电力电子技术下谐波和无功补偿技术在供电系统中的应用

仲文君

（武威职业学院，甘肃 武威 733000）

电力电子技术下谐波和无功补偿技术在供电系统中的应用

仲文君

（武威职业学院，甘肃 武威 733000）

电力系统中的谐波和无功问题不仅会降低电能质量，而且还会影响电力系统安全高效稳定运行。电力电子技术在电力系统发电、输电、配电环节的应用为无功和谐波问题带来了福音。伴随电力电子技术快速地发展，电力电子装置产生的谐波和无功问题将能得到很好地解决。

电力电子技术；谐波抑制和无功补偿；供电系统

1 电力电子技术用于解决无功和谐波问题

1.1 无功和谐波问题

电力系统中，无功功率不足将导致电网电压下降，无法满足电能使用质量。而且，无功功率得不到合理分配，也会导致线损增加，从而增加电力系统运行过程中的经济成本。

伴随电力电子技术的极速发展，大量非线性负载（如各种相控装置）投入使用，这些装置在工作时由于装置内网侧电压超前于电流的基波分量，造成巨大无功功率的耗费，使系统电流产生非线性的畸变，非线性负荷产生的谐波电流不仅会消耗部分无功功率，还会在系统中产生谐波电压，引起电网电压的畸变，导致电力系统中严重的谐波污染。目前，电力系统中的无功损耗和谐波污染问题越来越严重，不但降低了电能的使用质量，还威胁到整个电力系统安全有效地运行。

1.2 无功和谐波污染问题解决途径

早期的无功功率补偿的手段主要是并联电容器、同步调相机以及饱和电抗器（SR-Saturated Reactor）。随后，能够极好的调节无功功率输出性能的静止无功补偿器（SVC）问世，SVC不仅能够跟踪负荷并且快速变动，而且还能够连续平滑地改变无功功率的大小及方向。80年代至今，静止同步无补偿器STATCOM的出现引起各国的普遍关注，它不仅能够进行连续快速的调节，而且具有谐波较小、损耗较低、更广的运行范围以及高可靠性等优点。早期的谐波抑制手段主要是LC无源滤波器，然而由于无源滤波器设计困难、造价高等缺陷，其必将被效率高、动态补偿特性好的新型有源滤波器所取代。

由此可见，电力电子装置产生的无功和谐波问题的解决依赖于先进的电力电子技术的应用，电力电子技术与无功功率补偿和谐波抑制紧密联系密不可分。

2 电力电子技术在电力系统中的应用

2.1 发电环节的电力电子技术应用

电力电子技术在发电环节已在世界各大电力系统中广泛应用，主要体现在发电机组的励磁控制和变频调速上。大型发电机的静止励磁控制技术结构简单、可靠性高、造价低。水力、风力发电机的变速恒频励磁能有效改善电能转换过程中耗能大效率低的问题。

2.2 输电环节的电力电子技术应用

（1）柔性交流输电技术（FACTS）。FACTS当前广泛应用于各种输电线路中，其表现方式主要是柔性的交流输电设备。通过在输电线路的各个重要部位加装电力电子控制技术装置，适时控制输电线路中的各项重要参数，以达到合理分配输电过程中电能功率的目的，减少输送成本和电能的无功消耗，大幅度地提高电力系统的安全性、可靠性、经济性及稳定性。

（2）高压直流输电技术（HVDC）。HVDC在电力输送系统中的应用以晶闸管使用为代表。从第一次在直流电的电力输送系统中应用开始，直流电电力输送系统中就一直有晶闸管的应用。具有可操作性能的电力输送控制器（如GTO、IGBT）的出现标志着可操作电力系统输送设备问世，该电力输送设备替代了交直转换变压器在电流转换过程的使用，降低电力产生成本，极大提高电力系统中电流交换设备的竞争力。

（3）静止无功补偿器（SVC）。SVC在电力系统中应用范围主要是负荷补偿和输电线路补偿，静止无功补偿器在大功率的电力输送网络中，主要作用是控制电网电压，也能够有效提高电网的稳定性、阻尼等。

2.3 配电环节的电力电子技术应用

电力电子技术在电力配送系统中的应用是以用户电力技术（CP）的使用为代表，CP技术和FACTS技术是电力电子技术快速发展的典型，二者又极为相似，各自的控制器在结构和功能上均相同，所不同之处仅是额定电气值的差别。目前，随着科技的发展，二者已逐渐结合成一体，即DFACTS 技术。

3 总结

当前，在电力的产生、输送、配送等各个环节都广泛应用了电力电子技术，虽然电力系统中的无功和谐波问题依然存在，但随着现代控制技术和电力电子器件的不断发展，电力电子技术也在不断的吸收新的技术，不断地发展，在不久的将来必将能够很好地解决无功和谐波问题。

［1］ 万鑫. 电力电子技术在电力系统中的应用及发展［J］. 电子世界， 2012（02）：69～71.

［2］ 胡进辉. 变电站无功补偿技术研究与应用［D］. 华北电力大学，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，本科学历，职称：助教，研究方向为电子信息技术。

2015-09-15