《探讨无功功率和谐波对电网的影响及解决方法》由会员分享，可在线阅读，更多相关《探讨无功功率和谐波对电网的影响及解决方法（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、探讨无功功率和谐波对电网的影响及解决方法摘要：本文对无功补偿和谐波治理问题进行的探讨和研究，有力的说明无功补偿以及提高功率因数对广大供电系统稳定和效益的重要性。关键词：电力系统；谐波治理；功率因数1无功功率和谐波对电网的影响1.1 无功功率对电力系统的影响在电力系统中应保持无功平衡，否则，无功功率将对供、用电产生一定的不良影响，主要表现在：降氐发电机有功功率的输出。降低输、变电设备的供电能力。造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加，这是显而易见的。造成低功率因数运行和电压下降,使电气设备容量得不到充分的发挥。引起电压崩溃，系统解列，造成大
2、面积停电事故。无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机、变压器及其他电气设备容量和导线容量增加，同时，电力用户的起动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大。使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使供电质量严重降低。1.2 i留皮的产生和危害1.2.1 配网中的谐波的产生和产生谐波的类型1.2.1.1 谐波的产生及产生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。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
3、关系的负荷时，就形成正弦电流。任1可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。近年来，电力系统谐波问题日益严重，主要原因如下:电力电子设备及其新技术的大量采用，如换流器等大容量电力晶闸管的设备的非线性负荷的大量增加，以及各种家用电器的普遍使用，从电网的各个供电点，向系统注入大量的谐波。为了节省原材料，铁心设备的工作点更进入彻口区，引起谐波的增加。电弧炉用户的增多及其容量增大。可见，由于非线性用户的不断增加和容量增大，在电力系统中汇合成为日益升高的谐波水平，成为相当严重的问题。1.2.2 谐波在配网中的危害用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故幽口
4、事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。谐波对公用电网和其他系统的危害大致有以下几个方面：谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾。谐波影响各种电气设备的正常工作。谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述（和的危害大大增加，甚至引起严重事故。谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,并会使电气测量仪表计量不准确。谐波会对
5、邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声,国氐通信质量；重者导致住处丢失,使通信系统无法正常工作。2无功补偿的常见措施2.1无功补偿原则当电网需要增设无功补偿设备确定后，即应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的原则，进行合理的配置，以便取得最大的综合补偿效益。国家电力系统电压和无功电力技术导则规定，无功补偿与电压调节应以下列原则进行。总体平衡与局部平衡相结合。既要满足全区（地区或县）的无功功率平衡,还要满足分区（供电区分站（变电站）的无功平衡，尽可能地使长距离输送的无功最小、最大限度地减少功率及电能损耗。电力?M尝与用户补偿相结合。据统计分析,无功功率大约有50%消耗在用户方面，剩下的
6、50%左右消耗在电力网的损耗上。因此,电力部门与用户共同进行补偿是适宜的。分散?M尝与集中补偿相结合，以分散补偿为主。既要在变电站进行集中补偿，又要在配电线路及部分用户进行分散?M尝，但大部分补偿设备应配置在配电网络中，以实现就地就近补偿。降损与调压相结合，以降损为主。无功补偿应尽量分层（按电压等级）和分区（按地区）补偿，就地平衡，避免无功电力长途输送与越级传输，当线路中有较大无功负荷点时，除应考虑与线路始端的距离外，也应考虑大的无功负荷点。选择电容器时应考虑电容器的过电压能力，耐受短路放电能力、涌流，以及运行环圜口电容器的有功损耗等因素。3谐波引发的问题及解决措施电力网中的谐波问题已引起广泛
7、的关注，这是由于随着现代工业技术的发展，电网中非线性负荷（例如晶闸管换流设备、电弧炉、家用电器等）大量增加，供电电压的波形发生了严重的畸变（即电网中谐波含量急剧增加），影响了电力网和电器设备的安全运行,并危及广大用户的正常用电和生产。谐波电流在电源系统内以及装置内均会造成问题。但其影响和解决措施非常不一样，需要分别处理；适用于消除谐波在装置内不良影响的办法并不能减少谐波在电源系统内造成的畸变，反之亦然。3.1 影响供电电源的谐波问题及解决措施中华人民共和国电力法指出：用户用电不得危害供电、用电安全和扰乱供电、用电秩序”，供电营业规则中规定：用户的非线性阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的
8、谐波电流和引起公共连接点至正弦波崎变超过标准时，用户必须采取措施予以消除。”可能的解决方法有：装用谐波滤波器、装用隔离变压器和装用有源的谐波调节器。3.1.1 装用谐波滤波器对于电动机控制器产生的谐波，谐波的形状很分明，可以用滤波器来隔氐谐波电流。对于六脉冲的控制器，滤波器可去掉20%的五次谐波以及全部的高次谐波，对基波影响甚微。为了避免增益顶峰靠近谐波，必须用解谐的滤波器，而且可能需装多个滤波器。在12脉冲桥路中最低次的谐波是11次的，此时情况匕啜简单。3.1.2 装用隔离变压器均衡的三次谐波电流传回到电源去的问题可以用一台Dyn接法的隔离变压器来削弱。使用这种变压器时，通常装设一个旁路的电
9、路以避免在进行变压器的维护工作时长时期地对负荷停止供电。在这种情况下，应采用中性线有足够大的通用四芯馈线。在重要的配电系统中，有时把隔离变压器就地装在每一配电盘上，使3N次谐波电流与配电系统相隔离。隔离变压器要适当提高额定值，否则也会产生电压畸变和过热。3.1.3 装用有源的谐波调节器由变流器/逆变器产生的边频带和谐波不能很好地用普通的滤波器来滤除，这是因为边频带上的频率是随传动装置的速度而变化的，并且时常很接近于基波频率。目前有源滤波器日益推广应用，它在工作时主动地注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯粹的正弦波。这种滤波设备的工作靠数字信号处理（DSP）技术来控制快速
10、绝缘栅双极晶体管（IGBTX因为设备是与供电系统并联工作的，它只控制谐波电流，基波电流并不流过该滤波器。如果所需过滤的谐波电流比滤波器的容量大的话，它只是简单地起限制作用而使波形得到部分的纠正。4配电网无功优化补偿由电力系统电压/无功优化控制是指在保证满足运行约束的同时，用尽量少的无功投入（或尽量少的无功补偿设备投资），最大限度地改善电压质量、降氐网损。电力系统电压无功优化控制主要是通过调整发电机的端电压、变压器分接头位置、无功补偿设备等手段来实现的。电力系统电压/无功优化问题分成规划和运行优化与控制两类。规划问题计算无功补偿设备的最优安装位置、类型和容量，以达到节省投资费用的目的。运行优化与
11、控制问题认为无功补偿设备的配置已定，需要根据实际负荷的变化，确定无功补偿设备的投切方案和变压器分接头位置等，以达到在满足电压质量要求的情况下，网损最小，或能耗最小，或运行费用最小的目的。在功率三角形中，有功功率P与视在功率S的比值，称为功率因数coscp,其公式为：在电力网的运行中，功率因数反映了电源输出的视在功率被有效利用的程度，我们希望的是功率因数越大越好。这样电路中的无功功率可以降到最小，视在功率将大部分用来供给有功功率，从而提高电能输送的功率。当线路所需无功功率不满足功率因数要求时，可采用有载配电变压器自动调压和合理的无功自动补偿，能保证配电网供电电压质量，改善功率因数，达到无功就地平衡的目的，提高电力系统的供电能力，使配电网系统在经济合理、稳定安全的状态下运行。5结论本文对无功补偿和谐波治理问题进行的探讨和研究，有力的说明无功补偿以及提高功率因数对广大供电系统稳定和效益的重要性，并介绍了影响功率因数的主要因素和提高功率因数的几种办法，同时对谐波的有效治理能延长用户设备使用寿命，提高产品质量，降低电磁污染环境，减少能耗，提高电能?IJ用率。这对供电企业是十分有益的。参考文献1程浩忠，吴浩.电力系统无功电压稳定性M.北京：中国电力出版社.2王正风.无功功率与电力系统运行M.北京：中国电力出版社.3粟时平，刘桂英.静止无功功率布尝技术M,北京：中国电力出版社.感谢您的阅读!
