談電子技術(shù)與諧波抑制功率補(bǔ)償技術(shù)

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摘要：隨著時(shí)代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，為了確保電力輸送的高效性，大幅度提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電力電子技術(shù)作為一門新興的綜合性技術(shù)，它的應(yīng)用不僅可以提高輸電能力，而且可以降低損耗。在電力系統(tǒng)中被越來越多的應(yīng)用。但是，如何有效的解決諧波問題以及無功功率損耗問題，是當(dāng)今社會(huì)研究電子電力技術(shù)的工作人員在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，需要面對(duì)和解決的一個(gè)重要問題。本文對(duì)電子電力技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)地闡述，結(jié)合無功功率與諧波對(duì)電力系統(tǒng)影響，圍繞電子電力技術(shù)以及無功功率補(bǔ)償和諧波抑制的現(xiàn)狀展開。

關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)：諧波抑制：無功功率；危害；工作效率

作為21世紀(jì)最重要的兩大技術(shù)之一，電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中越來越廣泛得應(yīng)用，也給行業(yè)帶來了越來越多的經(jīng)濟(jì)效益以及成績(jī)成果。電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)著現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展，大大提高了電力輸送的靈活性和穩(wěn)定性。不僅能夠提高系統(tǒng)的輸電能力，高效合理地使用現(xiàn)有的電力資源，而且還可以改善輸電質(zhì)量，降低系統(tǒng)能耗，從而利用現(xiàn)有的電力資源獲得最大的經(jīng)濟(jì)收益。

一、諧波的危害和無功功率的影響

在現(xiàn)今的生產(chǎn)生活過程中，雖然電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用推動(dòng)電力系統(tǒng)發(fā)展，但是無疑電子電力裝置設(shè)備成為最主要的諧波源的來源，并在不斷地消耗無功功率，其產(chǎn)生的諧波污染對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響。無論是諧波污染還是無功功率，它們的出現(xiàn)都會(huì)嚴(yán)重影響電子電力設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至還會(huì)危及國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，及時(shí)地認(rèn)知到諧波的危害和無功功率的影響，然后有針對(duì)性地提出針對(duì)諧波的抑制方法以及對(duì)無功功率補(bǔ)償，是刻不容緩的研究課題。

（一）諧波的影響

諧波的產(chǎn)生，主要會(huì)帶來以下幾個(gè)方面的影響：諧波污染導(dǎo)致的電流或過電壓使設(shè)備溫度過高（比如，電纜過熱和絕緣裝置老化），影響設(shè)備正常工作，同時(shí)，使得供配電設(shè)備的工作效率下降；引起系統(tǒng)的過電流和過電壓大大加重了變壓器的負(fù)擔(dān)，長(zhǎng)此以往會(huì)嚴(yán)重縮短設(shè)備的使用壽命，導(dǎo)致自動(dòng)裝置和繼電保護(hù)的拒動(dòng)作或誤動(dòng)作。諧波不僅僅對(duì)各類電氣設(shè)備產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響，影響電子電力設(shè)備的正常運(yùn)行，縮短其使用壽命，對(duì)公用電網(wǎng)的影響也是非常巨大的。電網(wǎng)中的電流多為正弦，諧波在引起公用的局部電網(wǎng)諧波變大，非正弦電流電路的功率因數(shù)增加，甚至?xí)a(chǎn)生串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振，容易引發(fā)安全事故。引發(fā)諧波的另一危害還體現(xiàn)在諧波污染會(huì)對(duì)電子電力系統(tǒng)周邊的精密儀器（手機(jī)、計(jì)算機(jī)、傳真等設(shè)備通信設(shè)備）產(chǎn)生不良影響。鑒于諧波污染影響范圍之廣，影響力度之大，我們必須引起足夠的重視，采取措施對(duì)諧波污染加以控制。

（二）無功功率的危害

關(guān)于無功功率的影響，我們也做一個(gè)簡(jiǎn)單闡述，無功功率的增加意味著總電流增大，也會(huì)擴(kuò)增電子電力設(shè)備以及測(cè)量?jī)x表的尺寸與規(guī)格；無功功率的增加導(dǎo)致了變壓器壓降增加，而隨著無功功率的產(chǎn)生于增加，電網(wǎng)電壓會(huì)出現(xiàn)越來越劇烈的上下波動(dòng)，變壓器與線路壓降會(huì)大大地?cái)U(kuò)大，那么電網(wǎng)電壓就會(huì)變得非常不穩(wěn)定，非常容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生，也嚴(yán)重地影響著電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性；無功功率的增加也大大增加了電子電力設(shè)備以及電路的損耗增大，嚴(yán)重地?fù)p耗了電力系統(tǒng)設(shè)備與線路損耗，縮短電氣設(shè)備壽命。

二、電子電力技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

電力系統(tǒng)中電子電力技術(shù)應(yīng)運(yùn)廣泛，比如說，它被廣泛應(yīng)用于大家的日常生活中——普通家用的開關(guān)電源，家用換流器以及變壓器、手機(jī)充電器。再比如說，工業(yè)生產(chǎn)中所涉及的調(diào)壓器、變頻器、整流器。但是，電子電力技術(shù)的功用可不僅僅于此。本文所研究的電子電力技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效地補(bǔ)償無功功率以及有效地抑制諧波，所以故對(duì)電子電力技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)行了解是極為必要的。

（一）高壓直流輸電技術(shù)——HVDC

高壓直流電（HVDC）技術(shù)，所有國(guó)家的技術(shù)支持的總設(shè)備容量達(dá)到了3.6×104MW，HVDC技術(shù)工程已多達(dá)50多個(gè)，特別是在遠(yuǎn)距離、大容量的輸電工程具有廣泛的運(yùn)用。由于在輸電過程中，和傳統(tǒng)交流輸電技術(shù)，依托HVDC技術(shù)輸電時(shí)產(chǎn)生的電能損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前者，而且它在傳輸時(shí)也不需要前者所需的那么多的傳輸線纜，所以此項(xiàng)技術(shù)特別適用于容量較大且距離較遠(yuǎn)的電力傳輸工作，選擇HVDC技術(shù)更合理，更經(jīng)濟(jì)適用，具備其他技術(shù)不可比擬的經(jīng)濟(jì)效益。特別是考慮到我國(guó)幅員遼闊，地形復(fù)雜而且能源分布不均的地勢(shì)特點(diǎn)，遠(yuǎn)距離大容量的輸電工程運(yùn)用廣泛，加大對(duì)HCDC技術(shù)的研發(fā)和投入力度極為必要。

（二）用戶電力技術(shù)（CP）

此項(xiàng)技術(shù)在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，一般用來增加配電系統(tǒng)中提高供電的質(zhì)量和加強(qiáng)供電的可靠性，CP技術(shù)和FACTS技術(shù)具有許多相同之處。不僅運(yùn)行可靠，而且在分相調(diào)節(jié)和價(jià)格與使用范圍方面也具有較大的優(yōu)勢(shì)。相信在未來CP的優(yōu)勢(shì)會(huì)被越來越多的電力產(chǎn)業(yè)技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，必將能夠得到全面地發(fā)展和推廣，帶來更加豐富的成績(jī)成果。

三、無功功率補(bǔ)償與諧波抑制現(xiàn)狀

（一）關(guān)于無功功率的補(bǔ)償現(xiàn)狀

為了補(bǔ)償無功功率，我們通常會(huì)采用的補(bǔ)償方式主要包括以下幾種：第一種是，采用并聯(lián)電容器的方式提高變電裝置的功率因數(shù)，根據(jù)電容器在系統(tǒng)中安裝位置的差異，把一組電容器集中安裝在母線上，減少無功損耗；第二種是將電容器組分別安裝在對(duì)應(yīng)的區(qū)域母線上，也就是說在功率因數(shù)較低區(qū)域的母線上分別裝置電容器組，但是相對(duì)于第一種補(bǔ)償方式，這種補(bǔ)償方式的補(bǔ)償區(qū)域會(huì)減??；第三種是將電容器組安裝在負(fù)載設(shè)備鄰近處的就進(jìn)補(bǔ)償方法。但是，這種補(bǔ)償方案由于電容器分散安裝，雖然提高了功率因數(shù)，但是會(huì)導(dǎo)致增加后期維護(hù)的工作量。

（二）關(guān)于諧波抑制現(xiàn)狀

通常情況下，針對(duì)抑制諧波污染的方法主要有以下兩種方式：第一個(gè)實(shí)現(xiàn)針對(duì)諧波源的改善，第二個(gè)是可以用濾波器，來實(shí)現(xiàn)濾波的效果。其中，因?yàn)橄啾扔谄渌臑V波器，因?yàn)槠淠軌蛴行У匾种浦C波并且補(bǔ)償無功功率，在生產(chǎn)過程中，主要被用來抑制具有某種特征的次諧波，最大限度地降低諧波對(duì)電網(wǎng)的影響。無緣LC濾波器結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單、資以及使用成本更加低廉，操作更加簡(jiǎn)單、投，所以無緣LC濾波器在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛，單調(diào)諧的LC濾波器作為最簡(jiǎn)易的無源LC濾波器。結(jié)語電子電力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促使了工作人員對(duì)應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，必須采取廣泛的重視。本文對(duì)配電系統(tǒng)中的諧波，以及無功功率產(chǎn)生的原因進(jìn)行了詳細(xì)地探討分析，引出諧波污染的危害以及無功功率的影響，進(jìn)而提出了無功功率補(bǔ)償和諧波抑制的相關(guān)方法。相關(guān)研究，對(duì)于保證電子電力技術(shù)的安全性，促進(jìn)電力產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，具有非常深厚的意義。

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作者:沈?qū)W良 單位:杭州西力智能科技股份有限公司