谐波与无功（精选8篇）
谐波与无功 篇1
“谐波” (Harmonic) 一词起源于声学。有关谐波的数学分析在18世纪和19世纪奠定了良好的基础。傅利叶等提出的谐波分析方法至今仍被广泛应用, 人们对谐波的认识最先是20世纪20至30年代, 当时德国人使用静止汞弧变流器引起了电力系统电压、电流的波形产生畸变, 之后许多专家学者开始进行了谐波的研究, 并确立了谐波在电力网络和用电设备中的一系列标准和规定, 自此, 人们越来越重视谐波的治理问题。并联电容器可以调节电网系统的电压, 提高系统的无功及功率因数, 从而提高电网的传输能力。随着电网的更新换代, 越来越多的并联电容器被投运到电网中来, 并由于其对谐波的放大作用, 使得电网谐波问题越来越严重, 既影响了网络的传输质量, 又增加了电力网络的损耗, 作为电力系统的一份子, 我们很有必要研究一下电力网络谐波的来龙去脉, 为提高电力网络传输质量, 保证电力系统的稳定运行, 提供一些保证措施。
1 并联电容器和谐波的相互影响
理想的公用电网所提供的电压是单一而固定的频率以及规定的电压幅值。实际公用电网中存在谐波源, 公用电网中谐波源主要是各种电力电子装置 (含家用电器、计算机等的电源部分) 、变压器、发电机、电弧炉和荧光灯等。因而补偿电容严重的缺点是与谐波之间的相互影响包括以下几点。
1.1 谐波对并联电容器的直接影响
谐波电流叠加在电容器的基波电流上, 使电容器电流有效值增大, 温升增高, 从而降低电容器的使用寿命, 使电容器损坏。而谐波电压叠加在电容器基波电压上, 使电容器电压有效值及电压峰值大大增加, 使电容器运行中发生的局部放电不能熄灭。这往往是使电容器损坏的一个主要原因。
1.2 并联电容器对谐波的放大
在没有电容设备且不考虑输电线路的电容时, 电力系统的谐波阻抗Zsn可由下式近似表示:
式中:Rsn为系统的n次谐波电阻
Xsn为n次谐波电抗, Xsn=nXs
Xs为工频短路电抗
设并联电容器基波电抗为Xc, n次谐波电抗为Xcn, 则
并联了电容器后, 系统的谐波等效电路如图1所示。系统的n次谐波阻抗变为ZSN'。
由上式可见, 装设电容器后, 系统谐波阻抗发生变化, 既可为感性也可为容性, 并且对特定频率的谐波, 并联电容器与系统发生并联谐振, 使等效谐波阻抗达到最大值。
电力系统中主要谐波源为电流源, 其主要特征是外阻抗变化时电流不变。图2a为电力系统的简化电路图, 图2b为其谐波等效电路。
在此情况下, 有:
式中n为谐波次数;In&为谐波源的第n次谐波电流;Isn&为进入电网的谐波电流;Icn&为进入电容器的谐波电流。
由式 (4) 可看到, 当Isn&=Icn&时, 并联电容器与系统阻抗发生并联谐振, Isn、Icn均远大于In, 谐波电流被放大。因Xsn=nXs, 而
故谐振点谐波次数为:
即当谐波源中含有次数为Xc/Xs的谐波时, 将引起谐振。若谐波源中含有次数接近的谐波, 虽不谐振, 但也会导致该次谐波被放大。
2 谐波抑制的方法
谐波问题的解决方法可分为预防性和补救性两种。预防性的解决方法是指避免谐波及其后果出现的措施, 而补救性的解决方法则是指克服既存谐波问题所采用的技术。
研究有效的谐波治理措施, 是确保谐波标准得以全面有效执行的技术基础, 各国都在致力于这方面的研究, 积极探索各种抑制谐波的技术和手段。其中包括。
(1) 限制谐波源谐波电流的注入量。
(2) 提高各种供用电设备的抗谐波能力。
3 串联电抗器的谐波滤波器
通常给并联电容器串接一定电抗器, 改变并联电容器与系统阻抗的谐振点, 以避免谐振。
无源滤波器安装在电力电子设备的交流侧, 由L、R、C元件构成谐振回路, 与谐波源并联, 除起滤波作用外, 还兼顾无功补偿的需要。这类滤波器往往接在变压器的二次侧出口处, 当谐振回路的谐振频率与某一谐波频率相同或相近时, 使变压器的一次侧该次谐波的分量也很小, 即可阻止该频率的谐波进入电网, 达到对该次谐波治理的目的。串联无源滤波器多用于对五、七、十一次谐波治理中, 而且往往同时采用两组以上滤波器, 谐振在五、七次, 同时起补偿电容器组的作用。目前, 在电力行业中, 它多用于35kV和110kV变电站的10kV母线上, 两组滤波器中的电容器容量大于变电站无功补偿容量, 串联电感后, 谐振在五、七次谐波频率中, 使无源滤波器一物二用, 具体计算公式如下。
当无源滤波器中, L、C串联谐振在n次谐波频率时,
在同一条母线上有非线性负荷形成的谐波电流源时 (略去电阻) , 并联电容器装置的简化模型如图3 (a) 、3 (b) 所示。
式中n为谐波次数;In&为谐波源的第n次谐波电流;Xs为系统等值基波短路电抗;Xc为电容器组基波容抗;XL为串联电抗器基波电抗。由于谐波源为电流源, 谐波电压放大率与谐波电流放大率相等, 故由式 (5) 整理推导可得谐波电压放大率
式中S=XS/XC=QCN/Sd
Sd为电容器装置接入处母线的短路容量
Qcn为电容器装置容量
当式 (3-6) 谐波阻抗的分子的数值等于零时, 即从谐波源看入的阻抗为零, 表示电容器装置与电网在第n次谐波发生串联谐振, 可得电容支路的串联谐振点
当式 (3-6) 谐波阻抗的分母的数值等于零时, 即从谐波源看入的阻抗为∞, 表示电容器装置与电网在第n次谐波发生并联谐振, 并可推导出电容器装置的谐振容量Qcx[6]为:
4 谐波的隔离
非线性用电设备产生的谐波, 它不仅直接影响到本级电网, 而且经过变压器后, 还会影响到上几级电网。如何把这些非线性用电设备产生的谐波不影响或少影响其他几级电网, 这也是谐波治理的一个基本方法。为了减少低压对10kV电网的影响, 在10kV配电系统中推广使用D, yn11接线组别的配电变压器, 能有效的减少三、九次谐波的影响。
5 实际应用中的谐波处理
非线性高次谐波的产生主要是由于整流装置的触发角不同及器件特性有差异引起, 治理整流装置消除其差异取得的效果对滤波装置的设置有影响, 若基本能消除2、3、4次及以上偶次谐波则滤波装置只需滤除5次及以上的奇次谐波。若2、3、4次及以上偶次谐波仍超过国家标准, 则滤波装置需滤除二次及以上高次谐波, 高次谐波次数越低对相应的滤波设备要求也愈高, 显然这种情况我们不希望出现, 因为它将使滤波装置复杂, 投资高、损耗大, 运行费用也提高。
谐波处理的方法虽然很多, 但将无功功率与谐波处理结合起来应用在实际中却很少。大多数情况下, 只是单独考虑滤波处理或单独进行无功补偿, 这样势必造成尽管功率因数达到了国家规范的要求, 但谐波的存在造成用电设备的大量损坏, 或者只进行单一的谐波处理, 却忽略了功率因数的指标。
总而言之, 谐波对电网络的影响比较严重, 要抑制并联电容器的谐波, 防范其影响到电力网络的其他设备, 是一个比较复杂的难题。在实际应用中, 将补偿无功功率的并联电抗器, 每一组中串入一组电抗器, 同时根据式 (8) , 选择合适的电抗系数K, 将无功补偿与谐波处理结合起来, 此举不但能够达到国家规定的运行标准, 同时在投资方面可以大大节省投资与运行和维修费用, 是一种经济、实用的无功补偿与谐波抑制方法。
谐波抑制和无功功率补偿 篇2
关键词：谐波抑制；无功功率补偿
1、前言
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畸变。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。
2.研究谐波的意义
谐波的危害十分严重。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。谐波可引起电力系统局部并联或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。谐波还会引起继电保护盒自动装置误动作，使电能计量出现混乱。对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。谐波研究的意义，还在于其对电力电子技术自身发展的影响。电力电子技术是未来科学技术发展的重要支柱。有人预言，电力电子联通运动控制将和计算机技术一起成为21世纪最重要的两大技术。然而，电力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍，它迫使电力电子领域的研究人员必须对谐波问题进行更为有效的研究。谐波研究的意义，更可以上升到从治理环境污染、维护绿色环境的角度来认识。对电力系统这个环境来说，无谐波就是“绿色”的主要标志之一。
3，研究谐波问题的分类
3.1与谐波有关的功率定义和功率理论的研究；
3.2谐波分析以及谐波影响和危害的分析；
3.3谐波的补偿与抑制；
3.4与谐波有关的测量问题和限制谐波标准的研究。
4，谐波抑制
解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题的基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；另一条是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数可控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。装设谐波补偿装置的传统方法就是采用LC调谐滤波器。这种方法既可补偿谐波，又可补偿无功功率，而且结构简单，一直被广泛应用。这种方法的主要缺点是补偿特性受电网阻抗和运行状态影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使LC滤波器过载甚至烧毁。此外，它只能补偿固定频率的谐波，补偿效果也不理想。尽管如此，LC滤波器当前仍是补偿谐波的主要手段。
4.1谐波抑制的一个重要方法是采用有源电力滤波器(APF)。有源电力滤波器也是一种电力电子装置。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而极性相反的补偿电流，从而使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，且补偿特性不受电网阻抗的影响，因而受到广泛重视。
4.2有源电力滤波器的交流电路可分为电压型和电流型，目前实际应用的装置中，90％以上是电压型。从与补偿对象的连接方式来看，又分为并联型和串联型，目前运行的装置几乎都是并联型。4.3对于作为主要的谐波源的电力电子装置来说，除了采用补偿装置对其谐波进行补偿外，还有一条抑制谐波的途径，就是开发新型变流器，使其不产生谐波，且功率因数为1.这种变流器被称为单位因数变流器(uPFC)。高功率因数变流器可近似堪称为单位功率因数变流器。
4.4对PwM逆变器的研究已经很充分，但对PWM整流器的研究则较少。对于电流型PwM整流器，可以直接对开关器件进行正弦PwM控制，使得输入电流接近正弦波且和电源电压同相位。这样，输入电流中就只含与开关频率有关的高次谐波，这些谐波的频率很高，因而很容易滤除。同时，也得到接近于1的功率因数。对于电压型的PwM整流器，需要通过电抗器与电源相连。其控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种。直接电流控制就是设法得到与电源电压同相位、由负载电流大小决定其幅值的电流指令信号，并据此信号对P WM整流器进行电流跟踪控制。间接电流控制就是控制整流器的入断电压，使其为接近正弦波的PwM波形，并和电源电压保持合适的香味，从而使流过电抗器的输入电流波形为与电源电压同相位的正弦波。
4.5小容量的整流器，为了实现低谐波和高功率因数，通常采用二极管加PWM斩波方式。这种电路通常称为功率因数校正电路(PFC)，已在开关电源中获得了广泛的应用。因为办公和家用电器中使用的开关电源数量极其庞大，因此这种方式必将对谐波污染的治理做出巨大贡献。
5，无功功率补偿
对无功补偿重要性的认识，却是一致的。无功功率补偿应包含对基波无功功率补偿和对谐波无功功率的补偿。后者实际上就是上一部分提到的谐波补偿。
5.1无功功率对供电系统和负载运行都是十分重要的。电力系统网络元件的阻抗主要是电感性的。因此，粗略的说，为了输送有功功率，就要求送电端和受电端的电压有一相位差，这在相当宽的范围内可以实现。为了输送无功功率，则要求两端电压有一幅值差，这只能在很窄的范围内实现。不仅大多数网络元件消耗无功功率，大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得。显然，这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。
5.2无功功率补偿的作用。
5.2.1提高供用电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗。
5.2.2稳定受电端及电网电压，提高供电质量。在长距离输电线中合适的地点设置动态无功补偿装置还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。
5.2.3在电气化贴到等三相负载不平衡的场合，通过适当的武功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。
5.3并联电容的成本较低。把并联电容器和同步调相机相比较，在调节效果相近的條件下，前者的费用要节省很多。因此，电容器的迅速发展几乎取代了输电系统中的同步调相机。但是，和同步调相机相比，电容器只能补偿固定的无功功率，在系统中有谐波时，还有可能发生并联谐振，使谐波放大，电容器因此而烧毁的事故也是有发生。
5.4静止无功补偿装置近年来获得了很大发展，已被广泛用于输电系统波阻抗补偿及长距离输电的分段补偿，也大量用于负载无功补偿。其典型的代表是晶闸管控制电抗器+固定电容器。晶闸管投切电容器也获得了广泛的应用。静止无功补偿装置的重要特性是它能连续调节补偿装置的无功功率。这种连续调节是依靠调节T C R中晶闸管的触发延迟角得以实现的。TS C只能分组投切，不能连续调节无功功率，他只有和T CR配合使用，才能实现补偿装置整体无功功率的连续调节。由于具有连续调节性能且响应迅速，因此SV C可以对无功功率进行动态补偿，使补偿点的电压接近维持不变。因TCR装置采用相控原理，在动态调节基波无功功率的同时，也产生大量的谐波，所以固定电容器通常和电抗器串联构成谐波滤波器，以滤除TCR中的谐波。SVG通过不同的控制，既可使其发生无功功率，呈电容性，也可使其吸收无功功率，呈电感性。采用PWM控制，即可使其输入电流接近正弦波。
6、结束语
谐波治理与无功补偿研究 篇3
关键词：谐波,功率因数,无功补偿
0 引言
当前, 采用变频器驱动的电动机系统因其节能效果明显而被各个洗煤厂大量应用, 但其非线性、冲击性用电的工作方式带来的谐波危害亦倍受关注。为了保证整个系统的供电质量, 必须对谐波进行有效的检测和治理。
晋煤集团赵庄选煤厂是一个年生产能力600万t的新建大型现代化选煤厂, 其主厂房配电室主要给洗选系统供电, 它特有的工作方式使其成为电网谐波污染源之一。由于原补偿装置采用的是电容器, 但却未配备电抗器进行无功补偿, 故电路中变频器产生的谐波得不到有效抑制, 谐波对电网的污染进一步放大。
主厂房配电室系统谐波含量以5次、7次谐波为主, 因此应选用针对5次、7次谐波的谐波治理与无功补偿一体化装置, 即选用7%电抗率的电抗器, 同时选用600 kvar的电容器。以目前主厂房的负载率而言, 投入全部600 kvar的电容器以后, 系统功率因数可以达到0.98, 即达到了无功补偿的目的。
1 故障现象与原因
主厂房配电室主要给洗煤厂的洗选系统供电, 其中, 大功率的泵、大量的变频器是不可缺少的, 因此谐波干扰十分严重。谐波的存在暴露出了一些问题: (1) 主场的总母排发热; (2) 电缆发热; (3) 主场的2台变压器温度高。
故障现象:Ⅰ段、Ⅱ段系统均出现铜排、部分电缆发热现象, Ⅰ段较为明显。在电容器全部投运 (540 kvar) 的状态下, Ⅰ段系统基波电流1 792 A, 功率因数0.91, 三相铜排测试温度分别为61℃、56℃、49℃;Ⅱ段系统基波电流1 077 A, 功率因数0.82, 三相铜排测试温度分别为48℃、52℃、48℃。
原因分析: (1) 由于使用变频器较多, 故而有谐波电流的存在, 而补偿系统配置又是“纯电容型”装置, 没有配套电抗器进行无功补偿; (2) 本系统配置的补偿电容器额定电压为0.69 k V, 而电网系统额定电压为0.4 k V。这样, 电容器就有可能达不到系统所需的容量540 kvar, 所以不能有效提高系统的功率因数。
2 谐波测试与分析
2.1 测试结果
我们对主厂房配电室的投用电容补偿柜和不投用电容补偿柜分别进行了谐波测试。在明确铜排设计尺寸为120×8双根的前提下, 电流较大的东段电流密度计算结果如下:
测试和计算结果证明, 铜排设计完全符合要求, 不应该出现发热现象。
2.2 测试数据
2.2.1 Ⅰ段谐波数据
变压器额定容量:2 000 k VA, 10.5/0.4 k V;
电容器额定电压:0.69 k V;
系统所需补偿容量:540 kvar。
2.2.2 Ⅱ段谐波数据
变压器额定容量:2 000 k VA, 10.5/0.4 k V;
电容器额定电压:0.69 k V;
系统所需补偿容量:540 kvar。
2.3 数据比较
Ⅰ、Ⅱ段谐波数据比较如表1、表2所示。
2.4 数据分析
2.4.1 无功补偿现状
Ⅰ段、Ⅱ段配置的补偿装置均为“纯电容型”, 其额定电压为0.69 k V, 而电网系统额定电压仅为0.4 k V。
式中, Qf为电容器实际输出容量;Qe为电容器安装容量。
由于Qe=540 kvar, 所以Qf=540×0.336=181.4 kvar。
故本系统配置的540 kvar电容器实际约相当于180 kvar出力, 运行电压应为254 V, 每柜额定运行电流127 A, 这与电容柜上电流表实际显示的电流值吻合。
2.4.2 谐波状况分析
Ⅰ段系统在无电容器投运时, 谐波电压总畸变率相对基波为3.4%, 谐波电流总畸变率为13.8%;5次谐波电流189.6 A, 畸变率10.2%。总的谐波含量已经很高。
Ⅱ段系统在无电容器投运时, 谐波电压总畸变率相对基波为1.0%, 谐波电流总畸变率为3.5%;5次谐波电流32 A, 畸变率2.9%。系统原始谐波不超标。
但从数据比较表1、表2可见, 当电容器全部投运时, Ⅰ段、Ⅱ段系统谐波电压总畸变率和系统谐波电流总畸变率均被放大了许多。
Ⅰ段5次、7次谐波电流和谐波电压均有放大, 11次谐波电流被放大了2倍;13次谐波电流被放大了6倍多, 谐波电压被放大了5倍;17次谐波电流被放大了5倍, 谐波电压被放大了4倍。谐波电压均被放大了1倍以上, 说明在电容器全部投运时系统的谐振点落在了250 Hz附近。
Ⅱ段11次谐波电流被放大了6倍;同时, 5次、7次谐波电流均被放大。
由此可见, 使用单纯电容器进行无功补偿必然放大系统谐波, 特别是谐振点附近的谐波被放大的量将更大。
从谐波数据表1、表2可见:
Ⅰ段总谐波电流为13.8%×1 436=198.2 A, 被放大后为18.2%×1 282=233 A。
Ⅱ段总谐波电流为3.5%×1 095=38.3 A, 被放大后为5.3%×1 020=54 A。
因此, 在排除局部接触不良、铜排设计不合理等可以直观检测的因素以后, 我们可以分析得出结论:出现总母排、电缆发热现象的根本原因在于原始谐波及被纯电容装置放大的谐波造成了系统过电流。
3 谐波治理与无功补偿
3.1 补偿方案出发点
需要配置谐波治理与无功补偿一体化装置, 以实现吸收系统大部分谐波含量、永久避免谐振危险、全自动无功补偿一举三得的目的。
3.2 补偿容量
本系统所需无功容量应在520 kvar以上, 配置的电容器以600 kvar比较合理。以目前的负载率而言, 投入全部600 kvar的电容器以后, 系统功率因数可以达到0.98。
3.3 最终方案
综上, 最终确定采用2套谐波治理与无功补偿一体化装置, 型号为SE-BV7-600/12, 型式为抽屉式模块, 改造方式为拆除原有补偿装置, 每柜配置6只容量50 kvar的模块。
4 结语
谐波在整个供电系统中危害很大, 它影响了各种电气设备的正常工作, 其损耗降低了发电、输电及用电设备的效率。谐波对电机的影响除引起附加损耗外, 还会造成机械振动、噪声和过电压, 使变压器局部严重过热。电网中局部的并联谐振和串联谐振会使谐波放大, 容易引起严重的事故。所以, 为了整个系统的供电质量, 必须对谐波进行有效的综合检测和治理。
参考文献
[1]GB/T14549—1993电能质量——公用电网谐波[S]
谐波与无功 篇4
目前社会用电量越来越大,无功功率的量也越来越大。产生无功功率的负载主要有以下几种:一是电动机和变压器等电感性负载;二是晶闸管整流桥、周波变换器等电力电子装置,它们在工作时基波电流与电网电压存在相位差,要消耗一定的无功功率;三是电弧炉负载,其工作时无功功率消耗很大,且波动剧烈。同时,新型负荷对电网的谐波污染也日益严重。因此,充分研究谐波和无功对改善电网的电能质量具有十分重要的现实意义,而要对谐波和无功进行统一的研究,则必须构建相应的实验平台来模拟电网中电压和电流的实际情况。
1.1 谐波的危害
各种电力变流设备以及其他的非线性负载是电网中谐波的主要来源。若在非线性负荷上加以正弦基波电压(假定电源阻抗为0),非线性负荷吸收的电流和施加的电压波形并不相同,畸变的电流会对电流回路中的配电设施造成影响。在实际存在系统电源阻抗时,畸变电流将在阻抗上产生电压降,因而产生畸变电压,畸变电压将对负载产生影响。系统中的主要谐波源可分为2类:含半导体非线性元件的谐波源和含电弧、铁磁非线性设备的谐波源。谐波对公用电网和其他系统的危害主要有以下几个方面:
(1)谐波会使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗,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。
(2)谐波可能会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,还会导致机械振动、噪声和过电压,使变压器局部严重过热。谐波会使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏。
(3)谐波可能会导致继电保护和自动装置的误动作,还会使电气测量仪表计量不准确。我国就曾多次发生因谐波和负序引发的电网停电事故,给国民经济造成了严重的损失。
(4)谐波可能会对邻近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量;重者导致信息丢失,使通信系统无法正常工作。
(5)谐波可能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,这就使得前几个方面的危害大大增加,甚至引起严重事故。
1.2 无功功率及其补偿意义
随着经济的发展,社会对电力的需求不断增加,对电力供应的可靠性和供电质量也有了更高的要求。近年来,电力短缺已成为制约我国国民经济发展的瓶颈,且配电网建设滞后,网架薄弱,设施老化,线路长,线径小,配电变压器也大部分存在高能耗问题。在众多的节电方式中,无功补偿是节能降耗、改善电网电压质量最方便、最经济有效的方法之一。无功补偿是电力网建设和改造的重要组成部分,它是保持网络无功平衡、提高电压质量、降低网络损耗的有效措施。采用无功补偿方式具有重要的现实作用。
2 实验平台的搭建
为了模拟现实中可能出现的谐波与无功情况,从而对低压电网谐波治理和无功补偿的改进经验进行总结,我们需要搭建一个谐波与无功研究平台。这个平台要能发出各种谐波和无功电流,这里我们使用一台三相固定谐波源和一台可变谐波无功源,将二者并联,如图1所示。固定谐波源能为平台提供实际配电网中常见的主要次谐波(5、7、11次),并提供必要的有功支撑,使得功率因数在可控范围内;可变谐波源能为实验平台提供任意次谐波与无功电流的叠加,并可以单独控制每次谐波的幅值大小与相位,同时也可以控制谐波与无功电流瞬时发出与停止,从而更加逼真地模拟现实环境。
三相固定谐波源的电路图如图2所示,当合上一路空气开关时,形成了一个全波整流的通路,交流电流通过二极管整流变成脉动直流从而产生相应谐波。通过改变投入开关的数量来改变系统中的谐波电流含有率。
可变谐波无功源相当于一台有源滤波器。常规有源滤波器是检测负载电流,发出一个大小相等、方向相反的谐波电流从而抵消由非线性负载带来的谐波电流,使得谐波电流无法流向系统侧,其控制框图如图3所示。可以通过控制器给定一个虚拟的含有谐波—无功的负载电流,而此时现实系统的负载侧无谐波电流,但对于整个实验平台来说,可变谐波无功源相当于负载,而有源滤波器通过虚拟负载谐波电流检测发出的补偿电流对系统来说则是真实的谐波电流。操作人员可通过人机交互界面设置装置所发出的无功电流大小或谐波大小,从而改变实验系统的谐波—无功含有量,其控制框图如图4所示。传统有源滤波器有响应时间快、自身功耗小等特点,而可变谐波无功源也有以上优点,其控制核心采用了TI公司生产的28335型DSP,如图5所示。
具体虚拟谐波—无功电流的计算方法如下:
(1)采集三相线电压的瞬时值。
(2)通过三相锁相环计算出相位θ。
(3)建立虚拟系统电压表达式如下:
(4)建立虚拟无功电流表达式,其中IF的值由人机界面设置,其大小代表无功电流的大小:
(5)建立虚拟谐波电流表达式,其中Ih和Φh由人机界面设置,Ih为谐波电流幅值,φh为谐波电流相对于基波电流的相位;n值表示所要发出谐波的次数。
(6)根据线性叠加原理,其虚拟谐波—无功电流Id表达为式(2)+(3)。
(7)利用传统有源滤波器原理,通过检测Id而发出相应大小的补偿电流。
至此,此平台基本搭建完毕,之后对固定谐波源和可变谐波无功源进行操作,可以得到不同的数据和结果,模拟现实情况。
3 结语
电能质量关系着电网的安全经济运行,对保障工业产品质量和科学实验的正常进行以及降低能耗等均有重要意义。电能质量问题已成为备受关注的热点问题,电网中的谐波和无功问题是影响电能质量的重要因素,谐波与无功实验研究平台对谐波抑制和无功补偿的研究和改进具有非常重要的作用,本文搭建的研究平台可以非常逼真地模拟现实环境,为谐波和无功问题的解决提供了实验支撑。
参考文献
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谐波与无功 篇5
变频节电设备的广泛采用, 很好地提高了控制设备的精度也大大降低了设备耗电量, 但同时也产生了大量的谐波[1], 对配电设备的正常使用有很大影响。本文根据粘胶厂的设备布置特点, 通过实际测量, 对各配电室进行无功补偿装置的改造, 并对谐波含量较大的配电室进行了谐波治理, 取得了较好的运行效果和经济效益。
1 原有无功补偿配置存在问题
某粘胶厂配置12个变配电室, 其中, PC1、PC6、PC11供原液车间配电, 有变频设备;PC2、PC5、PC8供纺练车间供电, 有变频设备;PC3、PC9供动力站碱水机组和空压机组配电, 变频设备较少;PC4为生活用电;PC7供酸站设备供电, 有变频设备;PC10供电给污水处理设备;PC12供电给废气回收。无功补偿装置为电容器直接补偿方式 (图1) , 运行中QSA开关、分路保护熔断器出现不同程度发热, 烧焦, 发出异味等问题, 电容器出现鼓肚, 冒油等现象, 补偿装置[2]不能有效投入, 导致配电室从电网吸收无功增多, 造成进线开关电流以及电压波动增大, 对安全、可靠供电造成威胁。虽然在运行维护中, 定期更换熔断器和电容器, 但并未解决根本问题。
2 谐波测试及分析
2.1 谐波测试
为确定配电室存在的谐波含量, 对各配电室进行测试 (PC4 负荷低且无变频设备, 未进行测试) 。配电室采用单母线分段供电, 测试点选在进线柜, 测试时, 母联处于断开状态 (图2) , 电容补偿运行, 测试仪器使用Fluke F1760 电能质量测试仪。
2.2 数据分析
根据厂区配电室谐波测试记录 (表1) 可知, 粘胶厂配电室电能存在一些问题: (1) THD_U变大, PC12-2 达到6.2%; (2) THD_I变大, PC12-1 达到31%; (3) 电容器容量降低, 功率因数低, PC11 功率因数仅有0.82。PC1~PC11 功率因数普遍偏低, 基本在0.9 以下, 电流、电压均存在一定畸变, THD_I处于3%~15%, 可认为其电能状况较差;PC12 的THD_I和THD_U分别大于25%和5%, 可认为电能状况恶劣。
2.3 频谱分析
分析各配电室的谐波频谱, 粘胶厂产生谐波的主要非线性负荷为变频调速器。变频调速器的主电路一般为交-直-交组成, 外部输入380 V/50 Hz的工频电源经三相桥路不可控整流成直流电压, 经电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流电压。在整流回路中, 输入电流的波形为不规则矩形波, 波形按傅立叶级数分解为基波和各次谐波[3], 谐波次数通常为6n±1 次高次谐波, 谐波成分主要以5、7 次谐波为主。图3 是滤波器投入前, 测试的PC12系统谐波电流频谱图, 其中H05 为5 次谐波, 其他同理。
3 改造方案
3.1 纯电容补偿的危害
并联电容器的容性阻抗特性以及阻抗和频率成反比的特性, 使得电容器容易吸收谐波电流而过载发热, 当容抗相匹配时, 容易构成谐波谐振。电容器组容抗随频率升高而降低, 因此, 电容器组起到放大谐波电流的作用, 从而提高温升并增加绝缘材料的介质应力。由谐波引起的发热和电压增加可缩短电容器使用寿命, 引起开关、熔断器过热, 使无功补偿设备不能稳定运行。
3.2 无功补偿滤波原理
通过调谐电抗器和滤波专用电容器串联组成调谐补偿滤波回路, 使得调谐无功补偿滤波回路的调谐频率低于系统中存在的主要谐波电压或谐波电流的最低频率。在调谐频率以下, 调谐补偿滤波回路呈容性, 在调谐频率以上呈感性。无功补偿滤波回路通过电容器串联电抗器设置滤波支路, 实现无功补偿兼谐波治理的功能。通过电容器补偿无功, 电容器电抗器串联谐振来降低特征谐波的阻抗, 起到对谐波电流分流作用 (低阻抗分流) 。
3.3 无功补偿装置改造
根据粘胶厂实际测量的谐波频谱分析, 配电系统5 次谐波为频率最低且幅值最大的谐波, 改造选择调谐补偿滤波回路的调谐频率应低于5 次谐波。电抗率6%的调谐补偿滤波回路的调谐频率为204 Hz。接入电抗率6%的调谐补偿滤波回路后, 可避免5 次及以上谐波的放大, 同时调谐补偿滤波回路在调谐频率以上的阻抗低于系统阻抗, 回路可吸收部分调谐滤波频率以上的谐波, 起到滤波作用。在调谐频率以下, 调谐滤波器的阻抗高于系统阻抗, 谐波电流大部分流入系统, 起到保护电容器作用。
3.4 无源滤波器应用
《公用电网 (GB/T 14549-93) 谐波电流允许值》中, 对5 次谐波电流的限制值为62 A。当系统中谐波电流以5 次为主时, 则对应基波电流的限制值I1=In×n=62×5=310 A, 其中In———n次谐波电流, n———谐波阶次。当5 次谐波电流超过310 A时, 折算谐波负荷功率, 其中U———配电室母线电压, I———谐波基波电流, 此时, 谐波电流会超出规定值, 对补偿系统和整个供电系统来说非常危险, 容易造成补偿柜过电流, 引起系统断电, 影响生产。因此, 对于谐波负荷小于200 k W的供电系统, 一般采用调谐滤波器进行补偿滤波;对于谐波负荷大于200 k W的供电系统, 需要采用谐波滤波器进行滤波补偿。谐波滤波器分为无源滤波器和有源滤波器, 虽然有源滤波器优于无源滤波器的滤波性能, 但考虑经济原因, 目前广泛采用无源滤波器。
4 改造实施
4.1 无功补偿装置改造
根据上述分析, 粘胶厂12 个配电室的改造方案是拆除原有纯电容补偿装置, 安装调谐电容电抗器组[4]。改造后每面GGD型配电柜配置容量为320 k Var, 实际补偿容量不低于236 k Var。使用4 组电容电抗器组实施改造 (图4) 。
4.2 PC12 谐波治理
PC12 配电室谐波电流含量较大, 通过加装无源滤波器进行谐波治理[4]治理后5 次谐波含量得到明显改善 (图5) 。
5 结束语
通过实际测量粘胶厂配电室, 了解了配电系统无功补偿状态下谐波的种类及含量, 并依据不同情况采取不同技术措施减少谐波影响。通过无功补偿装置改造与谐波治理, 谐波得到有效治理, 无功补偿装置运行稳定, 功率因数在0.92~0.94。本次改造实施, 为粘胶行业的谐波治理积累了经验, 并为新技改或新上项目提供了指导。
参考文献
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谐波与无功 篇6
1 谐波对于电力设备的影响
广播电视工程中的用电设备比较多,而且容量大,具有自动化、连续性工作的特点,是社会中的用电大户。在广播电视设备正常运行的过程中会产生比较大的无功功率;同时,电子产品也会产生比较多的谐波电流。这些无功功率和谐波电流会对线路中的无功补偿装置产生比较大的影响。此外,谐波电流还会产生其它的危害,造成用电设备温度升高发热以及发生火灾等安全事故。谐波能够影响大部分用电设备的寿命和线损,会造成比较严重的后果;同时,谐波对于自动装置、通讯,以及继电保护对会产生立刻的影响。电容器最容易受到谐波的影响和破坏,主要是由于用电设备的感性阻抗电气设备容易受到谐波谐振的影响,且这些电容器的阻抗和频率成反比关系,易吸收谐波电流而造成电流过载。并联电容器的存在能够起到补偿无功功率的作用,能改善功率因素。但当有谐波存在时,在一定参数下电容器组会起到放大谐波的作用,影响到电容器以及设备的安全。谐波还会对变压器、电缆线等产生影响,造成用电设备发热,影响设备的寿命。
为保障电力系统的安全运行,减少广播电视设备对电力系统的影响,需要采取合理的补偿和调节措施进行修正。造成电力系统无功冲击以及谐波危害的根源来自于系统中外部用电负荷,因此,为了有效解决无功补偿和谐波治理,需要改善用电设备的自然功率因数和减少用电负荷的谐波。无功补偿就是提高吸收或者提供能够变化的无功功率,调节是根据用电情况进行控制。
2 无功补偿谐波的治理
广播电视工程做为电力企业的重要用户,既需要对谐波进行治理,又需要进行无功补偿。在实际情况中,为了兼顾两者的需要,主要采取被动治理的方法。通过改造单纯电容进行补偿,和LC串联而组成滤波装置。在实际应用中,需要考虑到不同情况,采取不同的滤波形式。
2.1 无源滤波设备的应用
在电力设备运行一段时期之后,通过检测就会发现在线路系统中存在的谐波。在这种情况下需要对谐波的参数进行分析,从而计算出满足电容、电阻所需要的滤波设备。通过并联在低压系统中,不仅能达到滤波的效果,还具有无功补偿的作用。LC在谐波频率的环境中,能够代替阻抗回路吸收谐波;在基波频率下,能提供无功带来而提高无功功率的因数。在广播电视工程中为了防止由于停电而造成安全播出事故,在其发射端安装有备用电源,在同一变压器的系统中,也能同时为其他用电设备供电,如调频空调用电设备以及机电动机等。在这些用电系统中,需要考虑到不同设备的用电需要,采用合理的无源滤波器。
2.2 有源滤波器的应用
有源滤波器能够将补偿的电流注入到交流电网,能注入电网和幅值同样大小的谐波电流,从而达到抵消负载谐波电流的效果。在发射机房主要采取了两路三相辅助供电的方式,其电压的波动范围在上下百分之十左右,在电缆线中存在一定的谐波干扰。为了保障低压配电设备的安全运行,就需要提高有源滤波器的快速响应能力和灵敏性,从而达到及时追踪和滤波的效果。有源滤波器常常应用在谐波情况比较严重的环境中,在电力系统和谐波源之间通过串联一个变压器的原边,将有源滤波器输出部分接入副边。有源滤波器能够实现基波电流从变压器原边流过,而且起到隔离谐波电流的效果,被隔离的谐波由无功补偿装置来提供通路,从而达到过滤谐波的目标。为了充分发挥有源滤波器的作用,应根据变压器的工作原理,对变压器原边电流中的基波进行监测,从而采取相关方法进行追踪,在变压器副边注入相同的基波分量,从而起到补偿的作用。
在广播电视工程中,大型演播室中的可控硅调光设备也是一个重要的谐波源,为了避免其谐波的影响,可以将用电设备采取单独变压器供电的方式,组成一个独立的供电系统。可控硅调光控制器作为一个谐波源并不能消除上级电力系统谐波的影响,可以在可控硅调光设备低压端并联一个容量相当的有源滤波器,从而抑制谐波对于电力系统的影响。由于在设计的过程中虽然演播室灯光设备调光通过同一台变压器,但分路供电避免了用电设备之间的相互干扰,最终避免了对演播室灯光系统的影响。
3 结语
对于广播电视工程来说,在进行谐波治理和无功补偿的过程中应根据实际情况选择合理的滤波器。
摘要：在广播电视工程中使用的电力设备往往会影响到电网电压和其它用电设备的功能,造成线路中的损耗增加,谐波超标,影响了电力系统的安全运行和电气设备的安全。因此,需要加强对广播电视工程中的谐波研究,采取有效的措施加强谐波的治理以及进行无功补偿。
关键词：广播电视,无功补偿,谐波治理
参考文献
谐波与无功 篇7
1 平煤一矿6KV电网现状
平煤一矿委托辽宁荣信电力电子股份有限公司于该矿6KVⅠ段母线系统进行了电能质量考核。本次测试考核了6KV母线的电能质量是否满足国家标准, 包括功率因数以及注入系统的各次谐波电流的超标问题。平煤一矿6KV母线所带的主要负荷相加为9MW。测试时生产基本正常, 但是最大工作负荷时间不长。从总体看来, 平煤一矿6KV母线的电能质量并不是很好, 功率因数偏低没有达到国家要求的标准。这样就容易给电网造成极大的危害: (1) 谐波电流的存在很有可能烧坏电缆甚至变压器。 (2) 谐波电流流入系统发热, 设备运行可靠性降低。 (3) 功率因数低, 加大生产成本。
2 电网无功功率与谐波测试
2.1 测试方法
谐波测试时间间隔为5秒钟, 采样时间不小于五个工作循环。
测试仪器:方长DZ-4B。
2.2 测试点位置
平煤一矿35KV变电站。
电压信号取自Ⅰ段母线PT二次侧, 电流信号取自Ⅰ段CT二次侧。
2.3 谐波电流的计算
提供的最小短路容量为:79.80MVA。
由于考核点供电系统母线的最小短路容量不同于假定基准短路容量, 根据中华人民共和国《电能质量—公用电网谐波》 (GB/T 14549―93) 标准中在假定基准短路容量下的各次谐波电流允许值首先要按照国标附录B给定的方法进行换算, 换算公式如下:
式中:Sk1—公共连接点可能出现的最小运行方式时的短路容量 (MVA) ;Sk2—假定的电网基准短路容量 (MVA) ;Ihp—规定的第h次谐波电流允许值 (A) ;Ih—对应于短路容量Sk1时的第h次谐波电流允许值 (A) 。
2.4 测试结论
本系统中平煤股份一矿的协议容量按1/3考虑, 最终换算允许注入6KV考核点的谐波电流允许值计算后的各次谐波电流统计如下:
谐波次数为2, 3, 4, 5, 6……25时, 允许值为11.4, 9.04, 5.59, 9.04, 3.72……1.27
从测试结果可看出2次、3次、5次谐波电流较大, 而且从前面记录来看, 电压波动也比较严重, 功率因数偏低, 建议装设SVC动态无功补偿装置加以治理。
3 无功补偿与谐波治理改造方案
依据平煤一矿电网的负载情况和6KVⅠ段母线系统的各项实测数据, 总体方案设计为TCR+FC的形式。对滤波器进行设计时, 类型不相同的冲击负荷必须进行分别设计, SVC装置 (TCR+FC型) 中通常配套使用固定的电容器, 但是大多数连接方式为滤波器式, 因此固定的电容器不但能滤除掉高次谐波又能对无功功率进行补偿。这样的设计方式考虑主要是单一的并联电容器组有可能对系统负荷侧的谐波电流或者谐波电压产生较大的放大作用, 因此整个供电系统可能会受到破坏性的影响, 根据平煤一矿电网负荷实际情况, 滤波器的配置一般为2, 3, 4或5次。在谐波次数较高时, 为了降低造价, 可设置高通滤波器。依据在现场6KVⅠ段母线测量结果和对数据的分析, 再经过技术性对比分析及验算, 并对设计方案优化后, 谐波滤波器比较合理的配置为2, 3, 5次, 且都采用滤波器类型为单调谐滤波器。
3.1 滤波电容容量的计算
3.1.1 各滤波支路中谐波电流的计算
依据实际电网测试的各次谐波中电流的含量, 并参考电力系统的国家标准要求, 和使用单位协商使用滤波器之后各次谐波在系统中允许残留的最大电流值, 由于各次谐波允许残留的最大电流值越小, 滤波器需要的容量必须越大, 对应的投资成本就会更高。本项目按照实际投资费用要求, 各次谐波电流合格率保证大于93%;而对于电压的闪变、波动没有对应的相关标准。按照从小到大金字塔式分布各次谐波电流值, 再利用概率统计的方法确定滤波器系统被安装使用后, 各次谐波电流的残留值不得分别大于以下数值:
故谐波电流在各滤波支路中的数值是:
因为TCR会产生一些的谐波电流, 为了使计算更准确, 在一些工程设计中会增加这一部分谐波电流, 因此总谐波电流在各滤波支路中数值为:I2=11.98A;I3=9.74A;I5=9.74A。
3.1.2 各次谐波滤波器的基波容量分配是参照各次谐波的电流值去进行
各个滤波通道基波容量的计算通常使用谐波电流分配法。通过现场试验数据可知, SVC需要的补偿容量为:5600k Var, 各次谐波滤波器的基波容量可以按照下面的公式计算出来, 现在用3次滤波器举例, 别的滤波器容量计算方法相同。
式中, 各次滤波通道的谐波次数分别为n2, n3, n5。
因此可计算出:Q2=2 998k Var;Q3=2 262k Var;Q5=975k Var。
3.1.3 计算各次滤波通道的额定电压
在设计滤波器过程中, 关键在于验算准确滤波器工作电压的额定值, 因为它对滤波器的安全运行至关重要。
通常的工程设计中, 可以按下式对单调谐滤波器的电容量Cn进行计算:
式中Qn—各次滤波器的基波容量 (k Var) ;U1—基波电压的额定值 (k V) ;Cn—各次滤波器的电容量 (u F) ;ω—滤波效果的品质因数, 取ω=45。
将第二步中的值及U1=6KV代入上式中, 可得:
因此, 可以由下式计算出各次滤波通道的谐波电压, 即
因此, 各次滤波通道的额定电压值为:UNn=U1+Un (4)
3.1.4 计算各次滤波通道的额定容量
依据 (3) 、 (4) 式和下式就能够计算出各次滤波器的额定容量 (安装容量) 。
4 结论
经过前期对煤矿电网无功功率与谐波测试, 从测试结果看出2次、3次、5次谐波电流较大, 电压波动也比较严重, 功率因数偏低, 因此考虑使用SVC动态无功补偿装置加以治理。本文随后又对主要部件滤波电容容量进行了计算, 确定出了最终的改造方案, 经过现场安装使用后, 经测试, SVC动态无功补偿装置能有效吸收谐波电流, 减少了电压畸变, 抑制了电压波动, 提高功率因数并使之保持稳定, 有效保证了供电质量。本课题的顺利实施给矿山带来了明显的经济效应, 因此本课题具有很好的推广应用价值。
参考文献
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谐波与无功 篇8
直流电动钻机采用晶闸管可控整流设备给直流电机供电以达到调速目的, 这样造成了系统低功率因数运行和电网含有大量谐波。
直流电动钻机系统在运行时有许多劣势:功率因数低, 占用机组容量大, 由于无功大, 无功的冲击量大, 电网电压稳定性差, 电网电压谐波含量高, 对电网的其他用电设备影响大。
2 直流钻机没有无功补偿时的典型钻进工况
50D钻机有3台柴油发电机组, 每台的可用有功输出为950 k W, 可用容量输出为1200k VA。实际上由于整流器的低功率因数运行, 发电机组的容量大部分被无功占用, 有功输出最大只能达到540 k W (按照0.45系统功率因数考虑) 。
钻机有二台直流驱动泥浆泵。每台泥浆泵配置了2台800 k W (0~750V, 1150A) 的直流串励电机。
每台泥浆泵需要约600 k W的有功输入, 要求直流电机输出600 k W的有功功率到泥浆泵。即
P=1200k W (这是典型工况的较重的负荷) , cosφ=0.45
直流传动系统需要占用机组容量S=P/cosφ=2666k VA
顶驱有功约250 k W, 功率因数0.93, 占用容量为270 k VA
M C C负荷大约2 0 0 k W, 功率因数为0.85, 占用容量240 k VA
系统总共占用容量为S总=2666+270+240=3180 k VA, 这已经接近3台机组可以有效输出的容量之和。
传动系统需要机组提供无功功率Q=S×sinφ=2666×0.89=2372k Var
可以看出, 机组低功率因数运行, 占用机组容量大, 机组有功功率输出能力受到限制。
3 直流钻机典型工况下采用无功补偿设备时的工作状态
功率因数的补偿范围在0.85~0.95。功率因数一般不能补偿超过0.95, 否则容易引起过补偿而引起母线跳闸或者母线电压不稳定。在大负荷时考虑补偿到0.85。在小负荷时考虑补偿到0.95。
(1) 设置无功补偿装置:按照典型工况下将传动系统补偿到0.85计算。
系统有功仍然为P'=1200k W。
则无功补偿装置需要提供补偿容量为△Q=2372-750=1622 k Var
系统总共占用容量为S总=1410+270+240=1920 k VA
可见采用无功补偿装置, 只需要补偿1622 k Var, 即可将系统功率因数从0.45补偿到0.85, 使机组容量占用值从3180k VA下降到1920 k VA, 即可达到只需要开动两台机组即可在具有 (2400-1920) /1 9 2 0*1 0 0%=2 5%的备用裕量的条件下运行, 第三台机组可以作为备用机组。
(2) 少开启一台机组时的节能效果
每台机组的运行的自身损耗大约100k W, 每年按照连续运行9个月来考虑, 机组每发出1 k W·h需要耗油量不低于0.25kg/ (k W h) , 一台机组一年的自身损耗的柴油质量大约:
按照国内油价6.0元/L, 约合人民币1300 000元, 即130万元。
按以上算法大致来说, 少开启一台机组的效益最明显, 大致占到综合效益的70%。
4 无功补偿的方案—TSC+有源电力滤波器 (APFC)
无功补偿的主要工况为泥浆泵运行时的钻井工况。同时也满足绞车运行的工况。无功补偿需要配置有源电力滤波器 (APFC) 消除流过补偿器的谐波电流以保护补偿器, 使其稳定可靠工作。
(1) 无功补偿装置采用晶闸管无触点开关的通断投切电容器 (TSC) , 系统控制电路对系统的母线电压, 无功电流, 总电流进行实时检测以确定所需要的补偿容量。
(2) 直流电动机调速系统是非线性开关整流设备, 电网侧会产生大量的谐波, 以前许多无功补偿设备不能可靠运行的主要原因是系统谐波过高, 没有滤波措施, 或者采用静态单调谐滤波器不能始终保持有效的滤波效果。而且, 静态单调谐滤波器本身的滤波作用就很不理想。
因此要配置无功补偿装置 (TSC) , 就须配置有源动态滤波器。
(3) 目前, 电力有源动态滤波器已经得到了大量的成功应用。有源动态滤波器采用全数字微控制器控制, 实时检测系统的谐波电流并作出谐波水平分析, 然后发出反向谐波抵消系统原有谐波, 达到谐波抑制的目的。
通过实际监测记录滤波器工作前后系统中电流电压波形和相关参数的变化, 可以明显见到使用该设备使输出电流波形接近正弦波, 基本上消除了谐波及其干扰。另外从节能的角度也能给用户带来非常明显的收益。如果考虑因滤除谐波后变压器损耗的降低, 那整体的节能效果将更明显。
5 总结
本文比较系统地阐述了APFC有源电力滤波器+TSC动态无功调节装置的主要原理及特点, 再结合我们实际现场工况, 对直流钻机系统谐波的处理和无功需求等方面提出了比较充分的理论依据, 再从工程运用的角度出发, APFC有源电力滤波器既解决了系统谐波对自身设备在运行控制、继电保护、通讯等方面的影响, 也从源头上解决了谐波对公共电网的污染。同时, TCS动态无功调节装置解决了电机在运行过程中无功需求及电压波动等问题, 保证了系统有功的最大输出。
摘要：本文介绍了直流电动钻机的功率因数、无功补偿、谐波等方面存在的问题及控制策略, 针对直流钻机使用时产生的谐波和无功分量作了分析, 提出了解决方案, 通过实际运行评比得出了最佳解决方式。
关键词：无功补偿,谐波拟制,电网质量,滤波器,节能
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