1、預(yù)備知識(shí)

1、阻抗、導(dǎo)納、電抗（容抗感抗）、電納（容納感納）

2、個(gè)支路呈什么性質(zhì)、分析

3、阻抗圖分析電流、電壓之間的關(guān)系（相位關(guān)系超前或滯后分析）

一、無功補(bǔ)償

L無功補(bǔ)償概述

交流電在通過純電阻的時(shí)候，電能都轉(zhuǎn)成了熱能，而在通過純?nèi)菪曰蛘呒兏行载?fù)載的時(shí)候，并不做功。也就是說沒有消耗電能，即為無功功率。當(dāng)然實(shí)際負(fù)載，不可能為純?nèi)菪载?fù)載或者純感性負(fù)載，一般都是混合性負(fù)載，這樣電流在通過它們的時(shí)候，就有部分電能不做功，就是無功功率，此時(shí)的功率因數(shù)小于1，為了提高電能的利用率，就要進(jìn)行無功補(bǔ)償。

電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動(dòng)機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性電抗，在運(yùn)行過程中需要向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)等容性設(shè)備以后，可以供給感性電抗消耗的部分無功功率小電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供無功功率。也即減少無功功率在電網(wǎng)中的流動(dòng)，因此可以降低輸電線路因輸送無功功率造成的電能損耗，改善電網(wǎng)的運(yùn)行條件。這種做法稱為無功補(bǔ)償。

電力系統(tǒng)的負(fù)載大多是電感性的，會(huì)消耗無功電力，使得負(fù)載電流相位滯后于電壓，相角差越大，無功電力需求越大，要供給固定的有功功率，勢必提高電流而增加線路損耗。同時(shí)，電力網(wǎng)絡(luò)中的用電設(shè)備消耗的無功功率也必須從網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)地方獲得，顯然，這些無功功率如果都要由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法應(yīng)該是在需要無功功率的地方產(chǎn)生無功功率。因此在配電系統(tǒng)里幾乎都使用電容器來補(bǔ)償負(fù)載所需的無功功率，以改善功率因數(shù)。

L無功補(bǔ)償的發(fā)展歷程

傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償技術(shù)

1）發(fā)電機(jī)：進(jìn)相（欠勵(lì)磁）運(yùn)行，降低發(fā)電機(jī)的有功出力，非常昂貴。

2）同步調(diào)相機(jī)：無功功率發(fā)電機(jī)，可吸收或發(fā)出無功；設(shè)備投資大

起動(dòng)，運(yùn)行，維護(hù)復(fù)雜。

3）并聯(lián)電容補(bǔ)償：應(yīng)用*廣，可長久連接或用開關(guān)連接；

不能連續(xù)調(diào)節(jié)，負(fù)載特性差（QC＝ωCU2）

對(duì)諧波有放大作用，只能發(fā)出無功。

4）并聯(lián)電抗補(bǔ)償：吸收充電功率，線路末端和中間；不能連續(xù)調(diào)節(jié)，

只能吸收無功。

5）靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）：近年來獲得了很大的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于負(fù)載無功補(bǔ)償。其典型代表是固定電容器＋晶閘管控制電路控制電抗器（FIXEDCAPACITOR＋THYRISTORCONTROLLEDREACTOR——FC＋TCR）。晶閘管投切電容器（THYRISTORSWITCHEDCAPACITOR——TSC）也獲得了廣泛的應(yīng)用。靜止無功無功補(bǔ)償裝置的一個(gè)重要特性就是它能連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償裝置的無功功率。這種連續(xù)調(diào)節(jié)是依靠調(diào)節(jié)TCR中的晶閘管的觸發(fā)延遲角得以實(shí)現(xiàn)的。TSC只能分組投切，不能連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率，它只能和TCR配合使用，才能整體調(diào)整無功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。由于具有連續(xù)調(diào)節(jié)的性能且響應(yīng)迅速，因此SVC可以對(duì)無功功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，使補(bǔ)償點(diǎn)電壓接近維持不變。

L無功補(bǔ)償的原理

無功補(bǔ)償的原理是把負(fù)荷等效成電壓源。通過“抵消”一部分的感性無功電流，使之注入上**PCC（公共連接點(diǎn)）總的無功電流減小。（利用公式可更直觀的解釋：功率因素提高了）

L無功補(bǔ)償的作用

使用無功補(bǔ)償后，用用戶可以收到以下效果：

一、減少電力損失，一般工廠動(dòng)力配線依據(jù)不同的線路及負(fù)載情況，其電力損耗約2％－－3％左右，使用電容提高功率因數(shù)后，總電流降低，可降低供電端與用電端的電力損失。

二、改善供電品質(zhì)，提高功率因數(shù)，減少負(fù)載總電流及電壓降。于變壓器二次側(cè)加裝電容可改善功率因數(shù)提高二次側(cè)電壓。

三、延長設(shè)備壽命。改善功率因數(shù)后線路總電流減少，使接近或已經(jīng)飽和的變壓器、開關(guān)等機(jī)器設(shè)備和線路容量負(fù)荷降低，因此可以降低溫升增加壽命（溫度每降低10°C，壽命可延長1倍）

四、*終滿足電力系統(tǒng)對(duì)無功補(bǔ)償的監(jiān)測要求，消除因?yàn)楣β室驍?shù)過低而產(chǎn)生的罰款。

二、諧波濾波

L諧波濾波概述

諧波是對(duì)周期性非正弦電量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，除了得到與電網(wǎng)基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網(wǎng)基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（N＝FN／F1）稱為諧波次數(shù)。電網(wǎng)中有時(shí)也存在非整數(shù)倍諧波，稱為非諧波（NON－HARMONICS）或分?jǐn)?shù)諧波。諧波實(shí)際上是一種干擾量，使電網(wǎng)受到“污染”。電工技術(shù)領(lǐng)域主要研究諧波的發(fā)生、傳輸、測量、危害及抑制，其頻率范圍一般為2≤N≤40。

L濾波的發(fā)現(xiàn)歷程

有關(guān)諧波的數(shù)學(xué)分析在18世紀(jì)和19世紀(jì)已經(jīng)奠定了良好的基礎(chǔ)。傅里葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應(yīng)用。電力系統(tǒng)的諧波問題早在20世紀(jì)20年代和30年代就引起了人們的注意。當(dāng)時(shí)在德國，由于使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J。C。READ發(fā)表的有關(guān)變流器諧波的論文是早期有關(guān)諧波研究的經(jīng)典論文。到了50年代和60年代，由于高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展，發(fā)表了有關(guān)變流器引起電力系統(tǒng)諧波問題的大量論文。70年代以來，由于電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、交通及家庭中的應(yīng)用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴(yán)重。世界各國都對(duì)諧波問題予以充分和關(guān)注。國際上召開了多次有關(guān)諧波問題的學(xué)術(shù)會(huì)議，不少國家和國際學(xué)術(shù)組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。

L諧波的產(chǎn)生

諧波產(chǎn)生的根本原因是系統(tǒng)中某些設(shè)備和負(fù)荷的非線性特性，即所加電壓與產(chǎn)生的電流不呈線性關(guān)系而造成波形畸變。理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該具有單一而固定的頻率和規(guī)定的電壓幅值，但當(dāng)系統(tǒng)的正弦波形電壓加在非線性負(fù)載上時(shí)，產(chǎn)生的電流為非正弦波形，波形的畸變即產(chǎn)生了諧波電流，諧波電流又影響端電壓，使電壓波形發(fā)生畸變從而產(chǎn)生諧波電壓。這些向電網(wǎng)中注入諧波電流和產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備即為諧波源。

電網(wǎng)中的諧波源大體分為兩種類型：一類為含有半導(dǎo)體元件的各種電力電子設(shè)備，如各種整流、逆變裝置和晶閘管可控開關(guān)設(shè)備等，它們按一定的規(guī)律開閉不同電路，將諧波電流注入電網(wǎng)；另一類為含有電弧和鐵磁非線性設(shè)備的諧波源，如熒光燈、電弧爐和各種鐵心設(shè)備包括變壓器、電抗器等。家用電器設(shè)備分屬于上述兩類諧波源，雖然其容量小，但數(shù)量巨大，因此也是不可忽視的諧波源。此外，對(duì)于電力系統(tǒng)三相供電來說，三相不平衡負(fù)荷也是典型的諧波源，使電力系統(tǒng)的電流和電壓波形產(chǎn)生畸變。

電網(wǎng)諧波來自于3個(gè)方面：

1）是發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波：

發(fā)電機(jī)由于三相繞組在制作上很難做到**對(duì)稱，鐵心也很難做到**均勻一致和其他一些原因，發(fā)電源多少也會(huì)產(chǎn)生一些諧波，但一般來說很少。

2）是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波：

輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波，由于變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，加上設(shè)計(jì)變壓器時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關(guān)。鐵心的飽和程度越高，變壓器工作點(diǎn)偏離線性越遠(yuǎn)，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達(dá)額定電流0.5％。

3）是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波：

晶閘管整流設(shè)備。由于晶閘管整流在電力機(jī)車、鋁電解槽、充電裝置、開關(guān)電源等許多方面得到了越來越廣泛的應(yīng)用，給電網(wǎng)造成了大量的諧波。我們知道，晶閘管整流裝置采用移相控制，從電網(wǎng)吸收的是缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，從而給電網(wǎng)留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達(dá)基波的30％；接容性負(fù)載時(shí)則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈沖整流器，也還有11次及以上奇次諧波電流。經(jīng)統(tǒng)計(jì)表明：由整流裝置產(chǎn)生的諧波占所有諧波的近40％，這是*大的諧波源。

變頻裝置。變頻裝置常用于風(fēng)機(jī)、水泵、電梯等設(shè)備中，由于采用了相位控制，諧波成份很復(fù)雜，除含有整數(shù)次諧波外，還含有分?jǐn)?shù)次諧波，這類裝置的功率一般較大，隨著變頻調(diào)速的發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)造成的諧波也越來越多。

電弧爐、電石爐。由于加熱原料時(shí)電爐的三相電極很難同時(shí)接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩(wěn)定，引起三相負(fù)荷不平衡，產(chǎn)生諧波電流，經(jīng)變壓器的三角形連接線圈而注入電網(wǎng)。其中主要是27次的諧波，平均可達(dá)基波的8％20％，*大可達(dá)45％。

氣體放電類電光源。熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬于氣體放電類電光源。分析與測量這類電光源的伏安特性，可知其非線性十分嚴(yán)重，有的還含有負(fù)的伏安特性，它們會(huì)給電網(wǎng)造成奇次諧波電流。

L諧波濾波的原理

濾波的原理是把諧波源等效成一個(gè)電流源，利用分流的方式濾除注入上**PCC的諧波電流，同時(shí)要注意防止諧波放大。

2.2。5諧波濾波的作用

3。無功補(bǔ)償兼濾波的應(yīng)用場合

諧波來源

晶閘管整流設(shè)備（冶煉、軋鋼、電鍍等）、變頻裝置（中頻爐，變頻器等）、電弧爐、電石爐、氣體放電類電光源、計(jì)算機(jī)、家用電器。

接觸器投切型低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償兼濾波裝置（MSF）

典型應(yīng)用場所

MSF可有效提高電能質(zhì)量和充分利用系統(tǒng)容量。典型適用對(duì)象有：軋鋼企業(yè)交直流傳動(dòng)電機(jī)、中頻爐、高頻加熱電源設(shè)備、電鍍設(shè)備、陶瓷加工等。

晶閘管投切型低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償兼濾波裝置（TSF）

典型應(yīng)用場所

TSF能快速補(bǔ)償無功和濾除諧波，可有效提高電能質(zhì)量和充分利用系統(tǒng)容量。典型適用對(duì)象有：軋鋼企業(yè)交直流傳動(dòng)電機(jī)、電焊機(jī)群、中頻爐、高頻加熱電源設(shè)備等。

高壓無功補(bǔ)償兼濾波裝置

高壓無功功率補(bǔ)償兼濾波裝置主要用于6KV、10KV及35KV供電的冶金化工等行業(yè)有諧波源的場所，是實(shí)現(xiàn)變電站無人值守及舊站改造的選產(chǎn)品。

高壓靜止式動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVC

典型應(yīng)用場所

SVC典型適用對(duì)象有：軋鋼企業(yè)交直流傳動(dòng)電機(jī)、軋機(jī)、電弧爐、電力機(jī)車和區(qū)域變電站設(shè)備等。上海坤友電氣有限公司