無功補償與諧波治理的意義

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1、無功補償與濾波治理裝置天津水利電力機電研究所楊澤明無功補償和諧波治理是涉及電力電子技術、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術、電工理論等領域的重大課題，由于電力電子裝置應用日益廣泛，諧波和無功問題引起人們越來越多的關注。同時，也由于電力電子技術的飛速進步，在諧波治理和無功補償方面也取得了一些突破性的進展。一、無功補償與諧波治理的意義無功補償與諧波治理都與供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量密切相關。諧波治理本身就屬于改善電能質(zhì)量的范疇，而無功補償裝置在補償負荷或系統(tǒng)無功功率的同時也直接調(diào)節(jié)了系統(tǒng)電壓，在一些樞紐變電站利用電力電容器和相控電抗器及現(xiàn)代電力電子控制技術組成的靜止無功補

2、償器（SVC）直接作為電壓調(diào)控的手段，由于其響應迅速調(diào)控精準，工程應用十分滿意。由此可見無功補償也對電能質(zhì)量的提高有著直接積極的意義。（1）電能質(zhì)量的現(xiàn)狀電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應以恒定的頻率、正弦波形和標準電壓對用戶供電，并且在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓電流的幅值應大小相等、相位對稱。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器和線路等設備非線性或不對稱，負荷性質(zhì)多變、調(diào)控手段不完善等因素使這種理想的狀態(tài)并不存在，由此產(chǎn)生了電能質(zhì)量問題。電能質(zhì)量包括供電電壓質(zhì)量、供電頻率質(zhì)量、供電電流質(zhì)量，而其確切定義國內(nèi)外尚無統(tǒng)一共識

3、，進入90年代后，我國分別頒布了規(guī)范電能質(zhì)量的技術標準，包括：GB12325-1990《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T15543-1995《電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》GB/T15945-1995《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》GB12326-2000《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》其中，電壓和頻率均由電源進行控制，目前我國在發(fā)電和傳輸系統(tǒng)均進行了嚴格的控制，在電能的傳輸與使用過程中能夠達到標準要求，而公用電網(wǎng)諧波屬于雙向傳輸污染，既可以由電源傳遞給電能用戶，也可由電能用戶傳遞到公用電網(wǎng)。隨著我國經(jīng)

4、濟建設和科學技術的發(fā)展，非線性用電設備的種類、數(shù)量和用電量正在迅猛增加，自上世紀90年代中后期，我國電網(wǎng)開始遭遇并迅速面臨同發(fā)達國家的諧波污染問題，諧波問題由此成為電能質(zhì)量中最為引人關注問題。目前研究和解決電能質(zhì)量問題已成為電力發(fā)展的當務之急。主要的研究方向有以下幾點：a)研究諧波對電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的影響并采取的相應對策。b)研究諧波對電力計量裝置的影響并采取相應的措施。c)研究電能質(zhì)量污染對高新技術企業(yè)的影響并應采取的相應的技術手段。d)加強電能質(zhì)量控制裝置的研制。我國電能質(zhì)量控制與治理技術在國家相關標準頒布之后已經(jīng)取得一定成效，目前已經(jīng)掌握了代表

5、電能質(zhì)量控制裝置技術水平的電能質(zhì)量控制器（ASCG）的技術，并生產(chǎn)出了相應產(chǎn)品，而目前只有美國、日本、德國掌握了這項技術，但大容量電能質(zhì)量控制器的研制還與國外有一定的差距，還需進一步加強投入。（2）無功補償?shù)囊饬x發(fā)電機發(fā)出的功率包含了有功功率和無功功率，有功功率通過各種設備轉(zhuǎn)換為其他形式的能量直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益，而無功功率只在電力系統(tǒng)內(nèi)部不同設備間交換用以建立電力設備工作的電磁環(huán)境，其本身不做功不直接產(chǎn)生經(jīng)濟效益，因此稱為無功功率。電力系統(tǒng)本身對無功功率的需求比有功功率大，若綜合有功發(fā)電最大負荷為100%，則無功總需求約為120%~140%，它包括負荷

6、的無功功率和線路、變壓器的無功損耗，而發(fā)電機的功率因數(shù)一般大于0.8，所以單靠發(fā)電機發(fā)出無功功率是不能平衡電力系統(tǒng)無功需求的。大量的無功功率在線路中傳輸將不可避免的造成輸電線路、變壓器損耗增大，造成線路電壓降落并影響用戶供電質(zhì)量，直接從發(fā)電機索要無功將使發(fā)電機的有功出力減少，因此長距離輸送無功功率也是電力系統(tǒng)不允許的。用戶無功缺乏將導致設備功率因數(shù)偏低，設備運行功率達不到額定功率，效率低下。所以為了減少有功損失和電壓降落，釋放變壓器、發(fā)電機容量、提高用戶設備利用率和電網(wǎng)供電質(zhì)量，在負荷中心需要加裝無功功率電源，進行無功功率補償，以實現(xiàn)電力系統(tǒng)的無功功

7、率平衡。此外根據(jù)當前國務院“節(jié)能減排”的工作部署，電力系統(tǒng)領域利用無功補償提高設備的利用率、充分利用發(fā)電機的出力從而降低對化石燃料的需求也是“節(jié)能減排”的重要途徑。（3）諧波治理的意義如前所述，諧波問題已成為電能質(zhì)量中最為引人關注的問題，諧波會造成電力系統(tǒng)電壓畸變，使電能的生產(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，其危害還體現(xiàn)在：a)對用電設備安全運行的影響和危害，包括：——引起各類電機和變壓器的局部過熱、過電壓、機械振動和降低輸出功率；——增加電容器和電纜絕緣介質(zhì)的局部放電和溫升，引起機械振動，縮短使用壽命等?！鹩嬎銠C及其系統(tǒng)的數(shù)據(jù)丟失、誤顯示、誤傳、元件

8、損壞等事故；——引起電視機圖像變壞、翻滾，引起其他視聽設備的雜音等。b)對電力系統(tǒng)安全運行的影響和危害，包括