谐波对无功补偿装置影响研究

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1、谐波对无功补偿装置影响研究摘要：本文针对电力系统中的谐波对无功补偿装置的影响展开了分析，以期对同仁们有更多的借鉴。关键词：无功补偿，谐波；分析中图分类号：F407.61文献标识码：A文章编号：近年来随着电力电子技术的迅速发展，大功率电子设备的应用，使得大量谐波注入电网，在影响电网电能质量的同时，也对相应的电器设备带来了不同程度的危害，电力系统谐波源主要来自非线性负荷设备，如各种整流设备，调节设备，电弧炉，轧钢机。以及各种电气拖动设备。并联电容器是电力系统中应用较为广泛的无功补偿设备，主要用于提高功率因数，降低电能损耗，电力系统中存在的谐波电压和谐波电流对各

2、种电气设备影响最大的主要是并联电力电容器。对于无功补偿电容器，由于电容器的容抗表达式是1/wc,就是说电容器的容抗与电网频率关系甚密，当电网除工频电压外，尚存在高次谐波电压时，必将对接于其上的电容器产生影响，谐波频率越高，容抗减少越多，通过电容器的电流就越大，即电容上电流发生的畸变越严重。严重的畸变电流通过电容器后注入电网，使得电网电压的畸变程度加严，造成恶性循环，使得电网电压严重下降。谐波一方面使电容器长期承受过电流可能导致其发热严重而损坏，另一方面投入电容器可能使谐波电流放大，危害电容器自身和其它电器设备的安全，因为在工频条件下，电容的容抗比系统的感抗

3、大得多，不会产生谐振，但在谐波频率下，电容的容抗减小而系统的感抗增加，就有可能产生并联谐振或串联谐振，这种谐振会使谐波电流放大几倍甚至几十倍，是电容器和与之串联的电抗器烧坏的主要原因。由于电容器组的电容量很大，谐波电流通过时，容抗减小，谐波电流增大，这也使得电压畸变扩大，使原来的谐波得以放大。谐波电压的放大。不仅使电能质量受到影响，同时还会给大量用电设备造成这样那样的损失。尤其5次以上，这些谐波将被补偿电容器放大。电容器组与线路串联谐振，使线路上的电压、电流畸变率增大，还有可能造成设备损坏，在这种情况下补偿装置是不可使用的。功率因数的基本定义公式：H=P有

4、/S,在有谐波的情况下，加入谐波的参数，再通过比较复杂的数学运算，我们可以得到这样一个公式：n=(Il/I)•；cos©=入•；cos4>其中：入，叫基波因子II是基波电流I是总电流cose叫相移因子，或者叫基波功率因数从公式可以看出，基波因子反映了谐波对功率因数的影响。显然，在总电流I恒定时，谐波电流越大，基波电流11就会越小，也就是基波因子就越小，从而功率因数也就越小。相移因子（基波功率因数）就是基波电流相对电压的滞后情况，是我们熟悉的计算公式。以前，电网中直流设备较少，所以谐波不多，大多数情况下：基波电流11~总电流I,所以：基波

5、因子入〜1所以有：T]acose因此，我们把cos4）等同为功率因数来看待。以前我们不了解谐波，或者谐波较小时，考虑无功补偿，都主要考虑移相因子的作用，长此下来，我们就把基波功率因数（移相因子）作为了电网的功率因数的来理解。因此，在有谐波的情况下，基波因子X小于1,移相因子就算=1,电网的功率因数也都是小于1的。也就是说，有谐波时，仅仅用电容器补偿，功率因数是很难达标的。谐波还会对无功控制器造成影响，无功控制器是无功补偿装置的指挥系统，采样、运算、发出投切信号，参数设定、测量、元件保护等功能均由补偿控制器完成。它相当于一台电脑，当电网中或负载源产生的谐波干

6、扰了控制器时，补偿控制器可能发出错误信号产生误动误显。相应办法是更换抗谐波型控制器或在配电系统中加装抗谐波型元件。因此，对有谐波影响的用户安装无功补偿装置，最好的解决方法就是在电容器组串接电抗器来组成谐波滤波器。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性，以对线路进行无功补偿，对于谐波则为感性负载，以吸收部分谐波电流，改善线路的畸变率。滤波补偿装置既补偿了无功损耗又改善了线路质量，虽然成本提高较多，但对于谐波成分较大的线路还是应尽量考虑采用，不能认为装置一时不出问题就认为没有问题存在。很多情况下，采用五次、七次、十一次或高通滤波器可以在补偿无功功率的同时，对系统中

7、的谐波进行消除。必要时应对补偿系统的谐波进行测试，存在谐波但不超标可选抗谐波无功补偿装置，而谐波超标则应治理谐波。