無功補(bǔ)償裝置中諧波的影響及其治理方案.doc

1、無功補(bǔ)償裝置中諧波的影響及其治理方案無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中所承擔(dān)的作用是提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率， 改善供電環(huán)境。 所以無功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少網(wǎng)絡(luò)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)電壓波動，諧波增大等諸多因素。一、目前我國電力電網(wǎng)現(xiàn)狀：目前 , 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,具有非線性特性的變流裝置和大容量的感性負(fù)載的使用 , 電網(wǎng)中的諧波污染問題也越來越嚴(yán)重。電網(wǎng)波形畸變, 使電力系統(tǒng)中的電壓和電流不再是單一基波頻率的正弦波, 此時就

2、出現(xiàn)了諧波及無功問題。下面就諧波的危害做個簡單的介紹：1. 諧波污染會使用電設(shè)備產(chǎn)生噪音、過熱、振動、誤動作甚至使其燒毀。2. 諧波是電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的諧波損耗， 降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。3. 諧波會使電容器、電纜等設(shè)備過熱、使絕緣老化、壽命縮短以至損壞。4. 諧波會使局部產(chǎn)生并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，加大危害性。5. 諧波還會導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動裝置的誤動作， 同時對通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾等等因素。二、諧波對電容補(bǔ)償柜的影響：我國規(guī)定電網(wǎng)中諧波含量在 8%-10%范圍內(nèi)為中度污染，此時電網(wǎng)中的設(shè)備可以正常工作， 但對于特殊設(shè)備就會產(chǎn)生重要嚴(yán)重影響。 例如對于無功補(bǔ)償中的電容（一

3、般我公司選擇的是德力西 BSMJ系列的電容器）來說，一般不具備抗諧波能力，如果電容在此環(huán)境下工作， 將會在諧波的作用下產(chǎn)生諧振， 此時將在電容器內(nèi)部產(chǎn)生數(shù)倍于額定電流的諧振電流， 長時間運(yùn)行將會降低電容的容量、 老化電容絕緣性能甚至擊穿電容等。下面就部分補(bǔ)償方案做進(jìn)一步的分析。三、無功補(bǔ)償方案比較：方案一：無源濾波補(bǔ)償方案（見圖1-1）此無源濾波補(bǔ)償方案是我們公司在以前工程設(shè)計時所經(jīng)常采用的補(bǔ)償方案，此方案由限流電抗器和電容器組成簡單的 LC濾波器。限流電抗器是根據(jù)電抗器對電流的拒流特性來實現(xiàn)電容器組在投切過程中產(chǎn)生的投切過電流的抑制作用，起到平波功能，同時限流電抗器的電感和串聯(lián)電容器組成串聯(lián)

4、諧振電路，在諧振頻率下呈現(xiàn)出很低的阻抗。 通過既可以消除諧波， 又提供無功功率， 可以說是一舉兩得的事情。但是這種系統(tǒng)的補(bǔ)償效果并不理想，原因如下：Z( j 0) R j ( 0L10L1) 根據(jù)公式可知=0時，LC電路呈現(xiàn)低阻抗0C0C狀態(tài)，這樣才能達(dá)到純?yōu)V波電電路 （串聯(lián)諧振電路或并聯(lián)諧振電路對諧波的濾除效果取決于系數(shù) LC 的取值范圍） 。但實際過程中，限流電抗器的感抗并不一定等于電容的容抗。因此在實際的使用過程中在諧波環(huán)境下使用對諧波的濾池效果并不理想，濾波效果沒有達(dá)到設(shè)計要求。 限流電抗器在實際運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量的熱量，造成整個補(bǔ)償柜柜內(nèi)溫度過高， 熱繼電器經(jīng)常跳閘， 因此在元器件安

5、裝時需要有足夠的散熱空間和加裝散熱條件來降低自身的溫度。本方案采用 RT18 系列熔斷器進(jìn)行保護(hù)， 由于 RT18系列熔斷器自身散熱性能較差， 在熔斷保護(hù)時照成三相電流不平衡， 也是現(xiàn)場屢次發(fā)生熔斷器由于溫度過高造成起火現(xiàn)象的發(fā)生的主要原因。此外此方案采用 JKL5C無功控制器的控制性能方面存在一些問題，也是導(dǎo)致此方案補(bǔ)償效果較差的一個原因。圖 1-1當(dāng)下污水處理廠大量采用變頻的條件下，變頻器成為整個水廠諧波產(chǎn)生的主要諧波源。由于變頻在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的 5、7、11、13次等諧波是整個水廠電網(wǎng)危害最大的諧波分量，因此必須降低相關(guān)的諧波對設(shè)備正常運(yùn)行的影響。此方案在實際運(yùn)行過程中產(chǎn)生諸多問題，

6、無法在有諧波的電網(wǎng)環(huán)境中滿足功能要求。方案二：有源濾波補(bǔ)償方案有源濾波補(bǔ)償方案主要應(yīng)用在諧波含量較少，對諧波濾除要求較高的場合。但其成本過高，不利于廣泛的應(yīng)用。方案三：最新諧波治理補(bǔ)償方案（見圖1-2）圖1-2此方案主要由削峰扼流器、 消諧阻抗器和電容器工程組成 LC濾波電路，來達(dá)到抑制、消除諧波并進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)姆绞健?其特有的技術(shù)原理， 不需要調(diào)諧振頻率，對 150 2000Hz范圍內(nèi)的諧波進(jìn)行抑制、濾除，同時進(jìn)行無功補(bǔ)償。其工作原理為：1. 采用削峰技術(shù)： 抑制補(bǔ)償電容投切時產(chǎn)生的浪涌電流， 此功能與限流電抗器的功能相似； 抑制諧振電流； 抑制非正?；娏鞣糯?，及避免諧振。2. 采用感抗

7、濾波及差模法，對諧波周角（三相）進(jìn)行抵消的濾波原理。3. 濾波回路中電感值范圍為 0.6-1.2。4. 電器元件的溫升較小。四、無功補(bǔ)償方案比較：（1）保護(hù)元件的比較：本套方案在元器件的選型上針對方案一的元器件在運(yùn)行中所出現(xiàn)的問題給與調(diào)整和優(yōu)化。 電容器保護(hù)回路中采用微型斷路器 （分段能力為較高級） 進(jìn)行保護(hù)，電流選擇范圍為電容器額定電流的 1.5倍左右。選擇斷路器保護(hù)和熔斷器保護(hù)的優(yōu)點為：在電容器三相回路中，若一相電流超出保護(hù)范圍，則斷路器跳閘，實現(xiàn)電容器三相回路全部斷電， 而不必?fù)?dān)心采用熔斷器在單相保護(hù)熔斷之后造成其它兩相電流不平衡所引發(fā)的其它事故。（2）抗諧波能力比較：限流電抗器主要用于限制涌流，其抗諧波能力略遜與消諧阻抗器抗諧波能力，方案三中削峰扼流器主要用于限制涌流， 消諧阻抗器主要用于抑制諧波干擾，故方案三在抗諧波方面效果更好。（3）節(jié)能比較：現(xiàn)在以方案一和方案三來做個節(jié)能對比。方案一補(bǔ)償電路中，以系統(tǒng)電壓0.45KV為例，若電容投切容量為30Kvar，以每小時計算，方案一得限流電抗器消耗功率為：（電抗器使用在 0.45KV電路中，一般壓降在 3V以上，以3V為例）每路每小時的功率為 :P=3*3V*30Kvar*1/(*0.45)*1H=350W方案三削峰扼流器在同等情況下消耗功率為：（削峰扼流器使用在 0.45KV電路中，一般壓降在 0.