1、一、概述述：1、無功功補(bǔ)償?shù)牡囊饬x1、補(bǔ)償償無功功功率可以以增加電電網(wǎng)中有有功功率率的比例例常數(shù)2、減少少發(fā)供、電設(shè)備備的設(shè)計(jì)計(jì)容量，減少投投資，例例如當(dāng)功功率因ccos=0.8增加加到coos4=0.995時(shí)，裝1KKvarr電容器器可節(jié)省省設(shè)備容容量0.52KKVA；反之，增加00.522KVAA；對原原有設(shè)備備而言，相當(dāng)于于增大了了發(fā)、供供電設(shè)備備容量。因此對對新建、改建工工程，應(yīng)應(yīng)充分考考慮無功功補(bǔ)償，便可以以減少設(shè)設(shè)計(jì)容量量，從而而減少投投資。 3、降低線線損，由由公式P%=(1-coss/ccos)X1100%得出其其中coos為為補(bǔ)償后后的功率率因數(shù),coss為補(bǔ)補(bǔ)償前的的功率因

2、因數(shù)則 cooscoss，所所以提高高功率因因數(shù)后，線損率率也下降降了.減少設(shè)設(shè)計(jì)容量量，減少少投資，增加電電網(wǎng)中有有功功率率的輸送送比例，以及降降低線損損都直接接決定和和影響著著供電企企業(yè)的經(jīng)經(jīng)濟(jì)效益益，所以以功率因因數(shù)是考考核經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益的的重要指指標(biāo)規(guī)劃劃、實(shí)施施無功補(bǔ)補(bǔ)償勢在在必行。2、諧波波治理的的意義1、諧波波的產(chǎn)生生近年來，電力電電子裝置置應(yīng)用日日益廣泛泛，但它它們也是是最嚴(yán)重重、最突突出的諧諧波源，在各種種電力電電子裝置置中，整整流裝置置所占的的比例最最大。整整流電路路是一種種將交流流電能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為直直流電能能的變換換器。變頻裝置置是一種種前段將將交流電電能變換換為直流流能的變變換

3、器，它在生生產(chǎn)過程程中必然然會(huì)產(chǎn)生生較大的的諧波，且功率率因數(shù)達(dá)達(dá)不到00.9的的要求。變頻裝裝置是三三相橋式式，整流流后是66脈動(dòng)的的，根據(jù)據(jù)諧波理理論分析析，它產(chǎn)產(chǎn)生的特特征諧波波為5、7、11、13、17、19次，表達(dá)方方式為hh=6NN1（N=11，2，3，4，正整數(shù)數(shù)），特特征諧波波的電流流與基波波電流關(guān)關(guān)系為：Ih=I1/h。變變頻裝置置在額定定運(yùn)行時(shí)時(shí)，產(chǎn)生生的5次諧波波對基波波含有率率通常低低于155%，7次低于于8%，11次低低于5%，13次低低于2%。在負(fù)負(fù)荷較小小時(shí)，雖雖然諧波波含有率率較高，但實(shí)際際向電網(wǎng)網(wǎng)注入的的諧波電電流并不不大，同同時(shí)111次及以以上高次次諧波雖雖

4、然與低低于7次的諧諧波電流流相比數(shù)數(shù)值較小小，但由由于低壓壓側(cè)短路路容量較較小，其其阻抗相相對較大大，故對對諧波電電壓含有有率及低低壓側(cè)波波形畸變變率影響響較大。所以111次以以上諧波波對電網(wǎng)網(wǎng)影響不不容忽視視。2、諧波波的危害害變頻裝置置產(chǎn)生的的諧波電電流，對對系統(tǒng)可可產(chǎn)生較較大的影影響，它它不僅會(huì)會(huì)產(chǎn)生較較大的發(fā)發(fā)熱損耗耗，而且且會(huì)加速速電氣設(shè)設(shè)備的絕絕緣老化化，特別別是對電電纜、變變壓器運(yùn)運(yùn)行、電電機(jī)運(yùn)行行非常不不利。此此外，產(chǎn)產(chǎn)生諧波波嚴(yán)重時(shí)時(shí)，也會(huì)會(huì)對自動(dòng)動(dòng)控制系系統(tǒng)和保保護(hù)裝置置產(chǎn)生干干擾，使使其誤動(dòng)動(dòng)作，影影響電網(wǎng)網(wǎng)的正常常安全運(yùn)運(yùn)行。此此外，諧諧波也會(huì)會(huì)對變電電站和其其它用戶戶

5、的無功功補(bǔ)償電電容器產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重重的影響響，使其其不能投投運(yùn)，若若投運(yùn)可可產(chǎn)生諧諧波放大大，嚴(yán)重重時(shí)將燒燒壞設(shè)備備，這在在以后運(yùn)運(yùn)行時(shí)特特別注意意，變電電站和用用戶不要要投入無無諧波抑抑制的電電容器組組。二、某公公司諧波波治理及無無功補(bǔ)償償方案1、某公公司，使使用變壓壓器12250KKW三臺(tái)臺(tái)，負(fù)載載是六脈脈中頻爐爐，產(chǎn)生生大量諧諧波注入入電網(wǎng)，其他設(shè)設(shè)備使用用31550KVVA變壓壓器兩臺(tái)臺(tái)，主要要是負(fù)載載變頻器器，大功功率電動(dòng)動(dòng)機(jī)，同同樣產(chǎn)生生諧波和和需要無無功功率率補(bǔ)償。諧波治理理及無功功補(bǔ)償采采取分散散、集中中治理諧諧波方法法，即在在諧波源源總負(fù)荷荷前端安安裝諧波波治理設(shè)設(shè)備，這這樣就治

6、治理整個(gè)個(gè)電網(wǎng)的的諧波，諧波治治理及無無功補(bǔ)償償效率高高，投資資少。2、某公公司，12550KVVA變壓壓器負(fù)載載中頻爐爐同時(shí)使使用兩臺(tái)，諧諧波治理理及無功功補(bǔ)償設(shè)設(shè)備也采采用兩套?，F(xiàn)場每臺(tái)臺(tái)中頻爐爐運(yùn)行參參數(shù)如下下（根據(jù)據(jù)以往測測試其他他設(shè)備狀狀況）：輸入功率率：12250KKW輸入電壓壓：6660V 功功率因數(shù)數(shù)：0.82 電電壓諧波波畸變：15%左右具體需要要現(xiàn)場實(shí)實(shí)測。以以實(shí)際測測量為主主。3、兩臺(tái)臺(tái)31550KVVA變壓壓器，負(fù)負(fù)載形式式較多，有變頻頻器，電電動(dòng)機(jī)；根據(jù)通通用電網(wǎng)網(wǎng)數(shù)據(jù)，功率因因數(shù)大約約在0.8左右右，由于于變頻器器使用較較多，諧諧波畸變變大約在在10%左右。諧波治理

7、理及無功功補(bǔ)償形形式，每臺(tái)變變壓器331500KVAA配一套套諧波治治理及無無功補(bǔ)償償設(shè)備。實(shí)際情況況測試后后具體確確定。三、諧波波治理和和無功補(bǔ)補(bǔ)償遵循循標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外經(jīng)經(jīng)驗(yàn)表明明當(dāng)電壓壓波形畸畸變率在在大于88%時(shí)對對電子設(shè)設(shè)備和運(yùn)運(yùn)行中電電氣設(shè)備備造成較較大影響響，大于于10%時(shí)對其其它用戶戶電氣設(shè)設(shè)備有嚴(yán)嚴(yán)重影響響。在這這種工況況下，純純無功補(bǔ)補(bǔ)償電容容器根本本不能投投運(yùn)，對對電纜、變壓器器等設(shè)備備使用壽壽命有不不良影響響，產(chǎn)生生大量的的諧波電電流會(huì)造造成諧波波發(fā)熱損損耗。因因此，有有必要加加以治理理。在進(jìn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)低壓濾濾波器時(shí)時(shí)，通常常應(yīng)結(jié)合合實(shí)際情情況，給給出具體體的設(shè)計(jì)計(jì)要求和和諧

8、波源源及設(shè)備備的運(yùn)行行資料。根據(jù)了解解的負(fù)荷荷情況，我們擬擬采取在在諧波治治理的同同時(shí)結(jié)合合全廠的的無功補(bǔ)補(bǔ)償需求求，使諧諧波指標(biāo)標(biāo)滿足國國標(biāo)，同同時(shí)實(shí)際際功率因因數(shù)達(dá)到到0.990左右右。裝置置設(shè)計(jì)遵遵守的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)為滿滿足國標(biāo)標(biāo)規(guī)定的的技術(shù)規(guī)規(guī)范要求求：1GBB123326-20000 “電電能質(zhì)量量電壓波波動(dòng)和閃閃變”2GBBH1445499 “電電能質(zhì)量量公用電電網(wǎng)諧波波”3DLLH5999-119966 “城城市低壓壓配電網(wǎng)網(wǎng)改造技技術(shù)導(dǎo)則則”4.GBBH1778866.119999 “標(biāo)稱電電壓100V及以以下交流流電力系系統(tǒng)用非非自愈式式并聯(lián)電電容器”綜合治治理后達(dá)達(dá)到的性性能參數(shù)數(shù)

9、滿足國國標(biāo)規(guī)定定要求1）使得得諧波源源向系統(tǒng)統(tǒng)注入電電網(wǎng)的各各次諧波波電流符符合國標(biāo)標(biāo)要求，在負(fù)荷荷達(dá)到額額定運(yùn)行行時(shí)，總總畸變含含量：UUN5%，In10%。2）無功功補(bǔ)償及及濾波裝裝置運(yùn)行行時(shí)不會(huì)會(huì)對其它它電氣設(shè)設(shè)備產(chǎn)生生不良影影響和干干擾，設(shè)設(shè)備自身身安全可可靠運(yùn)行行。3）補(bǔ)償償后力率率在0.90左左右，本本次方案案無具體體指標(biāo)要要求，且且不向系系統(tǒng)倒送送無功。4）裝置置采用自自動(dòng)投切切，跟蹤蹤負(fù)荷進(jìn)進(jìn)行自動(dòng)動(dòng)補(bǔ)償，當(dāng)負(fù)荷荷全停時(shí)時(shí)，裝置置將自動(dòng)動(dòng)全停。四、具體體濾波和和補(bǔ)償方方案的確確定1）濾波波諧波和和諧波電電流的確確定從一般交交流供電電的直流流系統(tǒng)設(shè)設(shè)計(jì)原理理可知，它是通通過三相相

10、橋式整整流裝置置進(jìn)行整整流來獲獲得直流流電流的的，三相相橋式整整流裝置置正常運(yùn)運(yùn)行必然然產(chǎn)生較較大的諧諧波電流流，且功功率因數(shù)數(shù)也達(dá)不不到0.9（經(jīng)經(jīng)驗(yàn)值在在0.66左右）的要求求，一般般三相橋橋式整流流設(shè)備在在正常運(yùn)運(yùn)行工況況下，產(chǎn)產(chǎn)生的諧諧波電流流主要是是5、7、11、13、17、19次，它的主主要特征征諧波為為h=66K11,K正正整數(shù)，產(chǎn)生的的特征諧諧波電流流與基波波電流關(guān)關(guān)系為：Ih=I1/h。考慮到控控制器運(yùn)運(yùn)行燃弧弧角（或或換向角角）的影影響，裝裝置負(fù)荷荷在額定定負(fù)荷運(yùn)運(yùn)行時(shí)，產(chǎn)生的的5次諧波波對基波波含有率率通常低低于200，7次低于于14，11次低低于9，133次低于于7。在

11、在負(fù)荷較較小時(shí)，雖然諧諧波含有有率較高高，但實(shí)實(shí)際向電電網(wǎng)注入入的諧波波電流并并不大，同時(shí)111次以以上高次次諧波雖雖然與低低于7次以下下的諧波波電流相相比數(shù)值值較小，但由于于低壓側(cè)側(cè)短路容容量較小小，其阻阻抗相對對較大，故對諧諧波電壓壓含有率率及低壓壓側(cè)波形形畸變率率影響較較大，這這是濾波波器設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)的一一個(gè)矛盾盾，直接接影響到到運(yùn)行效效果和設(shè)設(shè)計(jì)成本本。由此可知知，其產(chǎn)產(chǎn)生的諧諧波電流流主要是是5次諧波波，7次相應(yīng)應(yīng)次之，11、13次及及以上相相對較小小，但考考慮到111次以以上高次次諧波對對電壓畸畸變率的的貢獻(xiàn)影影響，對對11次也也需加以以限制，實(shí)際濾濾波支路路將以55次為主主，7次為輔

12、輔，同時(shí)時(shí)考慮111次以以上的高高通濾波波。另外外，還需需防止對對3次和其其它諧波波的放大大影響，這在各各支路設(shè)設(shè)計(jì)通盤盤考慮?，F(xiàn)場諧波波源由三三臺(tái)4000KWW中頻電電源及其其他一些些小負(fù)載載產(chǎn)生，預(yù)計(jì)產(chǎn)產(chǎn)生諧波波源總負(fù)負(fù)荷15500KKW，根根據(jù)現(xiàn)場場情況，采用集集中治理理諧波方方法，即即在諧波波源總負(fù)負(fù)荷前端端安裝諧諧波治理理設(shè)備，這樣就就治理整整個(gè)電網(wǎng)網(wǎng)的諧波波。五、原先先補(bǔ)償實(shí)實(shí)例：（12550KVVA）補(bǔ)償裝置置投切前前后0.4kVV母排上上的各次次諧波電電壓畸變變率的統(tǒng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)據(jù)如下表表所示：表1 投切前前后0.4kVV母線諧諧波電壓壓統(tǒng)計(jì)值值統(tǒng)計(jì)時(shí)間間：1hh 統(tǒng)計(jì)次次數(shù)：33

13、60統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目目投前0.4KVV母線（）投后0.4kVV母線（）ABCABC諧波次數(shù)1（kV）最大值218.8217.2217.9224.0222.5223.4平均值214.4212.5213.5218.9217.2218.3最小值210.2208.3209.3214.7212.9214.13最大值0.999 1.733 1.100 1.300 1.766 1.288 95大大值0.944 1.644 1.244 1.188 1.666 1.211 平均值0.811 1.466 1.377 0.966 1.499 1.111 5最大值3.344 3.622 3.411 1.288 1.166 1

14、.666 95大大值2.955 3.333 3.133 1.133 1.111 1.566 平均值2.477 2.922 2.655 0.899 1.044 1.444 7最大值1.844 1.699 2.011 1.055 1.000 0.777 95大大值1.622 1.455 1.655 0.955 0.822 0.699 平均值1.333 1.033 1.100 0.811 0.611 0.588 9最大值0.933 1.588 0.711 0.533 0.933 0.577 95大大值0.811 1.499 0.644 0.488 0.844 0.477 平均值0.655 1.377

15、 0.533 0.422 0.733 0.300 11最大值3.655 3.222 2.288 0.677 0.244 0.333 95大大值2.755 2.366 1.699 0.599 0.188 0.277 平均值1.677 1.411 0.922 0.488 0.100 0.199 13最大值1.177 1.644 1.211 0.599 0.499 0.544 95大大值1.177 1.455 1.022 0.444 0.400 0.433 平均值1.166 1.188 0.799 0.255 0.288 0.322 THDuu(%)最大值5.2006.0774.8882.4663.

16、9333.02295大大值5.0555.8444.5992.3883.8002.922平均值4.2445.3664.2112.2113.5332.711測試曲線線圖2 電壓變變化曲線線圖3 電流變變化曲線線圖4 A相有有功變化化曲線圖5 A相無無功變化化曲線圖6 功率因因數(shù)圖7 電壓總總畸變率率及主要要諧波電電壓變化化曲線（）圖8 總畸變變電流及及主要諧諧波電流流變化曲曲線（AA）濾波裝置置投入前前后電壓壓、電流流波形圖9 濾波裝裝置投入入前電壓壓、電流流波形圖10 濾波裝裝置投入入后電壓壓、電流流波形4）測試試結(jié)論4.1 濾波波補(bǔ)償裝裝置投運(yùn)運(yùn)，有效效地濾除除了大量量的諧波波電流，使主要要的

17、5、11次次諧波電電流由2212.3A、69.3A降降低為559.88 A、42.3A，注入系系統(tǒng)的諧諧波電流流已控制制在國標(biāo)標(biāo)允許范范圍內(nèi)。4.2 濾波波補(bǔ)償裝裝置的投投入，諧諧波電壓壓畸變得得到了很很大的改改善，6605煉煉膠變低低壓側(cè)的的電壓波波形總畸畸變率由由未投時(shí)時(shí)的6.03%，降低低到3.93%；6006煉膠膠變低壓壓側(cè)的電電壓波形形總畸變變率由未未投時(shí)的的10.31%，降低低到3.97%。各次次諧波電電壓含有有率也在在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)規(guī)定范圍圍內(nèi)?？煽梢?，濾濾波裝置置的投運(yùn)運(yùn)效果非非常顯著著。4.3 濾波波補(bǔ)償裝裝置投入入后，功功率因數(shù)數(shù)也得到到了很好好的補(bǔ)償償，6005煉膠膠變低壓壓側(cè)的功功率因數(shù)數(shù)從0.72提提高到00.955左右，6066煉膠變變低壓側(cè)側(cè)的功率率因數(shù)從從0.661提高高到0.90左左右，運(yùn)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)濟(jì)效益十十分