谐波与无功补偿技术现状

谐波与无功补偿技术现状主要内容谐波与无功的的概念谐波与无功补补偿措施现有补偿装置置工程应用经验验及注意事项项一、谐波与无无功功率的概概念1、无功功率率：电源能量与感感性负载线圈圈中磁场能量量或容性负载载电容中的电电场能量之间间进行着可逆逆的能量转换换而占有电网网容量叫做无无功。感性无功，容容性无功正弦条件，无无功功率Q表达为下式：：2.谐波：：谐波是指电网网中非基波(50Hz中中国)的其他他频率的电流流或电压。高次谐波,间间谐波；谐波亦属于无无功类别谐波来源：非线性负载3.功率因因数有功功率与视视在功率之比比功率因数＝位位移因数×畸畸变因数位移因数：负负载电流与电电源电压的相相位差角(负载阻阻抗角)的余余弦。畸变因数：基基波有效值与与总有效值之之比正弦条件：功功率因数＝负负载阻抗角的的余弦。纯电阻时为1；畸变条件：电电源正弦，负负载电流畸变变时，即使纯电阻负载载，功率因数数≠1。如：单相半波波整流电路带带电阻负载4.无功功功率的负面影影响电压：感性无无功使电压下下降容性无功可使使电压升高电流：产生无无功电流分量量，使视在电电流增加线损：电流有有效值增加，，导致线路和和变压器等损耗增增大，变压器器利用率降低5.谐波的的危害设备(如电容容器、线路、、变压器等)过流附加损耗计量误差继保误动作通讯干扰谐波量过大引引起电网振荡荡6.谐波与与无功补偿的的作用降低视在电流流，提高负载载能力降低线损，节节能改善不平衡提高变压器利用用率稳定网压改善供电质量功率因数指标达达标二、谐波与无功功补偿措施1.谐波补偿偿措施无源LC滤波：：单调谐、双调调谐特点：简单、造造价低、容量大大、兼有基波容容性无功补偿能力力、易产生谐振振、补偿支路只能滤单次次谐波有源滤波APF：电力电子逆逆变技术特点：复杂、成成本高、容量小小、无谐振危险险、可同时补偿各种种谐波二、谐波与无功功补偿措施2.无功补偿偿措施一般情况下，负负载总是感性的的，因而所需的的补偿电流为容容性；1）集中补偿：：一般在高压进线线位置加补偿，，补偿容量大，，点少，投资少少，主要解决功功率因数指标达达标；对低压网网内的无功潮流流和线损无改善善作用。2）就地补偿：：补偿点靠近负荷荷，单机补偿容容量小，所需补补偿点多，投资资多，可改善无无功潮流，降低低线损，节能、、增容效果3.无功补偿偿装置的分类1）按补偿装置置运动情况分：：旋转补偿，静止止补偿2）按响应时间间分：静态无功补偿，，动态无功补偿偿具有动态无功功补偿性能的静静止无功补偿装置是当前无无功补偿的主流流趋势4.谐波与无无功补偿装置的的分类1）固定电容器器补偿无功补偿优点：简单，投投资少；缺点：无功补偿偿电流不能随负负载变化而调整整，但随电源电压同同向变化，易发发生谐振2）固定LC滤滤波器谐波滤波可滤除谐波谐振振频率，对基波波呈容性属于静态补偿3）接触器投切切电容补偿将电容器分为若若干组，用接触触器来选择投切切相应的电容器器组，实现无功功补偿量的调节节。优点点：可根据负负载需要补偿缺点点：电流冲击击，投切需要延延时过程，噪声抑制冲击：串联联抗浪涌电抗投切需约约30s延时，，静态补偿，淘淘汰产品4）复合开关投投切电容补偿用复合开关代替替接触器投切电电容器组，实现现无功补偿量的的调节。目标标：利用晶闸闸管控制电容投投切，接触器稳定运行特点点：电流冲击击减小，但投切切响应时间长，，接触器触点仍会会烧损，有噪声声仍属静态态补偿；5）晶闸管投切切电容补偿（TSC）用晶闸管控制投投切电容器组，，实现无功补偿偿量的调节。因因为晶闸管投切切速度快（us级），称“动动补”优点：快速动态态调节补偿量，，电流冲击小，，投切延时短，无无噪声缺点：无谐波抑抑制能力，造价价比接触器投切切电容器装置贵属动态补补偿，技术已成成熟，正在被推推广应用6）晶闸管投切切滤波器补偿（（TSF）在TSC补偿支支路采用LC单单调谐（需要按按现场工况设计计），成为TSF装置，可快快速调节无功补补偿量的大小，，也为“动补””。优点：快速动态态调节补偿量，，适应谐波工况况，电流冲击小，投投切延时短，无无噪声缺点：造价比TSC高属动态补补偿，考虑谐波波因素而专门设设计，技术已成熟，正正在被推广应用用7）有源补偿（（SVG或APF）原理：SVG实实时检测无功大大小（APF检检测谐波），利利用电力电子逆逆变技术产生一一个与被补偿对对象大小相等而而方向相反的电电流，相互抵消消，功率因数可可接近1。优点：动态响应应更快，可适应应谐波工况，补补偿量不受电源电电压影响，无谐谐振危害，无噪声，占地面面积小缺点：造价高，，自身损耗大属动态补补偿，推广应用用尚有待时日8）TCR型型SVC装置：：TCR+FC原理：晶闸管可可控电抗器与固固定电容器（实际常为5,7,11,13等各次滤滤波器）配合，利利用晶闸管的导导通角控制电抗器器的电抗量，实实现无功的快速动动态调节优点：平滑无级级差，动态响应应快，可适应谐波工况缺点：装置本身身产生谐波一般应用用10KV、35KV高压系系统动态补偿，国内已已开始推广应用用三、现有补偿装装置1、谐波补偿无源LC滤波装装置以单调谐、双调调谐为主，高低低压系统均采用用有源滤波器少量工程应用2、无功补偿低压无功补偿以电容补偿为主主（TSC、TSF），少量量SVG高压无功补偿静补为主，TCR逐步推广，，少量STATCOM3、现有市场TSC装置的技技术方案检测方法：功功率因数、无功功功率、无功电流检测投切控制：循循环、编码、微微机实时计算，，（响应时间可达达40ms内））投切开关：复复合开关(原则则上不属动补)、固态继电器、双双硅反并联、一硅一二极管运行方式：三三相共补，分相相补偿补偿插入：前前馈，后馈投运方式：过过零投切，电容容预充电电流冲击：可可实现无暂态过过程投切容错运行：故故障支路退出，，正常支路运行行保护方案：短短路，过流，晶晶闸管故障，超超温，欠压，过压压等建议选择择装置：检测方式：无功功电流检测投切开关：双硅硅并联，或一硅硅一二极管响应时间：应能能达到40ms至100ms以内冲击电流：尽可可能小特别注意意：在系统含有较多多谐波的条件下下，应特别注意意TSC装置的的抗谐波能力。。TSC装装置补偿支路的的电容对谐波具具有放大作用：：在谐波含量较大大时，应选择TSF装置TSF装置补偿偿支路采用LC滤波器，具有有一定的谐波吸收能能力，但LC参参数设计必须与与现场谐波特征相相适应。TSF装置补偿偿支路的投切需需要按特殊要求求控制，防止发生生振荡设计时应注意谐谐波对TSF装装置对补偿支路路电容电压和电感感电流的影响TSF装置的滤滤波柜一般需要要专门设计4、动态无功补补偿的发展趋势势电容器补偿方方案的特点：优点：简单，可可靠，便宜，自自身损耗小缺点：补偿量受受电源电压影响响，有谐振危险，容易引起谐谐波放大，占地地大静止无功发生生器SVG：优点：补偿性能能优，不受电源源电压影响，无谐振危险，占占地小，无谐波波放大缺点：造价高，，自身损耗大，，补偿容量小，，SVG装装置是今后无功功补偿的发展趋趋势四、工程应用经验及及注意事项1.无功补偿偿工程应用中出出现的技术问题题：电容器大量损坏坏；补偿量衰减快；；欠补和过补时常常发生；设备投运引发振振荡；补偿装置投入运运行有噪音；电气着火等恶性性事件发生；2.工程注意事事项：集中补偿和就地地补偿优化结合合充分了解补偿对对象的工况、电电能品质、补偿偿容量需求；根据补偿对象，，选择合适的补补偿装置；恰当的工程设计计3.补偿方式式及其布局：根据系统负荷的的分布情况，合合理选择集中补补偿或就地补偿偿。选择原则：对无功消耗量大大的负荷采用就就地补偿，避免免较大无功电流流在线路流动产产生较大损耗；；有利于降低线线损；对于较分散的小小用电负荷则选选择集中补偿，，具有较好的经经济性；4.补偿装置置的选择应根据系统的谐谐波含量情况，，合理选择TSC装置或TSF装置。选择原则：对谐波含量不大大的系统，选用用TSC装置可可节约投资；对谐波含量较大大的系统，应考考虑选择TSF装置，防止谐谐波放大和补偿偿电容器过载损损害；5.补偿装置置容量的设计满负荷时能完全全补偿，而空载载时不发生过补补偿现象。6.高压无功功补偿装置对于高压系统来来说，根据高压压系统负荷特点点，目前国内仍仍有静态补偿和和动态补偿两种种不同的方式选选择。1）静态补偿方方式：针对负荷变化不不频繁或波动幅幅度不大的场合合，可选用静态补偿偿，如：LC滤波器、真真空接触器（断断路器）投切电电容（滤波器））等