电力系统中无功补偿和谐波抑制的研究

田小龙

陕西能源麟北发电有限公司 陕西宝鸡 721500

科学技术的不断发展在一定程度上促进了电气自动化技术的发展，与其有关的设备也已被广泛地应用在很多行业之中，对我国经济的发展起到了很大的促进作用，而无功补偿技术在电气自动化领域也得到了更为广泛的应用"无功补偿技术指的是通过对电气自动化技术的特点进行最大程度的应用，并借助无功!谐波等系统来完成补偿，在降低电力损耗的同时，保证电气系统的安全稳定运行。

1 无功补偿技术特点

电气自动化中无功补偿技术的应用已经取得了良好效果，一直以来都是技术研究的要点，其不仅能够提高电气设备应用率，同时还可以调整电力负载功率，能够降低线损与变电器损耗，使得电压质量得到进一步提高[1]。一般来讲电力负载功率与线路损耗为反比关系，实际设计中完全可以利用无功补偿来提高电能应用效率，达到降低线路损耗的目的。无功补偿技术功能的实现，需要确定电气自动化设备性能特点，将其作为基础的同时，与无功、谐波、负序等进行有效结合，对电气系统作用进行补偿，可以说是电气自动化系统的重要装置，不仅可以保证供电效率，同时还能够优化供电环境。

2 无功补偿技术应用要求

通过无功补偿在电气自动化中的应用，来提高电压质量，减少变压器与线路损耗，前提是要确定技术应用的要求，保证与实际需求相满足。第一，合理选择变压器与电动机。即做好变压器数量、容量以及电动机类型的选择，并且要求其在一定程度上可以降低线路感抗，保证无功补偿技术能够在整个电气自动化系统中发挥作用。第二，电容器应用条件。如果系统自然功率因数提高，但是受工艺与设计因素限制，为弥补存在的差距，就需要选择无功补偿装置，并且确定以并联为主的电容器。其中，必须要确定电容器使用条件，即低压供电单位功率因数小于0．85，或者规定高压供电单位电压为10kV，以此来降低电容器损耗，维持较高的输电效率

3 电力系统中的谐波抑制技术

3.1 利用无源滤波器

无源滤波器依据的是谐振原理，在滤波电路的作用下对需消除的高次谐波予以调谐处理，该抑制技术能够确保谐振阻抗达到最低，只要将其安置在谐波附近便能够对谐波电流进行吸收，防止谐波电流进入电网，对谐波产生抑制作用。常见的无源滤波器有以下几种：（1）单调谐滤波器，其主要针对某一次谐波进行设计，相当于一个低阻通道，一旦系统中出现该次滤波便能够对其产生容抗作用，将谐波消除。（2）双调谐滤波器。其由两个单调谐滤波器并联而成，能够同时对两种频率滤波进行吸收，其结构较为复杂，但对基波损耗小。（3）二阶减幅滤波器。其主要是与单调谐波滤波器配合使用，对高于某次的谐波阻抗相对较小，能够将高于该次以上的谐波进行滤除，其不仅能够减少对滤波器的损耗，而且阻抗频率特性好，应用广泛。

3.2 利用有源电力滤波器

有源电力滤波器具有较快的响应速度与高度可控性，一方面能够对各次滤波起到补偿作用，另一方面能够对电压闪变起到抑制作用，对无功电流予以补偿，且体积与质量较小、便于携带。有源电力滤波器自适应能力较强，能够对补偿变化中的谐波进行自动跟踪及补偿，对于频率及幅值不断变化中的谐波也能够进行补偿，且无需较大的元件，响应速度快，不会受到电网阻抗的影响，能够避免电网阻抗的谐振风险，对串并联谐振现象起到抑制作用。除此之外，在有源电力滤波器作用下，采用一台装置便能够实现对多次谐波电流以及非整数倍次谐波电流的同时补偿，在补偿期间还可以选择集中补偿或单独补偿，效率高。

3.3 利用主动谐波抑制

谐波产生原理认为当整流相数增加时，网侧电流谐波成分会减少，此时电流波与正弦波接近。以晶匣管三相桥式整流电路为例，其中仅有n次奇次谐波，高次谐波振幅值更低，提示谐波次数的增加会降低振幅值。

3.4 增加整流变压器二次侧整流相数

针对带有整流元件设备，可以最大化提高整流相数或脉动数，能够对低次特征谐波起到良好的消除作用，这一措施在应用能够降低谐波源出现的谐波含量，通常在工程设计中也就需要考虑到这一点。整流器在整个供电系统中属于是一个重要的谐波源，因此在交流侧出现的高次谐波是tK1次谐波，所以在整流装置中的6脉动谐波次数为n=6K1，在对其相数提高到12脉动情况下，所得到的谐波次数为n=12K1（其中K为正整数），以此即能够对5、7等次谐波起到消除作用，所以在谐波抑制中加大整流的相数或脉动数，能够对低次谐波起到良好的消除作用。但是这一方法在应用中目前还处于理论阶段，实际中因为投资较高，但是所取到的谐波消除效果不够显著，因此通常是将这一方法应用在大容量的整流装置负载[2]。

3.5 整流电路的多重化

整流电路实现多重化，也就是实现多个方波的叠加，可以实现对次数较低谐波起到消除作用，能够获取和正弦波比较接近的阶梯波。重数越多，所形成的波形和正弦波越接近，但是在过程中的电路复杂度也会提升。所以这一方法只能够在大容量场合中应用。同时，这一方法不但能够降低交流输入电流谐波，也有助于降低直流输出电压中的谐波幅值，与此同时也有助于提升纹波频率。这一方法在应用中实现和PWM技术结合应用，也就能够获取更好的谐波抑制效果，这一方法在桥式整流电路中的应用，有助于降低输入电流的谐波[3]。

4 结语

新时期，电力系统得到了前所未有的发展，接入设备不断丰富、类型多样，其在一定程度上增加了电力网络结构的复杂性，因此，必须加强对电力系统无功补偿和谐波抑制问题的重视度，给予有效的检测与抑制处理，降低谐波危害。