叶国华

【摘 要】本文主要介绍了供电系统中的无功补偿与谐波抑制产生原因和其原理的分析讨论，同时进一步指出了现在的发展现状和一些不足之处，并分析了一些解决方法，希望能起到抛砖引玉的作用。

【关键词】无功补偿；谐波抑制；方法

随着科学技术的快速发展，尤其是在微电子和计算机方面的发展，并带动了以此为基础的自动化系统的不断完善，同时对供电系统的进一步发展提出了新的要求。不仅要求供电系统拥有更高的可靠性，对电源的质量也提出了新的要求，所以无功补偿与谐波抑制的作用就显得尤为重要。

1.供电系统的无功补偿与谐波抑制的提出

供电系统的无功补偿与谐波抑制的提出主要是针对供电系统中出现的无功功率和谐波的问题。前人主要研究供电的可靠性，以确保供电的持续性，在主要工程的供电系统中，采用公用电网连接和双回路置内部备用电站以及设置内部备用电站等。但是由于科技的进步，尤其是计算机技术和微电子技術的进步，在供电方面的要求也更进一步，为满足这些更高的要求在系统中添加了一些特定的装置，然而这些装置在提供更强保护的同时却反过来影响了供电的质量，其不但要产生大量的谐波电流，还会消耗很多的无功功率，从而造成浪费。

再者，由于以前的工程中安装的电子设备较少，一些谐波产生的影响不明显，所以没有安装消除谐波的装置，而现阶段的工程已经具有越来越多的电子装置，从而谐波的的问题也越来越明显，引发了更严重的供电需求难以满足的问题。而且生产过程中产生的谐波，入侵工程内部的供电系统，并可能对一些电子设备造成损害。为了解决这一矛盾需求所引发的问题，进一步提高电源的质量，同时由于多数的变流器负载呈感性，其和负载的运行对无功功率的要求很是必要，而且电子装置所产生的谐波污染对用户和供电系统产生了很大的影响，因此无功补偿与谐波抑制的提出和研究就显得尤为重要。

2.供电系统的无功补偿与谐波抑制的方法

上文已经对无功补偿与谐波抑制的提出做了一定的阐述，了解到无功功率和谐波产生的原因和一些危害，为了进一步适应社会的发展，尽可能减小这些危害，并提高效率，以下将分别对无功补偿和谐波抑制的方法和它们的一些优缺点进行论述。

2.1无功补偿

在大多数的供电系统中，由于阻感型负载所占的大比例，最终的等效负载呈感性，从而在系统的负载运行中进行无功功率的补偿非常重要，但是所需要的这些无功功率必须有一定的来源方向。如果仅仅依靠发电机来提供，就需要有一个较长的运输距离，这样做的结果必定会造成用电系统的一定的效率损失，在产生损失的同时，大量无功电流还会对电路造成一定程度的损害，使电网的负担加重，这样做的后果不仅降低电能的利用率，还会降低运输电能的能力，造成供电的质量的下降。

对供电系统的无功补偿有很多方法，但大多还是采用并联电容器补偿无功功率。当开始进行供电时，为了对无功和电压进行自动调节，都装有自动励磁调压。

由于电容器的不同安装位置，并联电容器补偿有三种不同的方式，分别是把电容器集中安装在母线上，分区补偿和就地补偿。集中安装在母线上的方式可以使整个变电所的功率因数大大提高，同时还能减少进线线路的无功损耗。而分区补偿是将电容器组装在分区的母线上，这些母线的功率因数都是比较低的，这样提高了补偿效果但是补偿的范围不如集中安装在母线上的范围大。就地补偿是将电容器组或者电容器组装在负载设备的周围，从而进行就地补偿，这种方式主要是应用在感性设备上，这样不仅可以提高供电设备的功率因数，还起到提高供电设备电压质量的作用，但是这样做会造成由于安装分散的原因，增加很大的维护工作。

现阶段，集中补偿的使用范围比较广泛，这样使线路的电压损耗得到减少，不过随着电容器的发展，我们可以尽可能根据工作中的实际情况来采取最合适的方式，使分区补偿和就地补偿得到更广泛的应用，从而使补偿的效果进一步得到提升。

2.2谐波抑制

供电系统谐波的抑制方法有两种，一种是通过滤波的方式，本质上就是释放谐波，这样做可以在使谐波短路得情况下，基波安全保留。主要是采用无源LC滤波器和有源电力滤波器。另一种是通过对谐波源进行改造，这点可以通过变流器相数的提高和采用高功率因数整流器等做到。现阶段，在实际的工程上对无源LC滤波器的使用比较广泛，它的花费少，稳定性高，且简单易懂。

3.国内外供电系统的无功补偿与谐波抑制的发展

目前采用的无功补偿方法，即利用电容器进行补偿，由于这种方法本身的缺点，以静态补偿的方式来应对动态的变化的局限性，已经越来越难以满足供电系统的日新月异的发展了。新的阶段，对动态补偿的要求也越来越急迫，尤其在战争中，利用电容器进行无功补偿的缺点是非常容易被作为敌人攻击的漏洞之处。

未来对动态的无功补偿的研究将变得越来越重要，可喜的是先阶段国内外已经取得了很大的进步，出现了应对动态变化的装置。例如静止无功发生器（SVG），就是在电网上并联上自换相桥式电路（或者通过并联电网和电抗器），通过对输出的电压相位、幅值等的改变，满足无功动态补偿的要求。如今美国和日本在这方面已经开始进行实际应用了，以此看出未来的发展必是对无功动态补偿领域的研究。

同时现阶段对谐波的抑制也同样达不到发展的要求。尽管无源LC滤波器有很多的优点，但是在调节性方面差强人意，而且在补偿方面很容易受到电网阻抗和进行状态的干扰，和所在系统产生并联谐振，导致谐波进一步加大，超出滤波器的承载范围，严重时会烧毁机器，所以产生的效果并不理想。

如今，有源电力滤波器的发展出现在我们的视野之内，并使对以上的缺点的改善有了希望。有源电力滤波器可以随时对电网中的电压和电流进行测量，并根据内部程序的运行得到相应的补偿指令，从而使主电路中产生一定的谐波补偿电流，来对抗电网中在运行中产生的谐波电流，以达到抵消谐波的目的，实现智能滤波。有源电力滤波器在实现滤波的情况下，还可以进行无功动态补偿，它是目前为止这一领域内的一个重要的研究。

4.总结

由于现阶段供电系统的无功补偿与谐波抑制的方法在实际的工程使用中都存在这样或那样的优点或者缺点，但在以后的改进中，应该吸取每一个方法的优点，改进缺点，提高无功补偿与谐波抑制产生的效果。在以后的开发研究中要尽量保持与时俱进，贴合现有的技术发展水平，使其与工程相适应。 [科]

【参考文献】

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