朱良林 丁亚杰

（国网江苏省电力公司盐城供电公司，江苏盐城 224100）

供电系统的无功补偿与谐波抑制方案研究论述

朱良林 丁亚杰

（国网江苏省电力公司盐城供电公司，江苏盐城 224100）

电力系统中的电力电子技术得到了广泛的应用，快速化发展的工业行业，由此引发的电能质量问题，引起了社会群众的广泛关注。尤其是阻感性负载的运行所带来的谐波污染以及无功供应问题，给电网带来了严重的影响。为了达到可靠、安全的电能质量，本文主要针对供电系统的无功补偿与谐波抑制进行了研究。

电能质量 谐波抑制 无功补偿 供电系统

1　无功弧长与谐波抑制的研究现状

SVC，即静止无功发生器，广泛应用于工业。在国内无功补偿方面，SVC主要是依靠容性无功，来补偿感性无功。随着科技不断发展，研制了容量较大的SVC，在补偿过程中，无功电流分量以及谐波作为检测的对象，然后使用指令电流运算电路将其检测出来，然后采用适当的控制策略来补偿电流信号。 我国最先进的研究装置，就是复杂动态无功补偿装置，使得电源电流与负载电流的基波有功分量相等。但是在实际的使用中不能盲目选择，补偿效果好并不代表就是最适合的补偿方案，应当根据实际情况进行选择补偿，比如并联电容器、电力有源滤波器、并联电抗器等等。

我国研究谐波以来，一般分为三种：第一，LC无源电力滤波器，职能吸收固频谐波，第二，有源滤波器，在工业方面应用较为广泛，第三则是混合滤波装置，经过我国多年研究以来，实践证明，只有将有源滤波器与无源滤波器进行结合，形成混合滤波装置，才能达到最佳滤波目的。

2　供电系统的谐波、无功功率及危害

供电系统中，大部分呈现感性负载，比如电动机、空调、水泵等，或者是用于计算机系统的电子稳压电源等等，比如荧光灯，需要消耗无功功率才能正常运作，而这也取决于本身特性，电子稳压电源则采用相控方式，消耗大量无功功率的同时还要产生谐波电流。在许多工程中，谐波的产生除了是由于内部电气设备所引起的之外，外部的公用电网也会引入大量的谐波，特别是工业行业所用的变频器、交流器、电弧炉、发电机等，这些外部装置，会沿着传输线路进而危害到内部系统。因此，供电系统所产生的谐波，公用电网侵入占据着重要的比例。

引起线路损耗增加是由于无功功率增大，从而增大了变压器的压降。相比于无功功率，有功功率所产生的影响就会小一些，大部分的电网电压波动都是由于无功功率引起的，如果无功功率负载具有冲击性，将会使得电压剧烈波动。谐波的产生，会降低功率因素，降低了电气设备容量的利用率之外，还会产生附加损耗。如果在二相四线系统中流入谐波，会烧毁线路甚至发生火灾。

谐波的产生会影响到设备的工作，比如引起噪声、设备过热、机械振动等等，甚至还会造成绝缘老化，进一步缩短使用寿命；谐波还会引起设备误操作，降低了仪表测量的精确度。此外，谐波还会严重干绕到周围自动化系统、通讯系统、指挥系统以及计算机设备，并产生严重的影响，轻则无法保证设备运行的质量，重则导致设备信息丢失，无法正常工作。

3　供电系统的无功补偿与谐波抑制方案

3.1无功功率的补偿

采用同步调相机、同步发电机、并联电容器以及同步电动机等等，都可以控制无功功率。在供电系统中，由于大部分都是阻感型负载，控制无功功率时采用并联电容器是最佳的途径，这样以来，功率因素就会有所提高。供电时如果采用发电机，都会配备自动励磁调压装置，自动调节电压、无功。

根据不同安装位置的电容器，并联电容补偿方式有三种：第一，在母线上集中安装电容器组，这样以来，变电所的功率因素就会大大的提高，线路的无功损耗就会减少许多。第二，则是分区补偿，在功率因素较低的分区母线上装设电容器，这样会达到非常好的补偿效果，但是唯一的缺点就是补偿范围较小，无法比拟集中补偿。第三，就地补偿，主要是针对荧光灯、异步电动机等感性设备，在负载设备附近安装电容器或者是电容器组，可以就地进行补偿，这种方式又被称之为个别补偿或单独补偿。优点在于可以改善电压质量的同时还能提高功率因素，缺点则是维护量大，而且还是分散安装。低压自愈式的不断完善，水平不断提高，就地式补偿在此背景下得到了广泛的推广，降低了无损工号，促进了供电质量提高。

3.2谐波抑制

消除谐波主要有两种，第一种是采用有源电力滤波器滤波，或者是采用无源LC滤波器来消除谐波。第二种则是对谐波源进行改造。无源LC滤波器是目前工程上应用较为广泛的一种消除谐波方式，因为这种方式费用低、投资少，而且结构简单，消除谐波具有可靠性。对谐波进行滤波，实质上是指提供一条释放谐波的路径，让谐波短路，让谐波通过滤波器流向谐波源，而不是流向系统。

由电阻、电容以及电感组合而成的无源LC滤波器，抵消感抗与容抗的相等，这称之为调谐，并会出现低阻抗特性，这样谐波就会通过滤波器流向谐波源。如果是其他非调谐的谐波，则会表现出高阻抗特性，但影响较小。在无源LC滤波器中，有两种调谐方式，第一中是双调谐，其中两个谐振频率可以消除两个频率谐波。此外，还有减幅滤波器，对某一频率会直接呈现低阻抗性。由于以前装置不多，供电系统中的谐波问题并不凸显，通常都不会考虑去设置滤波器。但是随着电子装置不断增多，对公用电网以及内部产生着严重影响，使得谐波问题逐渐凸显。

4　结语

综上所述，供电系统中的谐波以及无功功率会对电子装置产生着严重的影响。本文第一部分主要简单阐述了供电系统中的谐波与无功功率的现状，并对供电系统中产生的谐波污染以及无功功率的问题进行了论述，最后探讨了供电系统中的谐波抑制的方案以及无功补偿方案。

［1］赵玉曼.电力系统谐波抑制及无功补偿方法的研究［D］.辽宁工业大学，2014.

［2］吴传平.高速铁路供电系统负序补偿与谐波抑制技术研究［D］.湖南大学，2010.

［3］周志成.牵引供电系统谐波与无功补偿技术应用研究［D］.西南交通大学，2006.

［4］张磊.微电网系统中谐波抑制和无功补偿研究［D］.兰州理工大学，2012.

［5］王丰元，邓朴，王攀，贾体康，孙志达.牵引供电系统的无功补偿与谐波治理研究［J］.陕西电力，2015，01：86-89.