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1、动态无功补偿和滤波 技术培训 基本原理和要求 动态无功补偿（滤波） 技术培训 一、无功补偿基础知识： 1、什么是功率、功率因数 2、提高功率因数的意义 3、无功补偿的基本原理和方法 4、无功补偿在系统中的作用 5、动态无功补偿装置种类 动态无功补偿（滤波） 技术培训 二、谐波治理（滤波）基础知识： 1、谐波的含义 2、谐波的产生 3、谐波的危害 4、谐波治理的必要性 5、谐波治理方法 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 1、功率、功率因数 在电网中，功率分为有功功率、无功功率和视 在功率。交流电网中，由于有阻抗和电抗（感抗和 容抗）的同时存在，所以电源输送到电器的电功率 并不完全做
2、功。因为，其中有一部分电功率（电感 和电容所储的电能）仍能回输到电网，因此，凡实 际为电器(电阻性质)所吸收的电功率叫有功功率。 电感和电容所储的电能仍能回输到电网，这部分功 率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称 为无功功率。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 当电网电压为正弦波形，并且电压和电流 同相位时，电阻性电气设备从电网吸收的功 率P等于电压U和电流I的乘积，即：PUI 电阻性电气设备包括白炽灯、电热器等。 电动机和变压器运行时需要建立磁场，这 部分能量不能转化为有功功率，因此称之为 无功率Q。此时电流滞后电压一个角度 。 在选择变配电设备时应按视在功率S，即 有
3、功功率和无功功率的几何和：S P2 + Q2 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 无功功率的传输加重电网的负担， 使电网损耗增加，因此需要对其进行 就近和就地补偿。 并联电容器可以补偿或平衡电气 设备的感性无功功率。当容性无功功 率Qc等于感性无功功率QL时，电网 只传输有功功率P。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 在交流电网中，如负载是纯电阻，电压 和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就 是有功功率，但在有电感或电容的电路中， 电压和电流有着相位差，所以电压和电流的 乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而 是表面上的数值，叫做视在功率，用字母S 表示。通常视在功率
4、的单位用千伏安，用字 母kVA表示。 有功功率与视在功率的比值就是功率因 数，用COS表示，它是没有单位的。 cosP/S （） 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： n电网基本元件： n电阻性质的电器：电阻丝、加热、发 光装置。 n电感性质的电器：电动机、变压器等 n电容性质的电器： 电容器、电缆等 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 2、提高功率因数的意义： 在一定的有功功率下，当用户的cos比 较小，视在功率比较大，为了满足用电的需 要，供电线路和变压器的容量需要大，这样 ，增加了供电投资、降低设备利用率，也增 加线路网损。负载的功率因数过低，供电设 备的容量不能充
5、分利用，在一定的电压下向 负载输送一定的有功功率时，通过输电线路 的电流增大，导线电阻的能量损耗和导线阻 抗会造成电压降。所以，功率因数是电力系 统中的一个重要指标。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 根据全国用电规定，在电网高峰负荷时 ，用户的功率因数应达到的标准：高压用电 的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压 装置的电力用户，功率因数为0.9以上，其它 用户，100kVA及以上电力用户和大中型电力 排灌站，功率因数为0.85以上；农业用电功 率因数为0.80以上。凡功率因数达不到上述 规定的用户，供电部门会在其用户使用电费 的基础上，按一定比例对其进行罚款。所以 ，需要提高
6、用户的功率因数，必须进行无功 补偿。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 3、无功补偿的原理和方法 把具有容性功率负荷的装置与感性功率 负荷，并联接在同一电路；当容性负载释放 能量时，感性负荷吸收能量；而当感性负荷 释放能量时，容性负荷却在吸收能量；能量 在两种负荷之间交换。 这样，感性负荷所吸收的无功功率，可 以从容性负荷输出的无功功率中得到补偿， 这就是无功功率补偿的基本。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 无功功率补偿的方法很多，以采 用电力电容器或采用具有容性负荷的 装置进行补偿比较多。这里，重点介 绍电力电容器的补偿方法。 电力电容器的补偿，有两种方法 ：并
7、联补偿和串联补偿。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 串联补偿：是把电容器直接串联 到高压输电线路上，以改善输电线路 参数，降低电压损失，提高其输送能 力，降低线路损耗。这种补偿方法的 电容器称做串联电容器，应用于高压 远距离输电线路上，应用比较少。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 并联补偿：是把电容器直接与被 补偿设备并联连接到同一电路上，以 提高功率因数。这种补偿方法所用的 电容器称作并联电容器，用电企业都 是采用这种补偿方法。 电容器的补偿形式，以无功就地 平衡为原则。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 4、无功补偿在系统中的作用： n 补偿无
8、功功率，提高功率因数 n 增加电网的传输能力，提高设备利用率 n 降低线路损失和变压器有功损失 n 减少设备容量 n 改善电压质量 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 5、动态无功补偿装置的种类： n电容器分组自动投切 nTSC型自动分组投切装置 n调压技术 n TCR型SVC动态补偿装置 nMCR型SVC动态补偿装置 （分别介绍如下） 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 1、分组自动投切：利用真空开关或接 触器，分组自动投切并联电容器；真 空开关和接触器式的投切，涌流大， 开关寿命低，不能实现连续无级调节 。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 2、TSC
9、型自动分组投切装置： 利用串联晶闸管代替真空接触器，作 为投切开关，对流过电容器的电流进行调 节，实现无功功率的调整，其实质是自动 分组投切，是传统技术的改进；属于离散 式调节，容易过补和欠补、电压容易波动 ；晶闸管串联在高压回路，容易被击穿； 晶闸管发热量大，需要辅助冷却设备，维 护量大。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 3、调压式： 利用有载调压变压器（自耦式） 调节电容器两端的电压，实现容性无 功功率的调节；是细化了的分组自动 投切，不能实现连续无级调节；变压 器受涌流冲击和谐波影响，可靠性下 降。无法实现滤波，甚至可能引起谐 振的危险。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功
10、补偿基础知识： 调压技术：根据 Q=2fCU2 改变电容器 端电压来调节无功输出，实现自动补偿。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 4、TSVC型动态无功补偿装置： 利用晶闸管控制电抗器(TCR)式 的动态无功补偿装置(SVC)，是通过 控制晶闸管的导通角和导通时间，以 控制流过电抗器电流的大小和相位， 实现感性无功的连续可调，从而实现 容性无功的动态补偿。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： TSVC型动态无 功补偿装置原理 ： 通过对可控硅 导通时间进行控制 ，电流基波分量随 控制角的增大而减 小，控制角可在 090范围内变化 。 n相控式电抗器的结构原 理： 动
11、态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 该装置占地面积大；晶闸管发热 量大，需要辅助冷却设备；自身产生 的谐波量大，需要配备专用滤波设备 ；成本高、价格昂贵；电子元器件寿 命短，维护费用大。 动态无功补偿和滤波技术培训 无功补偿基础知识： 5、MSVC型动态无功补偿装置： 利用磁控电抗器电抗值连续可调 ，实现感性无功的连续可调，从而实 现容性无功的动态补偿。 结构上分为磁阀式、裂芯式和磁 控式。 （见MSVC介绍） 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n1、谐波的含义： 供电系统谐波的定义是：对周期 性非正弦电量进行傅立叶级数分解， 除了得到与电网基波频率相同的分量
12、，还得到一系列大于电网基波频率的 分量，这部分电量称为谐波。谐波频 率与基波频率的比值（n=fn/f1） 称 为谐波次数。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n 电力系统中有非线性负载时，即使电 源都以工频50HZ供电，当工频电压 或电流作用于非线性负载时，就会产 生不同于工频的其它频率的正弦电压 或电流，这些不同于工频频率的正弦 电压或电流，用富氏级数展开，就是 人们称的电力谐波。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： 2、谐波的产生： n 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
13、施加的 电压成正比，流过的电流就是正弦波。 n 在实际的供电系统中，由于有非线性负 荷的存在，当电流流过与所加电压不呈线性 关系的负荷时，就形成非正弦电流。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n 任何周期性波形均可分解为一个 基频正弦波加上许多谐波频率的正弦 波。谐波频率是基频的整倍数，例如 基波频率为50Hz，二次谐波为100Hz ，三次谐波则为150Hz。因此，畸变 的电流波形可能有二次谐波、三次谐 波直到第三十次谐波组成。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n产生谐波的设备类型 所有的非线性负荷，都能产生 谐波电流。产生谐波的设备类型有： 开关
14、模式电源(SMPS)、电子荧光灯 镇流器、调速传动装置、不间断电源 (UPS)、磁性铁芯设备（变压器、电 机等）及家用电器（如电视机）等。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： 各种整流设备、交直流换流设备 和电子电压调整设备，电熔炼设备、 电化学设备、矿井起重设备、露天采 掘设备、电气机车等，还有种类繁多 的照明器具、娱乐设施和家用电器等 。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n 随着电力电子技术的发展，各类 电力电子设备，如变频器等在企业的 应用越来越广泛，大大提高了企业的 生产效率，但变频器工作时会产生大 量的谐波电流，谐波电流在电网阻抗 上产生压
15、降，会使电压波形也变成非 正弦。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： 这样，连接在同一点的其它设备 上，就会被施加了含有谐波成分的非 正弦电压，致使一些敏感设备无法正 常工作。目前，谐波问题已经受到全 世界的广泛重视，解决谐波问题已经 迫在眉睫。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： 3、谐波的危害： 主要表现在以下几个方面： n谐波使企业电网中的设备产生附加谐 波损耗，降低电网、输电及用电设备 的使用效率，增加电网线损。在三相 四线制系统中，零线会由于流过大量 的3次及其倍数次谐波电流，造成零 线过热。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知
16、识： n谐波会产生额外的热效应从而引起用电设备 发热，使绝缘老化，降低设备的使用寿命。 n如果电网中装有补偿电容器，谐波容易使电 网与补偿电容器之间发生并联谐振或是串联 谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造 成过电流，引起电容器和与之相连的电抗器 、电阻器的损坏。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n谐波会引起企业中一些敏感的自动化设备误 动作，同时也会导致电气测量仪表计量不准 确。 n谐波会对附近系统的信号传输产生干扰，轻 者引入噪声，重者导致信号丢失，使系统无 法正常工作。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n谐波电流对电气设备的危害 n1）谐波对供电变压器的影响 n 谐波对供电变压器的影响主要是产生附加 损耗，温升增加，出力下降，影响绝缘寿命 。 n 2）谐波对旋转电机的影响 n 谐波对旋转电机的主要影响是产生附加损 耗，其次产生机械振动，噪声和谐波过电压 。 动态无功补偿和滤波技术培训 谐波治理（滤波）基础知识： n3）谐波对电缆及并联电容器的影响，当产生 谐波放大时，
