無功補償和諧波治理

基本原理和方法授課人：王自偉鶴煤集團供電處無功補償和諧波治理

基本1無功補償（濾波）1、什么是功率、功率因數2、提高功率因數的意義3、無功補償的基本原理和方法4、無功補償在系統中的作用5、無功補償設備的種類一無功補償基礎知識無功補償（濾波）1、什么是功率、功率因數2、提高功率因數的意2無功補償（濾波）1、諧波的含義2、諧波的產生3、諧波的危害4、諧波治理的必要性5、諧波治理的方法二諧波治理（濾波）無功補償（濾波）1、諧波的含義2、諧波的產生3、諧波的危害43無功補償基礎知識1、功率、功率因數在電網中，功率分為有功功率、無功功率和視在功率。交流電網中，由于有阻抗和電抗（感抗和容抗）的同時存在，所以電源輸送到電器的電功率并不完全做功。因為，其中有一部分電功率（電感和電容所儲的電能）仍能回輸到電網，因此，凡實際為電器（電阻性質）所吸收的電功率叫有功功率。電感和電容所儲的電能仍能回輸到電網，這部分功率在電源與電抗之間進行交換，交換而不消耗，稱為無功功率。無功補償基礎知識1、功率、功率因數4無功補償基礎知識當電網電壓為正弦波形，并且電壓和電流同相位時，電阻性電氣設備從電網吸收的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I電阻性電氣設備包括白熾燈、電熱器等。電動機和變壓器運行時需要建立磁場，這部分能量不能轉化為有功功率，因此稱之為無功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。在選擇變配電設備時應按視在功率S，即有功功率和無功功率的幾何和：無功補償基礎知識當電網電壓為正弦波形，并5無功功率的傳輸加重電網的負擔,使電網損耗增加,因此需要對其進行就近和就地補償。并聯電容器可以補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率Qc等于感性無功功率QL時,電網只傳輸有功功率P。無功補償基礎知識無功功率的傳輸加重電網的負擔,使電網損耗6無功補償基礎知識在交流電網中，如負載是純電阻，電壓和電流是同相位，那么電壓和電流的乘積就是有功功率，但在有電感或電容的電路中，電壓和電流有著相位差，所以電壓和電流的乘積并不是負載電路實際吸收的電功率，而是表面上的數值，叫做視在功率，用字母S表示。通常視在功率的單位用千伏安，用字母kVA表示。有功功率與視在功率的比值就是功率因數，用COSφ表示，它是沒有單位的。

(%)無功補償基礎知識在交流電網中，如負載是純7無功補償基礎知識功率因數,有功功率出力在設備容量中所占的比重。功率三角形QSP節電：無功補償基礎知識功率因數,有功功率出力在8電阻絲、加熱、發光裝置電動機、變壓器等電容器、電纜等電網基本元件

電阻性質的電器

電感性質的電器

電容性質的電器無功補償基礎知識電阻絲、加熱、發光裝置電動機、變壓器等電容器、電纜等電網基92、提高功率因數的意義：在一定的有功功率下，當用戶的cosφ比較小，視在功率比較大，為了滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量需要大，這樣，增加了供電投資、降低設備利用率，也增加線路網損。負載的功率因數過低，供電設備的容量不能充分利用，在一定的電壓下向負載輸送一定的有功功率時，通過輸電線路的電流增大，導線電阻的能量損耗和導線阻抗會造成電壓降。所以，功率因數是電力系統中的一個重要指標。無功補償基礎知識2、提高功率因數的意義：無功補償基礎知識10根據全國用電規定，在電網高峰負荷時，用戶的功率因數應達到的標準：高壓用電的工業用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為0.9以上，其它用戶，100kVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數為0.85以上；農業用電功率因數為0.80以上。凡功率因數達不到上述規定的用戶，供電部門會在其用戶使用電費的基礎上，按一定比例對其進行罰款。所以，需要提高用戶的功率因數，必須進行無功補償。無功補償基礎知識根據全國用電規定，在電網高峰負荷時，用戶113、無功補償的原理和方法把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷，并聯接在同一電路；當容性負載釋放能量時，感性負荷吸收能量；而當感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量；能量在兩種負荷之間交換。這樣，感性負荷所吸收的無功功率，可以從容性負荷輸出的無功功率中得到補償，這就是無功功率補償的基本。無功補償基礎知識3、無功補償的原理和方法無功補償基礎知識12無功補償基礎知識電力系統中網絡元件的阻抗主要是感性的，需要容性無功來補償感性無功。無功補償基礎知識電力系統中網絡元件的阻抗13將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為

由圖（b）的向量圖可知，并聯電容后U與I的相位差變小了，即供電回路的功率因數提高了。此時供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為欠補償。若電容C的容量過大，使得供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為過補償。其向量圖如（c）所示。通常不希望出現過補償的情況，因為這樣會：（1）引起變壓器二次側電壓的升高（2）容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加電能損耗（3）如果供電線路電壓因而升高，還會增大電容器本身的功率損耗，使溫升增大，影響電容器使用壽命。無功補償基礎知識將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為14系統P+jQ負載-jQC無功補償原理圖PL+jQL功率平衡：0.1cos0{:)(cos)(1====-==-+=-+=+-QPPQQPQtgQQQPPQQjPjQjQPjQPLCLCLLCLLCLL時當cos=無功補償基礎知識系統P+jQ負載-jQC無功補償原理圖PL+jQL功率平衡：15

4、無功補償在系統中的作用：補償無功功率，提高功率因數增加電網的傳輸能力，提高設備利用率降低線路損失和變壓器有功損失減少設備容量改善電壓質量無功補償基礎知識4、無功補償在系統中的作用：無功補償基礎知識16

5、無功補償裝置的種類：分組投切型變電站無功自動補償設備調壓調容型變電站無功自動補償設備高壓靜止無功補償設備（SVC）靜止無功發生器(SVG)柱上高、低壓無功自動補償設備無功補償基礎知識5、無功補償裝置的種類：無功補償基礎知識17※分組投切型變電站無功自動補償設備：1、組成結構：控制單元、真空接觸器、干式鐵心電抗器、高壓并聯電容器、放電線圈、避雷器、噴逐式熔斷器、隔離刀閘等。2、工作原理：設備控制單元根據變電站PT\CT采集的電壓和電流，經過控制運算處理，由微機控制器發出投或切的指令，控制真空接觸器的分合，從而實現對電容器組的等容或不等容投切。無功補償基礎知識※分組投切型變電站無功自動補償設備：無功補償基礎知識183、產品特點：實時跟蹤、動態補償編碼投切、分級補償控制方式靈活真空接觸器投切電容器智能監控

無功補償基礎知識3、產品特點：無功補償基礎知識194、工作原理圖5、安裝方式：戶內柜式戶外箱變式無功補償基礎知識4、工作原理圖5、安裝方式：無功補償基20無功補償基礎知識※調壓調容型變電站無功自動補償設備：★SVQR無功自動補償裝置與傳統的其它補償裝置相比，它不是靠改變電容值C來補償無功，而是利用電容器組在無功補償中輸出的無功和其端電壓的平方成正比的原理來實現無功補償的，即：

雖然在整套裝置中只采用了一組固定容量的電容器組，在補償過程中，其電容器的電容值也是恒定不變的，但輸出無功能隨其端電壓的改變而變化。

無功補償基礎知識※調壓調容型變電站無功自動補償設備：21無功補償基礎知識★主要組成結構該裝置主要由斷路器（QF）、有載調壓器（T）、電容器組（C）、電抗器（L）以及控制裝置組成。無功補償基礎知識★主要組成結構22無功補償基礎知識由圖可以看出，調壓器串聯在斷路器和電容器組之間，其輸入端通過斷路器與母線相連，輸出端直接接在固定電容器組上。當該設備的控制裝置通過采集到的各種信息實時計算出電網的無功缺額之后，根據設定的控制策略，將自動控制有載調壓器的輸出電壓，此時，電容器組兩端的電壓也將同時發生變化。雖然電容器組的電容值恒定，但電容器組輸出的無功功率還是能隨施加的電壓不同而變化。如果調壓器選用九檔的有載分接開關，即可實現9級或更多級的精細無功自動補償，滿足變電站或線路的無功需求。

★工作過程無功補償基礎知識由圖可以看出，調壓器串聯在斷路器和電容器組之23無功補償基礎知識假設某變電站10kV母線上最大無功缺額為2000kvar，若采用2000kVA、0~-40%、9檔的調壓器，再配一組容量2000kvar的電容器組。即可將2000kvar的容量分9級在36～100%的容量范圍內進行無功自動補償。根據公式（為最大無功補償容量，U為調壓器的輸出電壓），可以計算，當調壓器輸出不同電壓時，電容器組輸出的無功補償容量分別為：舉例說明無功補償基礎知識假設某變電站10kV母線上最大無功缺額為2024無功補償基礎知識※高壓靜止無功補償設備（SVC）★工作原理是通過控制晶閘管的導通角和導通時間，以控制流過電抗器電流的大小和相位，實現感性無功的連續可調，從而實現容性無功的動態補償。無功補償基礎知識※高壓靜止無功補償設備（SVC）25無功補償基礎知識★類型晶閘管控制電抗器(TCR)+固定電容器組（FC）晶閘管控制變壓器(TCT)+固定電容器組（FC）磁控電抗器(MCR)+固定電容器組（FC）★應用領域為電弧爐、軋機、感應爐、電力機車、提升機、風力發電等無功補償基礎知識★類型26無功補償基礎知識※靜止無功發生器(SVG)★工作原理將電壓源型逆變器，經過電抗器并聯在電網上。電壓源型逆變器包含直流電容和逆變橋兩個部分，其中逆變橋由可關斷的半導體器件IGBT組成。工作中，通過調節逆變橋中IGBT器件的開關，可以控制直流逆變到交流的電壓的幅值和相位，因此，整個裝置相當于一個調相電源。通過檢測系統中所需的無功，可以快速發出大小相等、相位相反的無功，實現無功的就地平衡，保持系統實事高高率因數運行。無功補償基礎知識※靜止無功發生器(SVG)27無功補償基礎知識★原理圖將系統看作一個電壓源，SVG可以看作一個可控電壓源，連接電抗器或者可以等效成一個線形阻抗元件。

無功補償基礎知識★原理圖28無功補償基礎知識★SVG的三種運行模式

無功補償基礎知識★SVG的三種運行模式29諧波治理（濾波）基礎知識：1、諧波的含義：

供電系統諧波的定義是：對周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數。諧波治理（濾波）基礎知識：1、諧波的含義：30電力系統中有非線性負載時，即使電源都以工頻50HZ供電，當工頻電壓或電流作用于非線性負載時，就會產生不同于工頻的其它頻率的正弦電壓或電流，這些不同于工頻頻率的正弦電壓或電流，用富氏級數展開，就是人們稱的電力諧波。諧波治理（濾波）基礎知識：電力系統中有非線性負載時，即使電源都以工頻50HZ供電，當312、諧波的產生：在理想的干凈供電系統中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性元件(電阻、電感及電容)的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流就是正弦波。在實際的供電系統中，由于有非線性負荷的存在，當電流流過與所加電壓不呈線性關系的負荷時，就形成非正弦電流。諧波治理（濾波）基礎知識：2、諧波的產生：諧波治理（濾波）基礎知識：32任何周期性波形均可分解為一個基頻正弦波加上許多諧波頻率的正弦波。諧波頻率是基頻的整倍數，例如基波頻率為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因此，畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波……直到第三十次諧波組成。

諧波治理（濾波）基礎知識：任何周期性波形均可分解為一個基頻正弦波加上許多33產生諧波的設備類型所有的非線性負荷，都能產生諧波電流。產生諧波的設備類型有：開關模式電源(SMPS)、電子熒光燈鎮流器、調速傳動裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設備（變壓器、電機等）及家用電器（如電視機）等。諧波治理（濾波）基礎知識：產生諧波的設備類型諧波治理（濾波）基礎知識：34各種整流設備、交直流換流設備和電子電壓調整設備，電熔煉設備、電化學設備、礦井起重設備、露天采掘設備、電氣機車等，還有種類繁多的照明器具、娛樂設施和家用電器等。諧波治理（濾波）基礎知識：各種整流設備、交直流換流設備和電子電壓調35隨著電力電子技術的發展，各類電力電子設備，如變頻器等在企業的應用越來越廣泛，大大提高了企業的生產效率，但變頻器工作時會產生大量的諧波電流，諧波電流在電網阻抗上產生壓降，會使電壓波形也變成非正弦。

諧波治理（濾波）基礎知識：隨著電力電子技術的發展，各類電力電子設備，如36

這樣，連接在同一點的其它設備上，就會被施加了含有諧波成分的非正弦電壓，致使一些敏感設備無法正常工作。目前，諧波問題已經受到全世界的廣泛重視，解決諧波問題已經迫在眉睫。諧波治理（濾波）基礎知識：這樣，連接在同一點的其它設備上，就會被373、諧波的危害：主要表現在以下幾個方面：諧波使企業電網中的設備產生附加諧波損耗，降低電網、輸電及用電設備的使用效率，增加電網線損。在三相四線制系統中，零線會由于流過大量的3次及其倍數次諧波電流，造成零線過熱。諧波治理（濾波）基礎知識：3、諧波的危害：諧波治理（濾波）基礎知識：38諧波會產生額外的熱效應從而引起用電設備發熱，使絕緣老化，降低設備的使用壽命。如果電網中裝有補償電容器，諧波容易使電網與補償電容器之間發生并聯諧振或是串聯諧振，使諧波電流放大幾倍甚至數十倍，造成過電流，引起電容器和與之相連的電抗器、電阻器的損壞。諧波治理（濾波）基礎知識：諧波會產生額外的熱效應從而引起用電設備發熱，使絕緣老化，降低39諧波會引起企業中一些敏感的自動化設備誤動作，同時也會導致電氣測量儀表計量不準確。諧波會對附近系統的信號傳輸產生干擾，輕者引入噪聲，重者導致信號丟失，使系統無法正常工作。諧波治理（濾波）基礎知識：諧波會引起企業中一些敏感的自動化設備誤動作，同時也會導致電氣40諧波電流對電氣設備的危害1）諧波對供電變壓器的影響諧波對供電變壓器的影響主要是產生附加損耗，溫升增加，出力下降，影響絕緣壽命。2）諧波對旋轉電機的影響諧波對旋轉電機的主要影響是產生附加損耗，其次產生機械振動，噪聲和諧波過電壓。諧波治理（濾波）基礎知識：諧波電流對電氣設備的危害諧波治理（濾波）基礎知識：413）諧波對電纜及并聯電容器的影響，當產生諧波放大時，并聯電容器，將因過電流及過電壓而損壞，嚴重時將危及整個供電系統的安全運行。4）諧波對變流裝置的影響交流電壓畸變可能引起不可逆變流設備控制角的時間間隔不等，并通過正反饋而放大系統的電壓畸變，使變流器工作不穩定，而對逆變器則可能發生換流失敗而無法工作，甚至損壞變流設備。諧波治理（濾波）基礎知識：3）諧波對電纜及并聯電容器的影響，當產生諧波放大時，并聯電容425）諧波對通信產生干擾，使電度計量產生誤差。6）諧波對繼電保護自動裝置和計算機等也將產生不良影響。由以上分析可以看出，變流設備產生的大量諧波電流和無功沖擊會對用戶本身及電網用電設備造成較嚴重的電壓波動和諧波污染。這不僅帶來運行隱患，威脅電網的安全穩定運行，還會給其他電氣設備的運行帶來不利影響。諧波治理（濾波）基礎知識：5）諧波對通信產生干擾，使電度計量產生誤差。諧波治理（濾波）434、諧波治理的必要性：以上危害，在有些企業中表現的比較突出，而在一些企業中表現的不是很明顯，然而諧波危害的隱患依然存在。特別是在一些自動化程度較高的行業，如果諧波含量超標，會對系統運行的穩定性造成極大的威脅，一旦表現出來，必然造成巨大的損失。因此，進行諧波治理，非常重要。諧波治理（濾波）基礎知識：4、諧波治理的必要性：諧波治理（濾波）基礎知識：44

首先，它可以提高企業設備的供電質量，提高設備運行的可靠性，減少因設備誤動作而造成的經濟損失；其次，可以減少諧波電流在輸配電線路上產生的損耗，同時降低用電設備發熱，減少絕緣老化，從而提高設備的使用壽命，減少設備的維護費用；

諧波治理（濾波）基礎知識：首先，它可以提高企業設備的供電質量，45第三，諧波治理能夠減少電網中補償電容器的諧振機率，同時，減少諧波對系統信號傳輸的影響，增加系統的可靠性；第四，可以減少諧波對公共電網的污染。諧波治理（濾波）基礎知識：第三，諧波治理能夠減少電網中補償電容器的諧465、諧波治理方法：（1）無源濾波器濾波：采用電力濾波裝置，就近吸收諧波源所產生的諧波電流，是抑制諧波污染的有效措施。由電力電容器、電抗器和電阻器，適當組合而組成的無源濾波裝置，進行濾波，這種方法稱為無源濾波。工作原理如下圖所示：諧波治理（濾波）基礎知識：5、諧波治理方法：諧波治理（濾波）基礎知識：47諧波治理（濾波）基礎知識：諧波治理（濾波）基礎知識：48無源濾波器對某一頻率的諧波呈低阻抗，與電網阻抗形成分流的關系，使大部分該頻率的諧波流入濾波器。由于無源濾波器具有投資少、效率高、結構簡單、運行可靠及維護方便等優點，因此無源濾波器是目前廣泛采用的抑制諧波及無功補償的主要手段。諧波治理（濾波）基礎知識：無源濾波器對某一頻率的諧波呈低阻抗，與49

由于無源濾波器是通過在系統中，為諧波提供一條并聯低阻抗的通道，以起到濾波作用，其濾波特性，是由系統和濾波器的阻抗比所決定的，因而存在以下缺點：濾波特性受系統參數的影響較大；

諧波治理（濾波）基礎知識：由于無源濾波器是通過在系統中，為諧50只能消除特定的幾次諧波，而對某些次諧波會產生放大作用；濾波的要求和同時需要的無功補償、調壓要求，有時難以協調；諧波電流增大時，濾波器負擔隨之加重，可能造成濾波器過載；有效材料消耗多，體積大。諧波治理（濾波）基礎知識：只能消除特定的幾次諧波，而對某些次諧波會產生放大作用；諧波治51（2）有源濾波器濾波：

由于無源濾波器具有以上缺點，隨著電力電子技術的不斷發展，人們將濾波研究方向逐步轉向有源濾波器。與無源濾波器相比，有源電力濾波器具有高度可控性和快速響應性，不僅能補償各次諧波，還可抑制閃變、補償無功，有一機多功能的特點，其具體特點如下：諧波治理（濾波）基礎知識：（2）有源濾波器濾波：諧波治理（濾波）基礎知識：52濾波特性不受系統阻抗的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險；具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波。盡管有源電力濾波器有著無源濾波器所不具備的巨大技術優勢，但目前要想在電力系統中完全取代無源濾波器還不太現實。這是因為與無源濾波器相比較，有源電力濾波器的成本較高、可靠性比較低，這一點是限制其推廣使用的關鍵。諧波治理（濾波）基礎知識：濾波特性不受系統阻抗的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險；53有源電力濾波器工作原理如下圖所示：諧波治理（濾波）基礎知識：有源電力濾波器工作原理如下圖所示：諧波治理（濾波）基礎知識：54

通過檢測被補償對象的電流瞬時值，經指令電流運算電路得出諧波補償電流的指令信號，控制變流器產生所需要的補償電流。補償電流與負載電流中要補償的諧波成份及無功電流相抵消，最終獲得期望的電源電流。

其補償諧波的等效電路圖如下圖所示：諧波治理（濾波）基礎知識：通過檢測被補償對象的電流瞬時值，經指令電55諧波治理（濾波）基礎知識：諧波治理（濾波）基礎知識：56從圖中可以得到，電網側的諧波電流可以寫為：

只要控制有源電力濾波器的輸出電流，使其滿足，即可使電網側的諧波電流。諧波治理（濾波）基礎知識：從圖中可以得到，電網側的諧波電流可以寫為：諧57（3）混合有源濾波器濾波：

將有源濾波和無源濾波裝置組合在一起，形成混合有源濾波器濾波。或者，對諧波源，一部分采用無源濾波裝置濾波，一部分采用無源濾波裝置濾波。混合有源濾波器工作原理如下圖所示：諧波治理（濾波）基礎知識：（3）混合有源濾波器濾波：諧波治理（濾波）基礎知識：58諧波治理（濾波）基礎知識：諧波治理（濾波）基礎知識：59ThankYou!ThankYou!60樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-22Monday,December19,2022人生得意須盡歡，莫使金樽空對月。01:57:4501:57:4501:5712/19/20221:57:45AM安全象只弓，不拉它就松，要想保安全，常把弓弦繃。12月-2201:57:4501:57Dec-2219-Dec-22加強交通建設管理，確保工程建設質量。01:57:4501:57:4501:57Monday,December19,2022安全在于心細，事故出在麻痹。12月-2212月-2201:57:4501:57:45December19,2022踏實肯干，努力奮斗。2022年12月19日1:57上午12月-2212月-22追求至善憑技術開拓市場，憑管理增創效益，憑服務樹立形象。19十二月20221:57:45上午01:57:4512月-22嚴格把控質量關，讓生產更加有保障。十二月221:57上午12月-2201:57December19,2022作業標準記得牢，駕輕就熟除煩惱。2022/12/191:57:4501:57:4519December2022好的事情馬上就會到來，一切都是最好的安排。1:57:45上午1:57上午01:57:4512月-22專注今天，好好努力，剩下的交給時間。12月-2212月-2201:5701:57:4501:57:45Dec-22牢記安全之責，善謀安全之策，力務安全之實。2022/12/191:57:45Monday,December19,2022相信相信得力量。12月-222022/12/191:57:4512月-22謝謝大家！樹立質量法制觀念、提高全員質量意識。12月-2212月-2261無功補償和諧波治理

基本原理和方法授課人：王自偉鶴煤集團供電處無功補償和諧波治理

基本62無功補償（濾波）1、什么是功率、功率因數2、提高功率因數的意義3、無功補償的基本原理和方法4、無功補償在系統中的作用5、無功補償設備的種類一無功補償基礎知識無功補償（濾波）1、什么是功率、功率因數2、提高功率因數的意63無功補償（濾波）1、諧波的含義2、諧波的產生3、諧波的危害4、諧波治理的必要性5、諧波治理的方法二諧波治理（濾波）無功補償（濾波）1、諧波的含義2、諧波的產生3、諧波的危害464無功補償基礎知識1、功率、功率因數在電網中，功率分為有功功率、無功功率和視在功率。交流電網中，由于有阻抗和電抗（感抗和容抗）的同時存在，所以電源輸送到電器的電功率并不完全做功。因為，其中有一部分電功率（電感和電容所儲的電能）仍能回輸到電網，因此，凡實際為電器（電阻性質）所吸收的電功率叫有功功率。電感和電容所儲的電能仍能回輸到電網，這部分功率在電源與電抗之間進行交換，交換而不消耗，稱為無功功率。無功補償基礎知識1、功率、功率因數65無功補償基礎知識當電網電壓為正弦波形，并且電壓和電流同相位時，電阻性電氣設備從電網吸收的功率P等于電壓U和電流I的乘積，即：P=U×I電阻性電氣設備包括白熾燈、電熱器等。電動機和變壓器運行時需要建立磁場，這部分能量不能轉化為有功功率，因此稱之為無功率Q。此時電流滯后電壓一個角度φ。在選擇變配電設備時應按視在功率S，即有功功率和無功功率的幾何和：無功補償基礎知識當電網電壓為正弦波形，并66無功功率的傳輸加重電網的負擔,使電網損耗增加,因此需要對其進行就近和就地補償。并聯電容器可以補償或平衡電氣設備的感性無功功率。當容性無功功率Qc等于感性無功功率QL時,電網只傳輸有功功率P。無功補償基礎知識無功功率的傳輸加重電網的負擔,使電網損耗67無功補償基礎知識在交流電網中，如負載是純電阻，電壓和電流是同相位，那么電壓和電流的乘積就是有功功率，但在有電感或電容的電路中，電壓和電流有著相位差，所以電壓和電流的乘積并不是負載電路實際吸收的電功率，而是表面上的數值，叫做視在功率，用字母S表示。通常視在功率的單位用千伏安，用字母kVA表示。有功功率與視在功率的比值就是功率因數，用COSφ表示，它是沒有單位的。

(%)無功補償基礎知識在交流電網中，如負載是純68無功補償基礎知識功率因數,有功功率出力在設備容量中所占的比重。功率三角形QSP節電：無功補償基礎知識功率因數,有功功率出力在69電阻絲、加熱、發光裝置電動機、變壓器等電容器、電纜等電網基本元件

電阻性質的電器

電感性質的電器

電容性質的電器無功補償基礎知識電阻絲、加熱、發光裝置電動機、變壓器等電容器、電纜等電網基702、提高功率因數的意義：在一定的有功功率下，當用戶的cosφ比較小，視在功率比較大，為了滿足用電的需要，供電線路和變壓器的容量需要大，這樣，增加了供電投資、降低設備利用率，也增加線路網損。負載的功率因數過低，供電設備的容量不能充分利用，在一定的電壓下向負載輸送一定的有功功率時，通過輸電線路的電流增大，導線電阻的能量損耗和導線阻抗會造成電壓降。所以，功率因數是電力系統中的一個重要指標。無功補償基礎知識2、提高功率因數的意義：無功補償基礎知識71根據全國用電規定，在電網高峰負荷時，用戶的功率因數應達到的標準：高壓用電的工業用戶和高壓用電裝有帶負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數為0.9以上，其它用戶，100kVA及以上電力用戶和大中型電力排灌站，功率因數為0.85以上；農業用電功率因數為0.80以上。凡功率因數達不到上述規定的用戶，供電部門會在其用戶使用電費的基礎上，按一定比例對其進行罰款。所以，需要提高用戶的功率因數，必須進行無功補償。無功補償基礎知識根據全國用電規定，在電網高峰負荷時，用戶723、無功補償的原理和方法把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷，并聯接在同一電路；當容性負載釋放能量時，感性負荷吸收能量；而當感性負荷釋放能量時，容性負荷卻在吸收能量；能量在兩種負荷之間交換。這樣，感性負荷所吸收的無功功率，可以從容性負荷輸出的無功功率中得到補償，這就是無功功率補償的基本。無功補償基礎知識3、無功補償的原理和方法無功補償基礎知識73無功補償基礎知識電力系統中網絡元件的阻抗主要是感性的，需要容性無功來補償感性無功。無功補償基礎知識電力系統中網絡元件的阻抗74將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為

由圖（b）的向量圖可知，并聯電容后U與I的相位差變小了，即供電回路的功率因數提高了。此時供電電流的相位滯后于電壓，這種情況稱為欠補償。若電容C的容量過大，使得供電電流的相位超前于電壓，這種情況稱為過補償。其向量圖如（c）所示。通常不希望出現過補償的情況，因為這樣會：（1）引起變壓器二次側電壓的升高（2）容性無功功率在電力線路上傳輸同樣會增加電能損耗（3）如果供電線路電壓因而升高，還會增大電容器本身的功率損耗，使溫升增大，影響電容器使用壽命。無功補償基礎知識將電容并入RL電路之后，電路如圖（a）所示。該電路電流方程為75系統P+jQ負載-jQC無功補償原理圖PL+jQL功率平衡：0.1cos0{:)(cos)(1====-==-+=-+=+-QPPQQPQtgQQQPPQQjPjQjQPjQPLCLCLLCLLCLL時當cos=無功補償基礎知識系統P+jQ負載-jQC無功補償原理圖PL+jQL功率平衡：76

4、無功補償在系統中的作用：補償無功功率，提高功率因數增加電網的傳輸能力，提高設備利用率降低線路損失和變壓器有功損失減少設備容量改善電壓質量無功補償基礎知識4、無功補償在系統中的作用：無功補償基礎知識77

5、無功補償裝置的種類：分組投切型變電站無功自動補償設備調壓調容型變電站無功自動補償設備高壓靜止無功補償設備（SVC）靜止無功發生器(SVG)柱上高、低壓無功自動補償設備無功補償基礎知識5、無功補償裝置的種類：無功補償基礎知識78※分組投切型變電站無功自動補償設備：1、組成結構：控制單元、真空接觸器、干式鐵心電抗器、高壓并聯電容器、放電線圈、避雷器、噴逐式熔斷器、隔離刀閘等。2、工作原理：設備控制單元根據變電站PT\CT采集的電壓和電流，經過控制運算處理，由微機控制器發出投或切的指令，控制真空接觸器的分合，從而實現對電容器組的等容或不等容投切。無功補償基礎知識※分組投切型變電站無功自動補償設備：無功補償基礎知識793、產品特點：實時跟蹤、動態補償編碼投切、分級補償控制方式靈活真空接觸器投切電容器智能監控

無功補償基礎知識3、產品特點：無功補償基礎知識804、工作原理圖5、安裝方式：戶內柜式戶外箱變式無功補償基礎知識4、工作原理圖5、安裝方式：無功補償基81無功補償基礎知識※調壓調容型變電站無功自動補償設備：★SVQR無功自動補償裝置與傳統的其它補償裝置相比，它不是靠改變電容值C來補償無功，而是利用電容器組在無功補償中輸出的無功和其端電壓的平方成正比的原理來實現無功補償的，即：

雖然在整套裝置中只采用了一組固定容量的電容器組，在補償過程中，其電容器的電容值也是恒定不變的，但輸出無功能隨其端電壓的改變而變化。

無功補償基礎知識※調壓調容型變電站無功自動補償設備：82無功補償基礎知識★主要組成結構該裝置主要由斷路器（QF）、有載調壓器（T）、電容器組（C）、電抗器（L）以及控制裝置組成。無功補償基礎知識★主要組成結構83無功補償基礎知識由圖可以看出，調壓器串聯在斷路器和電容器組之間，其輸入端通過斷路器與母線相連，輸出端直接接在固定電容器組上。當該設備的控制裝置通過采集到的各種信息實時計算出電網的無功缺額之后，根據設定的控制策略，將自動控制有載調壓器的輸出電壓，此時，電容器組兩端的電壓也將同時發生變化。雖然電容器組的電容值恒定，但電容器組輸出的無功功率還是能隨施加的電壓不同而變化。如果調壓器選用九檔的有載分接開關，即可實現9級或更多級的精細無功自動補償，滿足變電站或線路的無功需求。

★工作過程無功補償基礎知識由圖可以看出，調壓器串聯在斷路器和電容器組之84無功補償基礎知識假設某變電站10kV母線上最大無功缺額為2000kvar，若采用2000kVA、0~-40%、9檔的調壓器，再配一組容量2000kvar的電容器組。即可將2000kvar的容量分9級在36～100%的容量范圍內進行無功自動補償。根據公式（為最大無功補償容量，U為調壓器的輸出電壓），可以計算，當調壓器輸出不同電壓時，電容器組輸出的無功補償容量分別為：舉例說明無功補償基礎知識假設某變電站10kV母線上最大無功缺額為2085無功補償基礎知識※高壓靜止無功補償設備（SVC）★工作原理是通過控制晶閘管的導通角和導通時間，以控制流過電抗器電流的大小和相位，實現感性無功的連續可調，從而實現容性無功的動態補償。無功補償基礎知識※高壓靜止無功補償設備（SVC）86無功補償基礎知識★類型晶閘管控制電抗器(TCR)+固定電容器組（FC）晶閘管控制變壓器(TCT)+固定電容器組（FC）磁控電抗器(MCR)+固定電容器組（FC）★應用領域為電弧爐、軋機、感應爐、電力機車、提升機、風力發電等無功補償基礎知識★類型87無功補償基礎知識※靜止無功發生器(SVG)★工作原理將電壓源型逆變器，經過電抗器并聯在電網上。電壓源型逆變器包含直流電容和逆變橋兩個部分，其中逆變橋由可關斷的半導體器件IGBT組成。工作中，通過調節逆變橋中IGBT器件的開關，可以控制直流逆變到交流的電壓的幅值和相位，因此，整個裝置相當于一個調相電源。通過檢測系統中所需的無功，可以快速發出大小相等、相位相反的無功，實現無功的就地平衡，保持系統實事高高率因數運行。無功補償基礎知識※靜止無功發生器(SVG)88無功補償基礎知識★原理圖將系統看作一個電壓源，SVG可以看作一個可控電壓源，連接電抗器或者可以等效成一個線形阻抗元件。

無功補償基礎知識★原理圖89無功補償基礎知識★SVG的三種運行模式

無功補償基礎知識★SVG的三種運行模式90諧波治理（濾波）基礎知識：1、諧波的含義：

供電系統諧波的定義是：對周期性非正弦電量進行傅立葉級數分解，除了得到與電網基波頻率相同的分量，還得到一系列大于電網基波頻率的分量，這部分電量稱為諧波。諧波頻率與基波頻率的比值（n=fn/f1）稱為諧波次數。諧波治理（濾波）基礎知識：1、諧波的含義：91電力系統中有非線性負載時，即使電源都以工頻50HZ供電，當工頻電壓或電流作用于非線性負載時，就會產生不同于工頻的其它頻率的正弦電壓或電流，這些不同于工頻頻率的正弦電壓或電流，用富氏級數展開，就是人們稱的電力諧波。諧波治理（濾波）基礎知識：電力系統中有非線性負載時，即使電源都以工頻50HZ供電，當922、諧波的產生：在理想的干凈供電系統中，電流和電壓都是正弦波的。在只含線性元件(電阻、電感及電容)的簡單電路里，流過的電流與施加的電壓成正比，流過的電流就是正弦波。在實際的供電系統中，由于有非線性負荷的存在，當電流流過與所加電壓不呈線性關系的負荷時，就形成非正弦電流。諧波治理（濾波）基礎知識：2、諧波的產生：諧波治理（濾波）基礎知識：93任何周期性波形均可分解為一個基頻正弦波加上許多諧波頻率的正弦波。諧波頻率是基頻的整倍數，例如基波頻率為50Hz，二次諧波為100Hz，三次諧波則為150Hz。因此，畸變的電流波形可能有二次諧波、三次諧波……直到第三十次諧波組成。

諧波治理（濾波）基礎知識：任何周期性波形均可分解為一個基頻正弦波加上許多94產生諧波的設備類型所有的非線性負荷，都能產生諧波電流。產生諧波的設備類型有：開關模式電源(SMPS)、電子熒光燈鎮流器、調速傳動裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設備（變壓器、電機等）及家用電器（如電視機）等。諧波治理（濾波）基礎知識：產生諧波的設備類型諧波治理（濾波）基礎知識：95各種整流設備、交直流換流設備和電子電壓調整設備，電熔煉設備、電化學設備、礦井起重設備、露天采掘設備、電氣機車等，還有種類繁多的照明器具、娛樂設施和家用電器等。諧波治理（濾波）基礎知識：各種整流設備、交直流換流設備和電子電壓調96隨著電力電子技術的發展，各類電力電子設備，如變頻器等在企業的應用越來越廣泛，大大提高了企業的生產效率，但變頻器工作時會產生大量的諧波電流，諧波電流在電網阻抗上產生壓降，會使電壓波形也變成非正弦。

諧波治理（濾波）基礎知識：隨著電力電子技術的發展，各類電力電子設備，如97

這樣，連接在同一點的其它設備上，就會被施加了含有諧波成分的非正弦電壓，致使一些敏感設備無法正常工作。目前，諧波問題已經受到全世界的廣泛重視，解決諧波問題已經迫在眉睫。諧波治理（濾波）基礎知識：這樣，連接在同一點的其它設備上，就會被983、諧波的危害：主要表現在以下幾個方面：諧波使企業電網中的設備產生附加諧波損耗，降低電網、輸電及用電設備的使用效率，增加電網線損。在三相四線制系統中，零線會由于流過大量的3次及其倍數次諧波電流，造成零線過熱。諧波治理（濾波）基礎知識：3、諧波的危害：諧波治理（濾波）基礎知識：99諧波會產生額外的熱效應從而引起用電設備發熱，使絕緣老化，降低設備的使用壽命。如果電網中裝有補償電容器，諧波容易使電網與補償電容器之間發生并聯諧振或是串聯諧振，使諧波電流放大幾倍甚至數十倍，造成過電流，引起電容器和與之相連的電抗器、電阻器的損壞。諧波治理（濾波）基礎知識：諧波會產生額外的熱效應從而引起用電設備發熱，使絕緣老化，降低100諧波會引起企業中一些敏感的自動化設備誤動作，同時也會導致電氣測量儀表計量不準確。諧波會對附近系統的信號傳輸產生干擾，輕者引入噪聲，重者導致信號丟失，使系統無法正常工作。諧波治理（濾波）基礎知識：諧波會引起企業中一些敏感的自動化設備誤動作，同時也會導致電氣101諧波電流對電氣設備的危害1）諧波對供電變壓器的影響諧波對供電變壓器的影響主要是產生附加損耗，溫升增加，出力下降，影響絕緣壽命。2）諧波對旋轉電機的影響諧波對旋轉電機的主要影響是產生附加損耗，其次產生機械振動，噪聲和諧波過電壓。諧波治理（濾波）基礎知識：諧波電流對電氣設備的危害諧波治理（濾波）基礎知識：1023）諧波對電纜及并聯電容器的影響，當產生諧波放大時，并聯電容器，將因過電流及過電壓而損壞，嚴重時將危及整個供電系統的安全運行。4）諧波對變流裝置的影響交流電壓畸變可能引起不可逆變流設備控制角的時間間隔不等，并通過正反饋而放大系統的電壓畸變，使變流器工作不穩定，而對逆變器則可能發生換流失敗而無法工作，甚至損壞變流設備。諧波治理（濾波）基礎知識：3）諧波對電纜及并聯電容器的影響，當產生諧波放大時，并聯電容1035）諧波對通信產生干擾，使電度計量產生誤差。6）諧波對繼電保護自動裝置和計算機等也將產生不良影響。由以上分析可以看出，變流設備產生的大量諧波電流和無功沖擊會對用戶本身及電網用電設備造成較嚴重的電壓波動和諧波污染。這不僅帶來運行隱患，威脅電網的安全穩定運行，還會給其他電氣設備的運行帶來不利影響。諧波治理（濾波）基礎知識：5）諧波對通信產生干擾，使電度計量產生誤差。諧波治理（濾波）1044、諧波治理的必要性：以上危害，在有些企業中表現的比較突出，而在一些企業中表現的不是很明顯，然而諧波危害的隱患依然存在。特別是在一些自動化程度較高的行業，如果諧波含量超標，會對系統運行的穩定性造成極大的威脅，一旦表現出來，必然造成巨大的損失。因此，進行諧波治理，非常重要。諧波治理（濾波）基礎知識：4、諧波治理的必要性：諧波治理（濾波）基礎知識：105

首先，它可以提高企業設備的供電質量，提高設備運行的可靠性，減少因設備誤動作而造成的經濟損失；其次，可以減少諧波電流在輸配電線路上產生的損耗，同時降低用電設備發熱，減少絕緣老化，從而提高設備的使用壽命，減少設備的維護費用；

諧波治理（濾波）基礎知識：首先，它可以提高企業設備的供電質量，106第三，諧波治理能夠減少電網中補償電容器的諧振機率，同時，減少諧波對系統信號傳輸的影響，增加系統的可靠性；第四，可以減少諧波對公共電網的污染。諧波治理（濾波）基礎知識：第三，諧波治理能夠減少電網中補償電容器的諧1075、諧波治理方法：（1）無源濾波器濾波：采用電力濾波裝置，就近吸收諧波源所產生的諧波電流，是抑制諧波污染的有效措施。由電力電容器、電抗器和電阻器，適當組合而組成的無源濾波裝置，進行濾波，這種方法稱為無源濾波。工作原理如下圖所示：諧波治理（濾波）基礎知識：5、諧波治理方法：諧波治理（濾波）基礎知識：108諧波治理（濾波）基礎知識：諧波治理（濾波）基礎知識：109無源濾波器對某一頻率的諧波呈低阻抗，與電網阻抗形成分流的關系，使大部分該頻率的諧波流入濾波器。由于無源濾波器具有投資少、效率高、結構簡單、運行可靠及維護方便等優點，因此無源濾波器是目前廣泛采用的抑制諧波及無功補償的主要手段。諧波治理（濾波）基礎知識：無源濾波器對某一頻率的諧波呈低阻抗，與110

由于無源濾波器是通過在系統中，為諧波提供一條并聯低阻抗的通道，以起到濾波作用