谐波治理与无功补偿(无功和谐波的危害)

1. 无功和谐波的危害

动态无功补偿发生装置，即静止同步补偿器，又名静止无功发生器。

1、由于其开关器件为IGBT，所以其动态补偿效果是早期的同步调相机、电容器和无功补偿装置不能比拟的，无功补偿装置以其较低谐波，较高的效率，较快速的动态响应，成为现代柔性交流输电系统中的重要设备。

2、该装置主要用来补偿电网中频繁波动的无功功率，抑制电网闪变和谐波，提高电网的功率因数，改善配电网的供电质量和使用效率，进而降低网络损耗，有利于延长输电线路的使用寿命。

3、各种无功和谐波补偿的设备中，用于抑制谐波、补偿无功的方法主要有两类：一类是装设谐波无功补偿装置;另一类是对电力电子装置本身进行改造，使其在实现自身功能的同时不产生谐波，也不消耗无功，或者根据需要对其进行功率因数校正。

2. 整流电路的谐波和无功功率的危害

　　目前谐波的治理可采用以下方法：

　　（1）变频器的隔离、屏蔽、接地

　　变频器系统的供电电源与其它设备的供电电源相互独立；或在变频器和其它用电设备的输入侧安装隔离变压器；或者将变频器放入铁箱内，铁箱外壳接地。同时变频器输出电源应尽量远离控制电缆敷设（不小于50mm间距），必须靠近敷设时尽量以正交角度跨越，必须平行敷设时尽量缩短平行段长度（不超过1mm），输出电缆应穿钢管并将钢管作电气连通并可靠接地。

　　（2）加装交流电抗器和直流电抗器

　　当变频器使用在配电变压器容量大于500KVA，且变压器容量大于变频器容量的10倍以上，则在变频器输入侧加装交流电抗器。而当配电变压器输出电压三相不平衡，且不平衡率大于3%时，变频器输入电流峰值很大，会造成导线过热，则此时需加装交流电抗器。严重时则需加装直流电抗器。

　　（3）加装无源滤波器

　　将无源滤波器安装在变频器的交流侧，无源滤波器由L、C、R元件构成谐波共振回路，当LC回路的谐波频率和某一次高次谐波电流频率相同时，即可阻止高次谐波流入电网。无源滤波器特点是投资少、频率高、结构简单、运行可靠及维护方便。无源滤波器缺点是滤波易受系统参数的影响，对某些次谐波有放大的可能、耗费多、体积大。

　　（4）加装有源滤波器

　　早在70年代初，日本学者就提出有源滤波器的概念，由源滤波器通过对电流中高次谐波进行检测，根据检测结果输入与高次谐波成分具有相反相位电流，达到实时补偿谐波电流的目的。与无源滤波器相比具有高度可控性和快速响应性，有一机多能特点。且可消除与系统阻抗发生谐振危险。也可自动跟踪补偿变化的谐波。但存在容量大，价格高等特点。

　　（5）加装无功功率静止型无功补偿装置

　　对于大型冲击性负荷，可装设无功功率的静止型无功补偿装置，以或得补偿负荷快速变动的无功需求，改善功率因数，滤除系统谐波，减少向系统注入谐波电流，稳定母线电压，降低三相电压不平衡度，提高供电系统承受谐波能力。而其中以自饱和电抗型（SR型）的效果最好，其电子元件少，可靠性高，反应速度快，维护方便经济，且我国一般变压器厂均能制造。

　　（6）线路分开

　　因电源系统内有阻抗，所以谐波负荷电流将造成电压波形的谐波电压畸形。把产生谐波的负荷的供电线路和对谐波敏感的负荷供电线路分开，线性负荷和非线性负荷从同一电源接口点PCC开始由不同的电路馈电，使非线性负荷产生的畸变电压不会传导到线性负荷上去。

　　（7）电路的多重化、多元化

　　逆变单元的并联多元化是采用2个或多个逆变单元并联，通过波形移位叠加，抵消谐波分量；整流电路的多重化是采用12脉波、18脉波、24脉波整流，可降低谐波成分；功率单元的串联多重化是采用多脉波（如30脉波的串联），功率单元多重化线路也可降低谐波成分。此外还有新的变频调制方法，如电压矢量的变形调制。

　　（8）变频器的控制方式的完善

　　随着电力电子技术、微电子技术、计算机网络等高新技术发展，变频器控制方式有了以下发展：数字控制变频器，变频器数字化采用单片机MCS51或80C196MC等，辅助以SLE4520或EPLD液晶显示器等来实现更加完善的控制性能；多种控制方式结合，单一的控制方式有着各自的缺点，如果将这些单一控制方式结合起来，可以取长补短，从而达到降低谐波提高效率的功效。

　　（9）使用理想化的无谐波污染的绿色变频器

　　绿色变频器的品质标准是：输入和输出电流都是正弦波，输入功率因数可控，带任何负载使都能使功率因数为1，可获得工频上下任意可控的输出功率。

3. 无功补偿谐波过大的问题怎么处理啊

您好：对于高压计量用户，企业用户功率因数在0.9以下，供电部门将加收利率电费（也就是罚款）功率因数在0.9就没有利率电费了。

0.91-0.95供电部门有奖励电费。0.95-1按0.95的奖励电费执行。如果补偿大于1，也就是过补，补偿装置向电网倒送容性无功，将造成电网电压升高，电网谐波放大，系统产生自激。对电网的安全运行产生影响，此时供电部门的罚款是比补偿不足还要严厉的。所以，系统进行无功补偿时，是不容许产生过补的。

4. 谐波和无功的关系

无功补偿能达到降低谐波的目的吗？

答:无功补偿不能降低谐波的目的。

●功率因数补偿柜只是补偿平衡低压供电线路中的感性负载引起的功率因数cosφ达到一个节约由于感性负载电能损耗的问题。

●如果采用电容补偿，控制不好容易产生过补学习，相反它会形成谐振现象，太高系统电压而损坏电气设备和增加有功功率损耗，是一种不可取的方法。

♥谐波→是指频率为基波频率(50Hz)整数倍数的一种正弦波；例如，电网中存在的三次谐波，它的谐波频率就是50×3=150Hz；见下图所示。

●谐波产生的主要原因是由于电网中存在非线性元件和非线性负载；例如现在使用的变频器及一些单相整流电子元器件都是产生谐波的罪魁祸首。这些非线性元件和非线性负载的存在，使得电网的电压或电流的波形不仅仅是频率为 50Hz的正弦波(又称基波)，还含有与基波频率(50Hz)成整数倍和分数倍频率的其他正弦波。这些正弦波就称为电网的谐波。

●其中频率高于基波频率的谐波叫高次谐波。对谐波频率为基波频率的分数倍时，称为分数谐波或间谐波，电力系统中的谐波主要是高次谐波。

●电力系统产生谐波的原因,主要在于电力系统中存在着各种非线性元件(如带铁芯的变压器、发电机、电动机等)和非线性负载(如电弧炉、大功率整流设备等)，当电力系统向非线性设备及负荷供电时，这些设备在传递(如变压器)、变换(如交直流换流器)、吸收(如电弧炉)系统发电机所供给的基波能量的同时，又把部分非正弦波反送电力系统，使电力系统的电压正弦波发生畸变，形成系列不同频率和振幅的谐波。

♣谐波对电力系统的影响主要表现在以下几方面

①谐波电流通过变压器，可使变压器的铁芯损耗明显增加，从而使变压器出现过热，缩短使用寿命。

②谐波电流通过交流电动机，不仅会使电动机铁芯损耗明显增加，而且还使电动机转子发生振动现象，严重影响机械加工产品质量。

③谐波对电容器的影响更为突出，含有高次谐波的电压加在电容器两端时,由于电容器对高次谐波的阻抗很小，所以电容器很易发生过负荷以致损坏。

④谐波电流可使电力线路的电能损耗增加。

⑤谐波可引起电力系统发生电压谐振，从而在线路上产生过电压，有可能击穿线路设备的绝缘。

⑥谐波使系统的继电保护和自动装置发生误动作。

⑦谐波增大附加磁场严重干扰影响电子仪表和通讯系统的正常工作，降低通讯质量。

♥对于谐波干扰最有效的方法就是在这些变频器、硅整流等设备的输入侧加装电抗器来最大限度的降低谐波干扰。这种方法叫无源滤波补偿，它是通过电感来抑制谐波向电网传输；也有用LC低通滤波器来进行滤波的；另外还有造价高的有源滤波补偿柜。

不过有源滤波补偿柜，其价格昂贵。

以上为个人观点，这里仅供提问者和头条上有需要了解的阅读者们参考参考一下。

知足常乐2019.9.18日于上海

5. 谐波治理和无功补偿

1.

有源谐波滤波器 有源滤波器很容易切换电力线的谐波,而不依赖于基频的无功功率。有源滤波器利用自生谐波分量并将其注入电力线以消除不必要的谐波。 与有源滤波器相比,无源谐波滤波器很容易消除电力线内的谐波,但其设计难度很大,所以一般会根据负载对无功功率的要求来设计这些滤波器。但在这种情况下,无源滤波器的设计并不容易,并且会导致特定负载条件下的功率执行器运行不良。 有源滤波器可使用各种拓扑来消除电力线内的谐波,在设计有源谐波滤波器时需要考虑以下几点: 该滤波器的使用需要电源才能运行的不同类型的半导体开关。 具有不同功率开关的电压源逆变器。 使用电源线的采样和控制参考。 PWM系统作为谐波将PWM触发信号注入电力系统。

2.

无源谐波滤波器 无源谐波滤波器很容易获得并且最常用,这些滤波器利用典型的无源元件(如电容器、电阻器等)来构成储能电路。

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