谐波治理和功率补偿.pdfVIP

谐波治理谐波治理 谐波治理谐波治理 1 谐波的定义谐波的定义 谐波的定义谐波的定义 从严格的意义来讲，谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般 是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电 量。从广义上讲，由于交流电网有效分量为工频单一频率，因此任何与工频频率不同 的成分都可以称之为谐波。 2 谐波产生的原因谐波产生的原因 谐波产生的原因谐波产生的原因 在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件( 电阻、电 感及电容) 的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。不 会产生谐波。 但在现实世界的电力系统中，各种电力电子装置含有大量非线性元件（如半导体 开关器件）。当电流流经这些非线性元件时，与所加电压不呈线性关系，就形成了非 正弦电流，即电路中就产生了谐波。 3 谐波的危害谐波的危害 谐波的危害谐波的危害 谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输、和利用的效率降低，使电气设备过热、 产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁；谐波可引起电力 系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁；谐波还会引起 继电器保护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱；谐波还会对电力系统外部的通信设 备、电子设备产生严重的干扰等。 4 谐波和无功功率谐波和无功功率 谐波和无功功率谐波和无功功率 对于含有谐波的非正弦电路中的无功功率，至今没有一个权威性的定义。但无功功率的 补偿却十分重要。电力电子装置中的非线性器件产生谐波同时，也在消耗无功功率。 所以谐波治理同时也包含无功功率的补偿。 电力电子装置等非线性装置，特别是各种相控装置。如相控整流器、相控交流功 率调整电路和周波变流器，在工作时基波电流滞后于电网电压，要消耗大量的无功功 率。另外，这些装置也会产生大量的谐波电流，谐波源都是要消耗无功功率的。二极 管整流电路的基波电流相位和电网电压相位大致相同，所以基本不消耗基波无功功率。 但是它也产生大量的谐波电流，因此也消耗一定的无功功率。 1 5 谐波治理方法谐波治理方法 谐波治理方法谐波治理方法 5.1 无功补偿电容器无功补偿电容器 无功补偿电容器无功补偿电容器 5.1.1 无功补偿电容器原理无功补偿电容器原理 无功补偿电容器原理无功补偿电容器原理 实际电力系统中，大部分负载为异步电动机。包括异步电动机在内的绝大部分电气设备 等效电路可看作电阻 R 与电感 L 串联的电路（如图 1）。当在RL 上并联一个电容器 C 时， 就可以补偿无功功率，提高回路的功率因数。但注意不要并联过大的电容，不然会出现过 补偿现象，反而加大电能损耗，降低电容器寿命。 图（1） 5.1.2 并联电容器容量计算并联电容器容量计算 并联电容器容量计算并联电容器容量计算 电容器补偿有集中补偿、分组补偿和就地补偿三种。集中补偿指电容器装设在企业或地 方总降压变电所的 6~10KV 母线上。分组补偿指将电容器装在车间或村镇终端变电所高压 或低压母线上。而就地补偿则将电容器组装在异步电动机或感性用电设备附近，它能既能 提高用电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量。下面我们将讨论一下就地补偿 电容容量的计算。 单台异步发电机装有就地补偿电容器时，若电机突然与电源断开，电容器将对电动机放 电而产生磁现象。如果电容电容电量过大，可能因电动机惯性转动而产生过电压，导致电 机损坏。因此，不宜补偿电容不宜过大，应以电容器（组）在此时的放电电流不大于电机 空载电流 I 为限，即 （ ） 式中 U供电系统额定线电压（V ）； I电动机额定空载电流(A)。 若电动机空载电流查不到，可用下公式估算： (A) 注意，若实际运行电压与电容额定电压不一致，则电容实际补偿容量为： 2