無功補(bǔ)償裝置中諧波的影響及其治理方案及有關(guān)解讀

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：.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。.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。.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。.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。.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)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（尸）=R+/（①L-熊）根據(jù)公式可知①L-"二=0時，LC電路呈現(xiàn)低阻抗0 0 3C 0 3C0 0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)3,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。DD13BI-S00\RT18-61X5?A[]皿-25/Q.4(p口19-63JH36-634(H3ACBSMJ-0.4-20-3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，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）RH-O.SHOO/5M47-63/3PD63/40/32/25A制軸法JtFG-30/25/20/16甯胡噂去如溝珈M47-63/3PD63/40/32/25A制軸法JtFG-30/25/20/16甯胡噂去如溝珈16懶電落M47-63/3PD63/4C/32/25Ar9 FG-3O/25/10/16L_|__J L,2k(KKJ0.45-5KVh)2*n.45-amri2k(KKJ0.45-5KVh)2*n.45-amri4x卿JQ.45-25EVW)2*瞰皿45-lffiVtr)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?。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：.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。.采用感抗濾波及差模法，對諧波周角（三相）進(jìn)行抵消的濾波原理。.濾波回路中電感值范圍為0.6-1.2。.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