動態(tài)無功補償基礎知識

1、共 15 頁，第 1 頁動態(tài)無功功率補償基礎知識一、什么叫無功？電源能量與感性負載線圈中磁場能量或容性負載電容中的電場能量之間進行著可逆的能量交換而占有的電網(wǎng)容量叫無功，無功功率表達式如下：式中無功量的單位為var（乏），線電壓的單位為v（伏），視在電流 i 單位為 a（安） 。二、無功及分類1、感性無功：電流矢量滯后電壓矢量90 度，如：電動機、變壓器線圈、晶閘管變流設備等；2、容性無功：電流矢量超前電壓矢量90 度，如：電容器、電纜輸配電線路、電力電子超前控制設備等；3、基波無功：與電源頻率相等的無功；4、諧波無功：與電源頻率不相等的無功。三、什么是無功補償？1、無功補償：指根據(jù)電網(wǎng)中的無

2、功類型，人為地補償容性無功或感性無功來抵消線路中的無功功率。2、無功功率有那些危害：無功功率不做功，但占用電網(wǎng)容量和導線截面積，造成線路壓降增大，使供配電設備過載，諧波無功使電網(wǎng)受到污染，甚至會引起電網(wǎng)振蕩顛覆。四、什么是動態(tài)無功補償？1、動態(tài)無功補償根據(jù)電網(wǎng)中動態(tài)變化的無功量實時快速地進行補償。2、為什么要進行無功功率補償是為了減小供配電線路中往復交換的無功功率，提高供配電線路的利用率。五、進行就地動補的意義是什么？是能將用電設備至發(fā)電廠全程供配電設備、線路、都得到補償， 降損節(jié)能效果顯著，特別是低壓線路及變壓器的損耗大幅度降低，企業(yè)和用戶直接受益。六、就地動補的有功節(jié)能是什么？減小供配電設

3、備線路損耗，變壓器損耗等一切無功電流引起的發(fā)熱功率。這部分損耗功率 ps 可由下式表達：ps=i2r式中 i 為視在電流， r為供配電設備線路電阻和。七、使用就地動補后線路損耗的節(jié)能比sinuiqqq共 15 頁，第 2 頁補償后視在電流的平方與補償前視在電流的平方之比。即： i22r：i12r式中i1為補償前視在電流，i2為補償后視在電流，r為供配電設備線路電阻之和八、動補與靜補的主要區(qū)別及優(yōu)點靜補投切速度慢，不適合負載變化頻繁的場合，容易產(chǎn)生欠補或者過補償，造成電網(wǎng)電壓波動，損壞用電設備；并且有觸點投切設備壽命短，噪聲大，維護量大，影響電容器使用壽命。動補可對任何負載情況進行實時快速補償，

4、并有穩(wěn)定電網(wǎng)電壓功能，提高電網(wǎng)質(zhì)量，無觸點零電流投切技術增加了電容器使用壽命，同時具備治理諧波的功能。九、什么是諧波？1、諧波指電網(wǎng)中非基波（50hz 中國）的其他頻率的電流或電壓，如高次諧波，諧波亦屬于無功類別。2、諧波的危害諧波是供配電系統(tǒng)中的公害，可造成供配電線路，用電設備發(fā)熱， 產(chǎn)生趨膚效應，使電氣設備、電動機產(chǎn)生機械振蕩。干擾無線電設備不能正常運行。電網(wǎng)中諧波量過大，可引起電網(wǎng)振蕩，造成電網(wǎng)顛覆的嚴重事故。十、高次諧波1、三相六脈波整流電路有哪些高次諧波三相整流設備含有5、7、11、13 等次（ 6n1）的高次諧波，含量為基波的1/5， 1/7，1/11，1/131/（6n1）高次諧

5、波含量為：即2、六相十二脈波整流電路有哪些高次諧波六相十二脈波整流電路含有：11、13、23、25（ 12n1）次高次諧波，高次諧波電流含量是：即十一、 tfc 系列動補的主要特點1、用于低壓電網(wǎng)，靠近負載，采用tfc（晶閘管開關濾波器）動態(tài)無功功率補償技術，晶閘管以10ms 速度直接將濾波器投入電網(wǎng)，實現(xiàn)了低成本、高效益。2、采用計算機數(shù)字化控制技術，對三相對稱或非對稱供配電線路中的無功功率進行實時、動態(tài)跟蹤補償，使功率因數(shù)始終保持在0.90 以上。在電網(wǎng)電壓高低不同時采用不同的補償算法以確保不發(fā)生欠補償和過補償。過補償會引起電網(wǎng)電壓升高。3、本技術可以抵銷三相非對稱負載引起的零序電流和負序

6、電流，補償后，三相非對稱負載和本裝置對電網(wǎng)等效于三相對稱負載。4、本裝置的微機故障自診斷系統(tǒng)可以對多種故障進行處理，如過電流、過電壓、電源271251)()(nn1216121312111)()(nn121121共 15 頁，第 3 頁缺相和相序錯等， 容錯運行技術的應用，提高了補償裝置在無人值守下的運行可靠性。5、本裝置的投切時間為10ms，系統(tǒng)動態(tài)響應30ms。濾波器投入電網(wǎng)和退出電網(wǎng)均在電流過零點， 入網(wǎng)電流為正弦， 確保二進制編碼碼投切方式對電網(wǎng)不產(chǎn)生沖擊電流，保證晶閘管安全工作，延長補償電容器運行壽命。十二、 tfc 系列動補治理諧波的指標1、治理五次諧波量50%以上；2、非標準設計

7、，可以對各次諧波進行治理，達到國家標準。3、適用場合適用于如： 冶金、 化工、 船舶， 造紙等工礦企業(yè)， 及居民生活小區(qū)，商業(yè)區(qū)域。十三、 tfc 系列動補補償量計算公式補償前和補償后負載容量不變的情況下：變壓器容量為s，補償前功率因數(shù)為cos1，補償后功率因數(shù)要求提高到cos2，那么補償容量為補償前和補償后滿負載容量的情況下：變壓器容量為s， 補償前功率因數(shù)為cos1，補償后功率因數(shù)要求提高到cos2 那么補償容量為十四、計算方法1、無功功率的計算方法式中為視在功率，為功率因數(shù)角。2、線路損耗的計算公式ps=i2r式中 i 為視在電流r為供配電設備線路內(nèi)阻和。3、變壓器的損耗的計算公式pb=

8、 rbi2式中 i 為視在電流，rb為變壓器內(nèi)阻。4、諧振頻率的計算公式5、變壓器阻抗的計算公式式中 n 為諧波次數(shù)，0為電網(wǎng)角頻率，lb為變壓器漏感，u2為變壓器二次線電壓， uk為變壓器阻抗壓降比，s 為變壓器容量。1cos11cos1cos22121sq21sinsinsq)sin(cos1sq)1(cos3lcf21sunulnzkbb1003220共 15 頁，第 4 頁6、濾波器阻抗的計算公式式中n為諧波次數(shù)，為感性無功于容性無功容量之比，0為電網(wǎng)角頻率。十五、計算補償電容的容量1、如何計算安裝tp-tfc 動補裝置后的增容容量？2、如何計算安裝tp-tfc 動補裝置后的節(jié)電量？例

9、：某配電的一臺1000kva/400v 的變壓器，當前變壓器滿負荷運行時的功率因數(shù)cos =0.75，現(xiàn)在需要安裝tp-tfc 動補裝置，要求將功率因數(shù)提高到0.95 那么補償裝置的容量值多大？在負荷不變的前提下安裝tp-tfc ，動補裝置后的增容量為多少？若電網(wǎng)傳輸及負載壓降按5%計算，其每小時的節(jié)電量為多少？解：補償裝置容量= 安裝 tp-tfc 動補裝置前的視在電流= 安裝 tp-tfc 動補裝置前的有功電流= 安裝 tp-tfc 動補裝置后視在電流降低= 安裝 tp-tfc 動補裝置后的增容量= 增容比 = 每小時的節(jié)電量(度) 十六、動態(tài)無功功率補償裝置的功能1、補償負載產(chǎn)生的基波無

10、功功率2、抑制和濾除負載產(chǎn)生的諧波無功功率3、穩(wěn)定電源電壓4、解決三相不平衡負載的平衡化問題詳解：1、補償負載產(chǎn)生的基波無功功率、感應異步交流電動機的功率因數(shù)：cos=0.90.6 、在中、輕載運行時，cos=0.80.4 、在起、制動過程中，cos=0.40.2 例：北京造紙廠打漿機的電動機功率為180kw ，軟起動時，電動機的電流達到 1500a，而采用動態(tài)無功功率補償裝置后，電動機的起動電流為400a，并且網(wǎng)壓跌落由u=60v 下降為 u=3v 、變流裝置（scr）的功率因數(shù)：cos cos為整流角cnnz0231var)(3501000)95.0sin(cos)75. 0sin(cos

11、11k)(144334. 01000a)(108275. 01443a)(30495.0/10821443a)(2114. 03304kva%21%1001000/21111100013%5400304共 15 頁，第 5 頁、當max=300 時， 功率因數(shù)： cos cos=0.866 q=50% s 、 當=600 時， 功率因數(shù)：cos cos=0.5 q=87% s 、當起動或低速咬鋼時，800， 功率因數(shù) :cos cos=0.17； q=98% s 例：在軋鋼車間使用變流裝置，采用動態(tài)無功功率補償裝置（2.4mvar ）后，在整個軋鋼過程中，功率因數(shù)始終保持在0.95 以上。2、

12、抑制和濾除負載產(chǎn)生的諧波無功功率、諧波無功功率主要由非線性負載產(chǎn)生a、變流裝置（ scr）產(chǎn)生諧波無功，理論證明：三相全控橋整流逆變裝置，六只晶閘管對稱觸發(fā)時產(chǎn)生6n1 次諧波，幅值為b、十二相變流裝置產(chǎn)生12n1 次諧波， 幅值為變流器采用多重化技術。變流器是電力系統(tǒng)的主要諧波源。采用多重化、 多電平控制是減小變流器諧波的有效方法。眾所周知， 對三相橋式整流電路理論上所產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)為n=6k 1，k=1 、2、3、。存在5、7、11、13次諧波， 若采用 12 相、24 相、36 相等多相整流的多重化結(jié)構。將整流變壓器二次側(cè)繞阻構成星、角接線，使相位差30、 15，可使高次諧波含量大大

13、減小。c、諧波次數(shù)n=pk 1，p為整流相數(shù)，k=1、2、3、。附：各類多相整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)3、穩(wěn)定電源電壓4、解決三相不平衡負載的平衡化問題a、根據(jù)不平衡三相負載理論：三相負載電流由三相平衡的正序電流和三相不平衡的負序電流及零序電流組成。（無零線的系統(tǒng)無零序電流）b、如果系統(tǒng)無零序電流，通常將解決三相不平衡負載的平衡化問題歸結(jié)為消除三相不平衡負載的負序電流。c、理論證明：三相負載電流ia、ib、ic 中如果沒有無功電流，并且零序電流為零， 負序電流必然為零，即三相電流對稱。那么三相不平衡負載的平衡化問題就轉(zhuǎn)為各相無功電流的補償問題。d、無功功率補償裝置具由從變壓器輸出由功電流小的相抽取一

14、定的由功電流，送到有功電流大的相上去的作用，使變壓器輸出個各相對負載只輸送161n整流相數(shù)注入電網(wǎng)的諧波次數(shù)6 5、7、 11、13、17、 19、23、2512 11、13、 23、25、3524 23、2536 35、372 由右表可見， 增加變流器的相數(shù)可有效地消除低次諧波，整流相數(shù)越多， 所產(chǎn)生的諧波分量越少。 目前在軋鋼機和電冶金、 電解整流電 源工 程 中 多數(shù) 采用12相、 24 相整流技術，對特大容量的也采用36 相、48相整流。2交流電弧爐非對稱產(chǎn)生偶次諧波。共 15 頁，第 6 頁有功電流，其幅值為原負載總有功電流的三分之一。e、例如；玻璃行業(yè)、晶體制造、三相供電單相使用等

15、都是三相不平衡負載，都可以選取無功功率補償裝置解決平衡化問題。（舉例，成都二零八廠負載嚴重非對稱）十七、動態(tài)無功功率補償?shù)囊饬x1、降低供配電系統(tǒng)的損耗2、提高供配電系統(tǒng)的利用率（增容）3、穩(wěn)定供配電系統(tǒng)的網(wǎng)壓4、動態(tài)無功功率補償可以降低諧波電流對供電系統(tǒng)的破壞作用詳解：1、降低供配電系統(tǒng)的損耗供配電系統(tǒng)的損耗于供配電系統(tǒng)通過的總電流的平方成正比，系統(tǒng)總電流下降到 0.707，損耗將下降50%。例：一臺 315kva 的供電變壓器，高峰負荷時，電流達到額定值，功率因數(shù)cos1 =0.7，如果通過無功功率補償將功率因數(shù)提高到cos2=0.93 問：a、改善功率因數(shù)以后，電能損耗下降的百分數(shù)為多少？

16、bs 為多少？c、變壓器及線路每年減少損失為多少？解：a、將功率因數(shù)cos1 提高到 cos2，那么最大電流將由i1下降到 i2，因為負荷有功功率不變；損耗于電流平方成正比，故其下降值為：即 i2=i1 3b、因為負荷有功功率不變s1 2cos1 =s22 cos2 即 s2=s1 s=s1-s2= 315=78（kva）c、變壓器額定輸出時，自身損耗在3%5%左右，那么變壓器每年減少損耗為； 3653 243 3153 4%3 43.35%=47848（kw.h ）根據(jù)華北電管局統(tǒng)計資料，線損耗一般為5%，那么線路每年減少損耗為：3653 243 3153 0.75%3 43.35%=418

17、67（kw.h）注：動態(tài)無功功率補償裝置的有功節(jié)能只是降低了補償點至發(fā)電機之間的供配電的損耗。 所以高壓網(wǎng)側(cè)的無功補償不能減少低壓閥側(cè)的損耗，亦不能使低壓供電變壓器的利用率提高，根據(jù)最佳補償理論，就地動態(tài)無功功率補償節(jié)能效果最為顯著。2、提高供配電系統(tǒng)的利用率（增容）、由于供配電系統(tǒng)中無功功率的存在，使得功配電系統(tǒng)利用率下降至cos ；21coscos%35.43%100212221iii93.07.01coscos1121s共 15 頁，第 7 頁當功配電系統(tǒng)功率因數(shù)從cos1 提高到 cos2 時，供配電系統(tǒng)的增容率= 例 1：某亦供電系統(tǒng)通過無功功率補償將功率因數(shù)由cos1=0.7 提高

18、到 cos2=0.95；那么增容率 = =35.7% 例 2：某一獨立的供配電變流系統(tǒng)動態(tài)功率因數(shù)最低為cos1=0.2，通過動態(tài)無功功率補償將功率因數(shù)提高到cos2=0.9 那么動態(tài)增容率= =350% 由此可見動態(tài)無功功率補償?shù)男Ч浅ｏ@著。3、穩(wěn)定供配電系統(tǒng)的網(wǎng)壓供配電系統(tǒng)的電壓下降是由于系統(tǒng)內(nèi)阻抗上的壓降造成的。供配電系統(tǒng)內(nèi)阻抗一般可以認為是變壓器漏抗和系統(tǒng)阻抗組成，變壓器漏抗一般大于系統(tǒng)阻抗，低壓遠距離供配電系統(tǒng)反之。= +：系統(tǒng)開路電壓：系統(tǒng)運行電壓：系統(tǒng)電壓降：系統(tǒng)視在電流分析 1：負載為純阻抗時,變壓器最大輸出電壓：u= 其中：當變壓器輸出為額定電流時，uk= 結(jié)論：負載為純阻

19、性時，變壓器輸出電網(wǎng)u 比變壓器開路電壓e 有所降落，但是很小。分析 2：負載為純感性時，變壓器最大輸出網(wǎng)壓：u=e-u 結(jié)論：負載為純感性時，變壓器輸出電壓u 比變壓器開路電壓 e 有所降落，最大電壓降落u = 分析 3：負載為純?nèi)菪詴r，變壓器最大輸出網(wǎng)壓：u=e+ u 結(jié)論：負載為純?nèi)菪詴r，變壓器輸出電壓u 比變壓器開路電壓 e 有所升高，最大電壓升高u = 穩(wěn)定網(wǎng)壓的方法：提高功率因數(shù)，減少視在電流。改變u 的方向使系統(tǒng)程容性。綜上所述：動態(tài)無功功率補償可以通過對無功的調(diào)整實現(xiàn)對供配電系統(tǒng)%100coscoscos112%1007 . 07. 095. 0%1002.02.09.0euu

20、euui22ue74100euu100euk100euk共 15 頁，第 8 頁網(wǎng)壓幅值的控制，例如電弧的動態(tài)無功功率的補償。4、動態(tài)無功功率補償可以降低諧波電流對供電系統(tǒng)的破壞作用、工業(yè)電網(wǎng)向非線性負載供電，不僅可以產(chǎn)生基波無功電流，還產(chǎn)生與電網(wǎng)頻率的整倍數(shù)的諧波無功電流。諧波電流的危害有以下幾個方面：、諧波電流在變壓器磁路中產(chǎn)生附加高頻渦流鐵損，使變壓器過熱， 降低了變壓器的功率。、諧波電流趨膚效應是導線等效截面變小，增加線路損耗。、諧波電流使供電電壓產(chǎn)生畸形，影響電網(wǎng)上其他各種電器設備的正常工作，導致自動裝置的誤動作，儀表計量不準確。、諧波電流對臨近通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。、諧波電流通過一般補

21、償電容器產(chǎn)生諧波放大，造成點容器使用壽命縮短，甚至損壞。、諧波電流會引起公用電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，造成嚴重事故。十八、諧波的危害諧波對電力網(wǎng)的污染日益嚴重，其產(chǎn)生的主要危害有：1、大大增加了電力網(wǎng)中發(fā)生諧振的可能，從而造成很高的過電流或過電壓而引發(fā)事故的危險性。2、增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設備的效率和設備利用率。3、使電氣設備（如旋轉(zhuǎn)電機、電容器、變壓器等）運行不正常，加速絕緣老化，從而縮短它們的使用壽命。4、變壓器降容三相六脈波40% 六相十二脈波：24% 5、使繼電保護、 自動裝置、計算機系統(tǒng)，以設備運轉(zhuǎn)不正?；蛘卟荒苷＿\動或操作。6、使測量和計量儀器、儀表不能正確指

22、示或計量。7、干擾通信系統(tǒng)，降低信號的傳輸質(zhì)量，破壞信號的正常傳遞，甚至損壞通信設備。十九、電容直接補償引起的諧波放大現(xiàn)象當或時，均稱為n 諧波電流大。其中：n 次諧波源電流 n 次諧波流入變壓器的電流n 次諧波流入補償電容器的電流二十、電容直接補償引起的諧波放大現(xiàn)象時如何產(chǎn)生的呢? 漏抗lcn隨著電力電子技術的飛躍發(fā)展，我國的工礦企業(yè)中大量的使用以晶閘管為主要開關器件的整流及變頻設備，這些設備都是產(chǎn)生大量諧波的發(fā)源地。我們在許多工礦企業(yè)中，經(jīng)常遇到這樣的情況，無功功率補償裝置（電容器直接補償）投入后，供電設備中的電器件（包括變壓器、電抗器、電容器、自動開關、接觸器、繼電器）經(jīng)常損壞，這就是諧

23、波電流被電容器直接補償引起的諧波放大后而造成的。bnionicnionibnionicni共 15 頁，第 9 頁1、 當負載中存在n 次諧波電流in 時， 補償電容器所在電網(wǎng)上級變壓器流入諧波電流ibn，補償電容器所流入諧波電流icn，下面使它們的表達式：ibn= （1）icn= （ 2）n諧波次數(shù)uk上級變壓器短路電壓比c電容器靜補電力與上級變壓器額定電流比公式（ 1）和（ 2）表明當ibn和 icn大于負載產(chǎn)生的諧波電流in 時，所造成的諧波放大現(xiàn)象是由于分母的絕對值小于1 導致的。當公式（ 1）和（ 2）的分母等于0 時，對應電容器和變壓器漏抗并聯(lián)諧振，即：c = （3）這時諧波放大倍

24、數(shù)相當大（理論上無窮大），實際上變壓器和電容器流入的諧波電流時負載諧波電流的10100 倍，甚至引起電網(wǎng)諧振顛覆。例如對 5 次諧波，當=0.06, c=67% 時，即產(chǎn)生 5 次并聯(lián)諧振。 再例如對7 次諧波，當=0.06, c=34% 時，即產(chǎn)生7 次并聯(lián)諧振。諧波放大時， 大量的諧波電流在電網(wǎng)與補償電容之間往復交換，使包括變壓器放大是動態(tài)無功功率補償設計中要考慮的首要問題諧波對并聯(lián)電容器的危害。電網(wǎng)諧波與并聯(lián)電容器的運行有較大的關系，因為電容器可能使電網(wǎng)中的諧波電流放大， 有時甚至在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧振，使電器設備受到嚴重損壞，破壞電網(wǎng)的正常運行。在供電系統(tǒng)中作為無功補償用的并聯(lián)電容器，對于某

25、次諧波若與呈感性的系統(tǒng)電抗發(fā)生并聯(lián)諧振，則可能出現(xiàn)過電壓而造成危害。過大的諧波電流可能使電容器壽命縮短、鼓肚、熔絲群爆甚至燒損。電壓波形發(fā)生畸變，就意味著它的波形變成非正弦波，由于這種非正弦波是周期性的，所以可用數(shù)學分析方法的傅立葉級數(shù)表達式將它分解為基波和各種倍數(shù)頻率的高次諧波通常對配電網(wǎng)來說，對諧波進行抑制是很必要的，實際中應用的方法主要有兩種：使用串聯(lián)電抗的無功補償電容組。相當于再電容旁邊串聯(lián)一個電抗，從而消除由于電路成容性而帶來的諧波震蕩。二十一、諧波治理使用設計的電力有源濾波器，濾除高次諧波。1、使用串聯(lián)電抗的無功補償電容組來濾除諧波串聯(lián)電抗器是抑制諧波電流放大的有效措施，其參數(shù)應根

26、據(jù)實際存在諧波進行選擇。并聯(lián)電容器之所以能夠引起諧波放大，是因為電容器回路在諧波頻率范圍內(nèi)呈現(xiàn)出容性，若在電容器回路中串接電抗器，通過選擇電抗值使電容器回路在最低次諧波頻率下呈現(xiàn)出感性，就可消除諧波放大。為此，串聯(lián)電抗器的電抗值應滿足，即。2、目前，國內(nèi)并聯(lián)電容器配置的電抗器的電抗率主要有以下4種類型：小于 0.5%、 4.5%、6%和 12% 。配置小于0.5%電抗率的電抗器的主要目的是限制電容器的合閘涌流；當采用基波感抗為容抗的4.5%或 6%的串聯(lián)電抗器時，可抑制 5 次以上的諧波電流；當采用基波感抗為容抗的12%的串聯(lián)電抗器時，可抑制3 次以上的諧波電流。配電網(wǎng)一般考慮3、5 次諧波，

27、因此配電網(wǎng)大多采用串聯(lián)46電抗器的電容器組。二十二、 l-c 濾波器補償，使濾波器對諧波呈感性nkckciunun%1%22nkciun%112%12kun共 15 頁，第 10 頁1、綜上所述， 作為諧波源負載的補償裝置對諧波呈容性時必然引起諧波放大，必須用。這是我公司生產(chǎn)tp-tfc 系列動態(tài)無功功率補償裝置與市場上其他補償裝置的根本區(qū)別。2、l-c 濾波器的諧振頻率為，當電網(wǎng)頻率時，濾波器呈容性，用于補償負載感性無功功率。對頻率為的諧波有以下兩種情況：3、當 ffn時，濾波器呈容性，如果電網(wǎng)上并聯(lián)對諧波呈感抗的濾波器，由于變壓器漏抗的存在，概率波器對頻率為f 的諧波呈放大作用。4、當時，

28、濾波器呈感性，概率波器對頻率為f 的諧波器濾波作用。濾波效果取決于f和 fn的接近程度，如果f=fn濾波器呈很小的阻抗，幾乎所有的諧波量都被濾波器吸收，而不流入電網(wǎng)。二十三、濾波器的設計思想選擇濾波諧振頻率fn，fn接近要濾除的諧波頻率，雖然濾波效果好，但是由于諧波大量進入補償裝置，將大大提高補償裝置的成本。選擇諧振頻率fn一般要根據(jù)用戶對諧波濾出的要求，解決好濾除濾與成本的矛盾。當諧振頻率fn確定出來后，根據(jù)公式，即 l 和 c 的乘積一定。大量的設計選用c 大 l 小的原則其好處是電容器較電感器價格便宜，同時，提供較大的基波容性無功功率。但是，在一些基波無功功率很小，諧波較大的場合，就需要

29、c 小 l 大的，這樣當濾波器投入后，在濾除諧波的同時不會出現(xiàn)基波無功功率過補的現(xiàn)象。二十四、工業(yè)生產(chǎn)中集中典型的非線性負載的諧波抑制方案1、可控硅整流器帶感性負載2、二極管整流器帶容性負載3、交流電弧爐負載詳解：1、可控硅整流器帶感性負載例：直流調(diào)速系統(tǒng)；交-交變頻調(diào)速系統(tǒng)；直流電弧爐等。其特點是5 次諧波量的 20%； 7 次諧波量約占14%；11 次諧波量約占9%；13 次諧波量約占8%。對諧波濾除率要求不嚴格的場合可選用我公司生產(chǎn)的標準無功功率補償裝置。標準無功功率補償裝置內(nèi)部由若干路按8421 比例配置的諧波濾波器，每路濾波對5 次及 5次以上諧波均呈感性，因而不會產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象。

30、對諧波的電抗值隨投入的基波無功量的增大而減小，使濾波效果變好。換句話說， 單位電容器流入的諧波量大量基本一定， 投入的電容器越多，濾波的效果越好。這種標準無功功率補償裝置可以不用事先測量負載諧波電流實際值。對諧波濾除率按國標要求的場合，就要設計對諧波接近諧振的各次濾波器。這種濾波器投入電網(wǎng)可以吸收負載95%以上的諧波電流。因此必須根據(jù)用戶提供的最大可能的諧波電流值選擇電容器及電抗器的電壓及電流參數(shù)，所以屬于非標準設計2、二極管整流器帶容性負載典型的是電壓變頻器。其特點是， 只包括 5 次及 5 次以上的諧波。 并且隨進線電抗大小不同， 各次諧波比重也不同，各次諧波比重也不同，但是，高頻諧波含量

31、lcfn21lcfn21共 15 頁，第 11 頁往往超過可控硅整流器帶感性負載的情況。這類負載的另一個特點是功率因數(shù)在0.97 以上，基本不需要補償。 當變壓器所接觸這類負載外還有較大的基波無功功率負載時，可以采用上述的補償方案，在補償基波無功功率的同時，綠除諧波電流。如果變壓器只接這類負載，就要設計專用的濾波裝置，它能吸收較大的諧波電流，而輸出基波容性無功電流較小，不會出現(xiàn)過補償現(xiàn)象。這種濾波器由于c 小 l 大，因而成本較高。3、交流電弧爐負載其特點是2 次、 3 次、 4 次、 5 次及 6 次諧波電流含量較大，為避免諧波放大，2 次、3 次、4 次、5 次、繼 6 次諧波器幾乎工作在

32、諧波狀態(tài)，并且要按客戶提供的實際諧波情況設計個次諧波濾波器，屬于非標準設計。二十五、動態(tài)無功功率補償?shù)幕驹?、系統(tǒng)中基波感性無功的去除2、系統(tǒng)中諧波感性無功的去除3、三相不平衡負載平衡化詳解：1、系統(tǒng)中基波感性無功的去除工程方案兩大類利用同等電壓的感性電流與容性電流方向相反進行抵消。如果實現(xiàn)全補償，系統(tǒng)無功電流等于零。即：其中：ic 容性補償電流iz 負載電流cos 功率因數(shù)漏抗2cos1zcii、 tsc 方案，對感性負載系統(tǒng)配置可補償電容器， 使總電流中無功電流等于零。通過調(diào)節(jié)補償電容器,使補償容性電流為：、 tcr 方案，對感性負載系統(tǒng)配置固定補償電容器，使系統(tǒng)呈容性，再配置可調(diào)補償

33、電抗器，使總電流中無功電流等于零。通過調(diào)節(jié)補償電抗器，使補償容性電流為：漏抗漏抗iz2cos1zcii2cos1zzciii共 15 頁，第 12 頁2、系統(tǒng)中諧波感性無功的去除例如： 5 次諧波濾波器， lc 諧振頻率低于250hz 為 236hz, 此時 lc 阻抗 z 對 250hz呈微感性， 而對 50hz 呈容性， 諧波濾波原理實際上變?yōu)榉至髟?，按照分流公式得知：?z=zb 時諧波電流50%流入電網(wǎng)，其余 50%流入 lc 濾波器支路，當z=25%zb 時，諧波電流20%流入電網(wǎng)。注意：流入電網(wǎng)的諧波電流與流入lc 濾波器的諧波電流之和等于負載諧波電流，不產(chǎn)生諧波放大現(xiàn)象。如果諧

34、波濾波器的諧振點為270hz,對 5 次諧波呈容性，那么將出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。電網(wǎng)諧波電流等于負載諧波電流加上濾波器電流，所以工程上諧波濾波器的諧振點應設計在低于所要濾除的諧波頻率。3、三相不平衡負載平衡化當電流 i 為正值時， zab 為容性元件；反之，zab 為感性元件。當電流 ibc 為正值時， zbc 為容性元件；反之，zbc 為感性元件。當電流 ica 為正值時， zca 為容性元件；反之，zca 為感性元件。有零序電流時， 可采用加裝感性元器件的方法，進行平衡化。（根據(jù)實際情況，進行非標設計）二十六、工程方案的比較1、靜態(tài)無功功率補償電容柜2、高壓側(cè) rlc 濾波器對基波呈容性過補，

35、利用電抗器式高漏抗變壓器晶閘管調(diào)節(jié)svc+tcr 3、就地改變諧波治理補償方式tfc 詳解：1、靜態(tài)無功功率補償電容柜優(yōu)點：造價低。缺點： a.不是合負載急劇變化的工況；b.對諧波電流產(chǎn)生放大作用，增加電網(wǎng)負擔c.電容器容易損壞。2、高壓側(cè) rlc 濾波器對基波呈容性過補，利用電抗器式高漏抗變壓器晶閘管調(diào)節(jié)svc+tcr 優(yōu)點： a.調(diào)節(jié)電感，電流變化平滑；b.rlc 濾波器，濾波效果好；c.無功補償調(diào)節(jié)速度快。缺點： a.造價昂貴，不適合應用在低壓系統(tǒng)；在無零序電流的情況下，可采用分相補償計算法，使各相無功電流為零。使三相系統(tǒng)平衡化。其中：電流 i、ibq、icq 分別為電流iab、ibc、

36、ica 中的無功電流； zab、zbc、zca 為無功元件。共 15 頁，第 13 頁b.產(chǎn)生高次諧波，增加了諧波濾波器的負擔；c.不能解決低壓用戶負載非對稱問題；d.不能解決低壓用戶的增容問題，將損節(jié)能不明顯；e.自身損耗大（），有功換無功得不償失；f.系統(tǒng)諧波振蕩問題（解決振蕩是國際上的難題，目前只有增加系統(tǒng)阻尼損耗；g.高壓閥塔造成及維護困難。3、就地改變諧波治理補償方式tfc 優(yōu)點： a.快速投切技術，無電流沖擊，并且達到tcr 同等補償速率；b.造價可與高壓tcr 競爭，低壓操作安全，維護容易；c.裝置不產(chǎn)生諧波，無射頻干擾；d.可以有效減少供配電系統(tǒng)損耗；e.可以解決低壓用戶的增容

37、問題；f.可以濾除低壓用戶諧波以上，凈化電網(wǎng)（每路電容器配置濾波器） ；g.定點投切，不會產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。缺點：濾波效果依賴無功補償量的大小，只有補償基波無功時才可同時濾除諧波， （在使用變流裝置的場合，只要有諧波無功，必然存在基波無功，二極管整流器作為非標設計）原理說明： tfc 系列動態(tài)無功補償濾波成套裝置，主要由監(jiān)控終端、開關模塊、電容器、 電抗器、 斷路器、 機柜等構成， 控制器采用前饋式監(jiān)測（三相平衡負荷，采集單相信號；三相不平衡負荷，采集三相信號），以負載的實時無功功率為投切物理量，應用瞬時無功控制理論及網(wǎng)壓支持算法，在 10ms 內(nèi)完成信號數(shù)據(jù)采集、計算、及控制輸出；投切開關接到投

38、切指令后，在小于10ms 內(nèi)完成零電流投入，投切無涌流，對電網(wǎng)無沖擊， 并且在主電路和開關中采取措施，對于主回路電容器有預充電的作用，避免了投切電容器的沖擊，使運行更加穩(wěn)定、安全、可靠。為保證實時跟蹤投切，整個系統(tǒng)響應時間小于30ms，可滿足快速變化負載的需要，實現(xiàn)快速補償。分類： tfc 系列動態(tài)無功補償濾波成套裝置，按功能可分為：標準調(diào)諧型、非標濾波型，以下將分別簡述其工作原理：標準調(diào)諧型：主要適用于含有少量諧波，負荷變化較快的系統(tǒng)中。一般情況下，在這種系統(tǒng)中，單純投切電容器組的無功補償裝置是不能直接使用的。tfc 標準調(diào)諧裝置（二進制編碼投切方式）允許再帶 11臺輔助補償柜主控補償柜零電

39、流驅(qū)動板零電流驅(qū)動板電壓取樣顯示用電流取樣控制器控制用電流取樣m負載控制器零電流驅(qū)動板共 15 頁，第 14 頁危害有三： 一為并聯(lián)電容器組對諧波的放大，電容器組與電網(wǎng)形成并聯(lián)諧振使諧波電流放大，以致于電壓及電流的畸變更為嚴重；二為諧波對并聯(lián)電容器的直接影響，諧波電流疊加在電容器的基波電容上，使電容器的電流有效值增大，溫升增大， 會降低電容器的使用壽命或使電容器損害； 三為難以跟蹤快速變化的負載，容易引起過補和欠補，導致網(wǎng)壓波動。針對于此，在諧波含量小于30% 的系統(tǒng)中，無功補償裝置應該串接調(diào)諧電抗器，使此回路中的諧振頻率調(diào)諧低于最低次諧波，使其在工頻呈電容性，改善功率因數(shù)， 在諧振頻率時呈感性，防止諧振的發(fā)生，以防止諧波的