谐波的治理以及无功功率的补偿

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1、谐波的治理以及无功功率的补偿一、谐波的来源“谐波”一词起源于声学。电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意。当时在德国，由于使用静止汞弧变流器而造成了电压、电流波形的畸变。1945年J.C.Read发表的有关变流器谐波的论文是早期有关谐波研究的经典论文。二、谐波的定义定义：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。产生的原因：由于正弦电压加压于非线性负载，基波电流发生畸变产生谐波。主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变

2、器等。三、谐波的分类谐波是正弦波，每个谐波都具有不同的频率，幅度与相角。谐波频率是基波频率的整倍数，根据法国数学家傅立叶(M．Fourier)分析原理证明，任何重复的波形都可以分解为含有基波频率和一系列为基波倍数的谐波的正弦波分量。根据谐波频率的不同，可以分为：3.1、奇次谐波额定频率为基波频率奇数倍的谐波，被称为“奇次波”，如3、5、7次谐波；3.2、偶次谐波额定频率为基波频率偶数倍的谐波，被称为“偶次谐波”，如2、4、6、8次谐波。一般地讲，奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大。在平衡的三相系统中，由于对称关系，偶次谐波已经被消除了，只有奇次

3、谐波存在。对于三相整流负载，出现的谐波电流是6n±1次谐波，例如5、7、11、13、17、19等。变频器主要产生5、7次谐波。四、谐波的危害1、高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压和谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加线路损耗，浪费电网容量。2、影响供电系统的无功补偿设备，谐波注入电网时容易造成变电站高压电容过电流和过负荷，在谐波场合下，电容柜无法正常投切，更严重的请况下，电容柜会将电网谐波进一步放大。3、影响设备的稳定性，尤其是对继电保护装置，危害特大。4、谐波的存在会造成异步电动机效率

4、下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。5、谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用容量和使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。五、国内治理谐波污染的几种方法目前常用的谐波治理的方法无外乎有二种，无源滤波、有源滤波及无功补偿。下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。5.1、无源谐波滤除装置无源滤波器的主要结构是用电感器与电容器串联起来，组成LC串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次

5、、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。5.1.1、无源滤波装置的优点无源滤波装置的生产成本较低，吸收高次谐波，而所有滤波支路对基波呈现容性，正好满足无功补偿要求，不必另装并联电容器补偿装置，这种方法经济、简便，国内外广泛采用。5.1.2、无源滤波装置的缺点无源滤波装置滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。5.1.3、无源滤波装置的现状现在，市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就

6、大，一般而言，低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。由于我国的中小企业大多数是私有的，业主对谐波的危害认识不足，一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波，而有的企业由于谐波的含量太大，常规的无功补偿不能凑效，供电部门对无功的要求又是十分严格的，达不到就要罚款。因此，业主不得不要求滤波。因而，其市场的前景可观，经济效益也就可观了。5.2、有源谐波滤除装置有源谐波滤除装置是在无源滤波装置的基础上发展起来的。5.2.1、有源滤波装置的优点有源滤波装置能做到适时补偿，且不增加电网的容性元件，滤波效果好，在其额

7、定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。5.2.2、有源滤波装置的缺点有源滤波装置由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。5.2.3、有源滤波装置的原理有源滤波装置主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。5.2.4、有源滤波装置的适用场合有源滤波器主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。5.2.5、有源滤波装置的现状对单台的有源滤波装置而言，其利润是可观

8、的，但用户一般不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。5.3、无功补偿人们对有功功率的理解非常