谐波抑制与无功补偿关键技术分析

暴敏

摘要：高质量谐波抑制及无功补偿技术的有效应用，能够有效降低电力系统无功功率流动以及电流损耗，并达到提升输电网输送能力以及电能质量的目的。因此在实际的配网作业中，相关人员必须要深入了解谐波抑制剂无功补偿关键技术，以全面提高配电安全性与稳定性。

关键词：谐波抑制;无功补偿;关键技术

1 谐波与无功电流所产生的危害

正常生活中的谐波源相对较多，变压器、电力电子设备等，均会产生一定量的谐波源，属于非线性范畴。在日常生活内，多数用电负载属于阻感性质，很容易会引发大量无功电流。在电网内，如果存在谐波、电流电压以及波形等，会受到直接干扰，会直接影响到电能质量。从电力公司角度来看，谐波的出现会直接增加设备容量，加剧传输线路损耗，需要增加适量电压调节设备才能保证电网运输稳定性;而就用户层面来看，在出现谐波时，会使电气设备产生过热或绝缘老化等状况，会造成谐波含量增加或谐振等问题，并不利于用户用电安全。如果电网中存在无功电流，会引发发电机或供电系统变压器出现容易急剧增加的问题，会直接增加输电线路的线径。在发电机等电源实施功率交换时，也会出现不同程度的损耗，会引发输电线路电压增加等状况，这并不利于用户端使用电压控制。此外，若电网内突然产生大量无功负载，就会对电网电压产生极大冲击，会造成电压不稳等问题，并不利用电网供电。

2 无功功率补偿与谐波抑制现状

2.1 谐波抑制现状

通常情况下，针对抑制谐波污染的方法主要有以下两种方式：第一个实现针对谐波源的改善，第二个是可以用滤波器，来实现滤波的效果。其中，因为相比于其他的滤波器，因为其能够有效地抑制谐波并且补偿无功功率，在生产过程中，主要被用来抑制具有某种特征的次谐波，最大限度地降低谐波对电网的影响。无缘LC滤波器结构更加简单、资以及使用成本更加低廉，操作更加简单、投，所以无缘LC滤波器在工业生产中应用最为广泛，单调谐的LC滤波器作为最简易的无源LC滤波器。

2.2 无功功率的补偿现状

为了补偿无功功率，我们通常会采用的补偿方式主要包括以下几种：第一种是，采用并联电容器的方式提高变电装置的功率因数，根据电容器在系统中安装位置的差异，把一组电容器集中安装在母线上，减少无功损耗;第二种是将电容器组分别安装在对应的区域母线上，也就是说在功率因数较低区域的母线上分别装置电容器组，但是相对于第一种补偿方式，这种补偿方式的补偿区域会减小;第三种是将电容器组安装在负载设备邻近处的就进补偿方法。但是，这种补偿方案由于电容器分散安装，虽然提高了功率因数，但是会导致增加后期维护的工作量。

3 谐波抑制关键技术分析

3.1 无源滤波器

无源滤波器‚通常是采用电容器、电抗器和电阻按功能要求组合而成。即在谐波源附近或公共电网节点装设单调谐滤波器‚由L，C，R元件构成谐振回路‚当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时‚即可阻止该次谐波流入电网‚相当于吸收谐波电流‚同时还可以进行无功功率补偿。由于具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点‚无源滤波器是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但无源滤波器存在着许多缺点：（1）滤波易受系统参数的影响;（2）对某些次谐波有放大的可能;（3）耗费多、体积大等。因而随着电力电子技术的不断发展‚人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。

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。但该抑制方式也存在一定的不足，经过改进及元件的增加，其结构较为复杂，成本有所增加。

4 无功补偿关键技术分析

4.1 静止无功发生器

在对静止无功发生器展开运用过程中，会通过对高频率、可关断电力电子器件的使用，实施自换相桥式电路建设。完成电路构建后，会将设备并联到电网中，能够实现对电路交流侧输出电压的有效控制，保证电压幅值以及相位调节质量，能够达到对交流侧电流实施高效率控制的效果。设备会通过对无功电流的科学吸收，或释放出电网需要电流的方式，对电压展开动态化控制，实施动态无功补偿。设备主要包含外围电路以及控制器两部分内容，其中，以控制器运用最为关键。在实施无功补偿过程中，设备会通过对电网侧电流以及电压相关数据的收集，通过计算获得触发IGBI数值，展开过流保护以及过压保护等处理措施。

4.2 同步调相机

早期的无功功率补偿装置主要为同步调相机‚是传统的无功补偿设备‚它是专门用来产生无功功率的同步电机‚在过励磁或欠励磁的不同情况下‚分别发出不同大小的容性或感性無功功率。同步调相机多为高压侧集中补偿‚一般装于电力系统的枢纽变电站中‚以减少因传输无功功率引起的损耗和电压降。同步调相机一般运行在过励磁状态‚向系统补偿容性无功功率‚励磁电流较大‚损耗比较大‚发热严重。而且同步调相机是旋转设备‚噪声大‚维护复杂费用高‚且反应速度慢‚所以难以满足快速动态补偿的要求。目前已逐渐退出无功补偿领域‚仅在某些高压场合还在应用。

5 结束语

综上所述，为降低谐波与无功电流对电网供电所产生的影响，电力企业还需要进一步加强对无功以及谐波控制方式的研究力度，并在掌握基础消除原理的基础上，按照电网供电具体情况，对有源滤波器展开科学的运用，科学展开谐波抑制操作，实现高水平无功补偿处理，进而达到最佳电网供电效果，做好电网供电不稳定因素控制。

参考文献

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