节电展技术讲座：谐波与无功补偿技术现状ppt

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1、谐波与无功补偿技术现状谢运祥华南理工大学电力学院主要内容谐波与无功的概念谐波与无功补偿措施现有补偿装置工程应用经验及注意事项一、谐波与无功功率的概念1、无功功率：电源能量与感性负载线圈中磁场能量或容性负载电容中的电场能量之间进行着可逆的能量转换而占有电网容量叫做无功。感性无功，容性无功正弦条件，无功功率Q表达为下式：2.谐波：谐波是指电网中非基波(50Hz中国)的其他频率的电流或电压。高次谐波,间谐波；谐波亦属于无功类别谐波来源：非线性负载3.功率因数有功功率与视在功率之比功率因数＝位移因数×畸变因数位移因数：负载电流与电源电压的相位

2、差角(负载阻抗角)的余弦。畸变因数：基波有效值与总有效值之比正弦条件：功率因数＝负载阻抗角的余弦。纯电阻时为1；畸变条件：电源正弦，负载电流畸变时，即使纯电阻负载，功率因数≠1。如：单相半波整流电路带电阻负载4.无功功率的负面影响电压：感性无功使电压下降容性无功可使电压升高电流：产生无功电流分量，使视在电流增加线损：电流有效值增加，导致线路和变压器等损耗增大，变压器利用率降低5.谐波的危害设备(如电容器、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起电网振荡6.谐波与无功补偿的作用降低视在电流，提高负载能力降低线损，节能改善

3、不平衡提高变压器利用率稳定网压改善供电质量功率因数指标达标二、谐波与无功补偿措施1.谐波补偿措施无源LC滤波：单调谐、双调谐特点：简单、造价低、容量大、兼有基波容性无功补偿能力、易产生谐振、补偿支路只能滤单次谐波有源滤波APF：电力电子逆变技术特点：复杂、成本高、容量小、无谐振危险、可同时补偿各种谐波二、谐波与无功补偿措施2.无功补偿措施一般情况下，负载总是感性的，因而所需的补偿电流为容性；1）集中补偿：一般在高压进线位置加补偿，补偿容量大，点少，投资少，主要解决功率因数指标达标；对低压网内的无功潮流和线损无改善作用。2）就地补偿：补偿点靠近负荷，

4、单机补偿容量小，所需补偿点多，投资多，可改善无功潮流，降低线损，节能、增容效果3.无功补偿装置的分类1）按补偿装置运动情况分：旋转补偿，静止补偿2）按响应时间分：静态无功补偿，动态无功补偿具有动态无功补偿性能的静止无功补偿装置是当前无功补偿的主流趋势4.谐波与无功补偿装置的分类1）固定电容器补偿无功补偿优点：简单，投资少；缺点：无功补偿电流不能随负载变化而调整，但随电源电压同向变化，易发生谐振2）固定LC滤波器谐波滤波可滤除谐波谐振频率，对基波呈容性属于静态补偿3）接触器投切电容补偿将电容器分为若干组，用接触器来选择投切相应的电容器组，实现

5、无功补偿量的调节。优点：可根据负载需要补偿缺点：电流冲击，投切需要延时过程，噪声抑制冲击：串联抗浪涌电抗投切需约30s延时，静态补偿，淘汰产品4）复合开关投切电容补偿用复合开关代替接触器投切电容器组，实现无功补偿量的调节。目标：利用晶闸管控制电容投切，接触器稳定运行特点：电流冲击减小，但投切响应时间长，接触器触点仍会烧损，有噪声仍属静态补偿；5）晶闸管投切电容补偿（TSC）用晶闸管控制投切电容器组，实现无功补偿量的调节。因为晶闸管投切速度快（us级），称“动补”优点：快速动态调节补偿量，电流冲击小，投切延时短，无噪声缺点：无谐波抑制能力，造价比

6、接触器投切电容器装置贵属动态补偿，技术已成熟，正在被推广应用6）晶闸管投切滤波器补偿（TSF）在TSC补偿支路采用LC单调谐（需要按现场工况设计），成为TSF装置，可快速调节无功补偿量的大小，也为“动补”。优点：快速动态调节补偿量，适应谐波工况，电流冲击小，投切延时短，无噪声缺点：造价比TSC高属动态补偿，考虑谐波因素而专门设计，技术已成熟，正在被推广应用7）有源补偿（SVG或APF）原理：SVG实时检测无功大小（APF检测谐波），利用电力电子逆变技术产生一个与被补偿对象大小相等而方向相反的电流，相互抵消，功率因数可接近1。优点：动态响应更快，

7、可适应谐波工况，补偿量不受电源电压影响，无谐振危害，无噪声，占地面积小缺点：造价高，自身损耗大属动态补偿，推广应用尚有待时日8）TCR型SVC装置：TCR+FC原理：晶闸管可控电抗器与固定电容器（实际常为5,7,11,13等各次滤波器）配合，利用晶闸管的导通角控制电抗器的电抗量，实现无功的快速动态调节优点：平滑无级差，动态响应快，可适应谐波工况缺点：装置本身产生谐波一般应用10KV、35KV高压系统动态补偿，国内已开始推广应用三、现有补偿装置1、谐波补偿无源LC滤波装置以单调谐、双调谐为主，高低压系统均采用有源滤波器少量工程应用2、无功补偿低压

8、无功补偿以电容补偿为主（TSC、TSF），少量SVG高压无功补偿静补为主，TCR逐步推广，少量STATCOM3、现有市场T