例如：5次諧波濾波器，LC諧振頻率低于250Hz為236Hz,此時(shí)LC阻抗Z對(duì)250Hz呈微感性，而對(duì)50Hz呈容性，諧波濾波原理實(shí)際上變?yōu)榉至髟恚凑辗至鞴降弥寒?dāng)Z=Zb時(shí)諧波電流50%流入電網(wǎng)，其余50%流入LC濾波器支路，當(dāng)Z=25%Zb時(shí)，諧波電流20%流入電網(wǎng)。注意：流入電網(wǎng)的諧波電流與流入LC濾波器的諧波電流之和等于負(fù)載諧波電流，不產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象。如果諧波濾波器的諧振點(diǎn)為270Hz,對(duì)5次諧波呈容性，那么將出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。電網(wǎng)諧波電流等于負(fù)載諧波電流加上濾波器電流，所以工程上諧波濾波器的諧振點(diǎn)應(yīng)設(shè)計(jì)在低于所要濾除的諧波頻率。三相不平衡負(fù)載平衡化在無(wú)零序電流的情況下，可采用分相補(bǔ)償計(jì)算法，使各相無(wú)功電流為零。使三相系統(tǒng)平衡化。

在無(wú)零序電流的情況下，可采用分相補(bǔ)償計(jì)算法，使各相無(wú)功電流為零。使三相系統(tǒng)平衡化。

其中：電流I、Ibq、Icq分別為電流Iab、Ibc、Ica中的無(wú)功電流；Zab、Zbc、Zca為無(wú)功元件。

當(dāng)電流I為正值時(shí)，Zab為容性元件；反之，Zab為感性元件。

當(dāng)電流Ibc為正值時(shí)，Zbc為容性元件；反之，Zbc為感性元件。

當(dāng)電流Ica為正值時(shí)，Zca為容性元件；反之，Zca為感性元件。

有零序電流時(shí)，可采用加裝感性元器件的方法，進(jìn)行平衡化。（根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行非標(biāo)設(shè)計(jì)）二十六、工程方案的比較1、靜態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償電容柜2、高壓側(cè)RLC濾波器對(duì)基波呈容性過(guò)補(bǔ)，利用電抗器式高漏抗變壓器晶閘管調(diào)節(jié)SVC+TCR3、就地改變諧波治理補(bǔ)償方式TFC詳解：靜態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償電容柜優(yōu)點(diǎn)：造價(jià)低。缺點(diǎn)：a.不是合負(fù)載急劇變化的工況；b.對(duì)諧波電流產(chǎn)生放大作用，增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)c.電容器容易損壞。2、高壓側(cè)RLC濾波器對(duì)基波呈容性過(guò)補(bǔ)，利用電抗器式高漏抗變壓器晶閘管調(diào)節(jié)SVC+TCR優(yōu)點(diǎn)：a.調(diào)節(jié)電感，電流變化平滑；濾波器，濾波效果好；c.無(wú)功補(bǔ)償調(diào)節(jié)速度快。缺點(diǎn)：a.造價(jià)昂貴，不適合應(yīng)用在低壓系統(tǒng)；b.產(chǎn)生高次諧波，增加了諧波濾波器的負(fù)擔(dān)；c.不能解決低壓用戶負(fù)載非對(duì)稱(chēng)問(wèn)題；d.不能解決低壓用戶的增容問(wèn)題，將損節(jié)能不明顯；e.自身?yè)p耗大（５％～８％），有功換無(wú)功得不償失；f.系統(tǒng)諧波振蕩問(wèn)題（解決振蕩是國(guó)際上的難題，目前只有增加系統(tǒng)阻尼損耗；g.高壓閥塔造成及維護(hù)困難。就地改變諧波治理補(bǔ)償方式TFC優(yōu)點(diǎn)：a.快速投切技術(shù)，無(wú)電流沖擊，并且達(dá)到TCR同等補(bǔ)償速率；b.造價(jià)可與高壓TCR競(jìng)爭(zhēng)，低壓操作安全，維護(hù)容易；c.裝置不產(chǎn)生諧波，無(wú)射頻干擾；d.可以有效減少供配電系統(tǒng)損耗；e.可以解決低壓用戶的增容問(wèn)題；f.可以濾除低壓用戶諧波７０％以上，凈化電網(wǎng)（每路電容器配置濾波器）；g.定點(diǎn)投切，不會(huì)產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。缺點(diǎn)：濾波效果依賴無(wú)功補(bǔ)償量的大小，只有補(bǔ)償基波無(wú)功時(shí)才可同時(shí)濾除諧波，（在使用變流裝置的場(chǎng)合，只要有諧波無(wú)功，必然存在基波無(wú)功，二極管整流器作為非標(biāo)設(shè)計(jì)）原理說(shuō)明：TFC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波成套裝置，主要由監(jiān)控終端、開(kāi)關(guān)模塊、電容器、電抗器、斷路器、機(jī)柜等構(gòu)成，控制器采用前饋式監(jiān)測(cè)（三相平衡負(fù)荷，采集單相信號(hào)；三相不平衡負(fù)荷，采集三相信號(hào)），以負(fù)載的實(shí)時(shí)無(wú)功功率為投切物理量，應(yīng)用瞬時(shí)無(wú)功控制理論及網(wǎng)壓支持算法，在10ms內(nèi)完成信號(hào)數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、及控制輸出；投切開(kāi)關(guān)接到投切指令后，在小于10ms內(nèi)完成零電流投入，投切無(wú)涌流，對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊，并且在主電路和開(kāi)關(guān)中采取措施，對(duì)于主回路電容器有預(yù)充電的作用，避免了投切電容器的沖擊，使運(yùn)行更加穩(wěn)定、安全、可靠。為保證實(shí)時(shí)跟蹤投切，整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于30ms，可滿足快速變化負(fù)載的需要，實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)償。分類(lèi)：TFC系列動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波成套裝置，按功能可分為：標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧型、非標(biāo)濾波型，以下將分別簡(jiǎn)述其工作原理：標(biāo)準(zhǔn)調(diào)諧型：主要適用于含有少量諧波，負(fù)荷變化較快的系統(tǒng)中。一般情況下，在這種系統(tǒng)中，單純投切電容器組的無(wú)功補(bǔ)償裝置是不能直接使用的。危害有三：一為并聯(lián)電容器組對(duì)諧波的放大，電容器組與電網(wǎng)形成并聯(lián)諧振使諧波電流放大，以致于電壓及電流的畸變更為嚴(yán)重；二為諧波對(duì)并聯(lián)電容器的直接影響，諧波電流疊加在電容器的基波電容上，使電容器的電流有效值增大，溫升增大，會(huì)降低電容器的使用壽