無功補償及諧波治理的發展及應用
1、預備知識
1、阻抗、導納、電抗（容抗感抗）、電納（容納感納）
2、個支路呈什麼性質、分析
3、阻抗圖分析電流、電壓之間的關係（相位關係超前或滯後分析）
一、無功補償
L無功補償概述
交流電在通過純電阻的時候，電能都轉成了熱能，而在通過純容性或者純感性負載的時候，並不做功。也就是說冇有消耗電能，即為無功功率。當然實際負載，不可能為純容性負載或者純感性負載，一般都是混合性負載，這樣電流在通過它們的時候，就有部分電能不做功，就是無功功率，此時的功率因數小於1，為了提高電能的利用率，就要進行無功補償。
電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬於感性電抗，在運行過程中需要向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝並聯電容器、同步調相機等容性設備以後，可以供給感性電抗消耗的部分無功功率小電網電源向感性負荷提供無功功率。也即減少無功功率在電網中的流動，因此可以降低輸電線路因輸送無功功率造成的電能損耗，改善電網的運行條件。這種做法稱為無功補償。
電力係統的負載大多是電感性的，會消耗無功電力，使得負載電流相位滯後於電壓，相角差越大，無功電力需求越大，要供給固定的有功功率，勢必提高電流而增加線路損耗。同時，電力網絡中的用電設備消耗的無功功率也必須從網絡中某個地方獲得，顯然，這些無功功率如果都要由發電機提供並經過長距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法應該是在需要無功功率的地方產生無功功率。因此在配電係統裡幾乎都使用電容器來補償負載所需的無功功率，以改善功率因數。
L無功補償的發展曆程
傳統的無功補償技術
1）發電機：進相（欠勵磁）運行，降低發電機的有功出力，非常昂貴。
2）同步調相機：無功功率發電機，可吸收或發出無功；設備投資大
起動，運行，維護複雜。
3）並聯電容補償：應用*廣，可長久連接或用開關連接；
不能連續調節，負載特性差（QC＝ωCU2）
對諧波有放大作用，隻能發出無功。
4）並聯電抗補償：吸收充電功率，線路末端和中間；不能連續調節，
隻能吸收無功。
5）靜止無功補償裝置（SVC）：近年來獲得了很大的發展，已廣泛應用於負載無功補償。其典型代表是固定電容器＋晶閘管控製電路控製電抗器（FIXEDCAPACITOR＋THYRISTORCONTROLLEDREACTOR——FC＋TCR）。晶閘管投切電容器（THYRISTORSWITCHEDCAPACITOR——TSC）也獲得了廣泛的應用。靜止無功無功補償裝置的一個重要特性就是它能連續調節補償裝置的無功功率。這種連續調節是依靠調節TCR中的晶閘管的觸發延遲角得以實現的。TSC隻能分組投切，不能連續調節無功功率，它隻能和TCR配合使用，才能整體調整無功功率的連續調節。由於具有連續調節的性能且響應迅速，因此SVC可以對無功功率進行動態補償，使補償點電壓接近維持不變。
L無功補償的原理
無功補償的原理是把負荷等效成電壓源。通過“抵消”一部分的感性無功電流，使之注入上**PCC（公共連接點）總的無功電流減小。（利用公式可更直觀的解釋：功率因素提高了）
L無功補償的作用
使用無功補償後，用用戶可以收到以下效果：
一、減少電力損失，一般工廠動力配線依據不同的線路及負載情況，其電力損耗約2％－－3％左右，使用電容提高功率因數後，總電流降低，可降低供電端與用電端的電力損失。
二、改善供電品質，提高功率因數，減少負載總電流及電壓降。於變壓器二次側加裝電容可改善功率因數提高二次側電壓。
三、延長設備壽命。改善功率因數後線路總電流減少，使接近或已經飽和的變壓器、開關等機器設備和線路容量負荷降低，因此可以降低溫升增加壽命（溫度每降低10°C，壽命可延長1倍）
四、*終滿足電力係統對無功補償的監測要求，消除因為功率因數過低而產生的罰款。
二、諧波濾波
L諧波濾波概述
諧波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，還得到一係列大於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。電網中有時也存在非整數倍諧波，稱為非諧波（NON－HARMONICS）或分數諧波。諧波實際上是一種乾擾量，使電網受到“汙染”。電工技術領域主要研究諧波的發生、傳輸、測量、危害及抑製，其頻率範圍一般為2≤N≤40。
L濾波的發現曆程
有關諧波的數學分析在18世紀和19世紀已經奠定了良好的基礎。傅裡葉等人提出的諧波分析方法至今仍被廣泛應用。電力係統的諧波問題早在20世紀20年代和30年代就引起了人們的注意。當時在德國，由於使用靜止汞弧變流器而造成了電壓、電流波形的畸變。1945年J。C。READ發表的有關變流器諧波的論文是早期有關諧波研究的經典論文。到了50年代和60年代，由於高壓直流輸電技術的發展，發表了有關變流器引起電力係統諧波問題的大量論文。70年代以來，由於電力電子技術的飛速發展，各種電力電子裝置在電力係統、工業、交通及家庭中的應用日益廣泛，諧波所造成的危害也日趨嚴重。世界各國都對諧波問題予以充分和關注。國際上召開了多次有關諧波問題的學術會議，不少國家和國際學術組織都製定了限製電力係統諧波和用電設備諧波的標準和規定。
L諧波的產生
諧波產生的根本原因是係統中某些設備和負荷的非線性特性，即所加電壓與產生的電流不呈線性關係而造成波形畸變。理想的公用電網所提供的電壓應該具有單一而固定的頻率和規定的電壓幅值，但當係統的正弦波形電壓加在非線性負載上時，產生的電流為非正弦波形，波形的畸變即產生了諧波電流，諧波電流又影響端電壓，使電壓波形發生畸變從而產生諧波電壓。這些向電網中注入諧波電流和產生諧波電壓的電氣設備即為諧波源。
電網中的諧波源大體分為兩種類型：一類為含有半導體元件的各種電力電子設備，如各種整流、逆變裝置和晶閘管可控開關設備等，它們按一定的規律開閉不同電路，將諧波電流注入電網；另一類為含有電弧和鐵磁非線性設備的諧波源，如熒光燈、電弧爐和各種鐵心設備包括變壓器、電抗器等。家用電器設備分屬於上述兩類諧波源，雖然其容量小，但數量巨大，因此也是不可忽視的諧波源。此外，對於電力係統三相供電來說，三相不平衡負荷也是典型的諧波源，使電力係統的電流和電壓波形產生畸變。
電網諧波來自於3個方麵：
1）是發電源質量不高產生諧波：
發電機由於三相繞組在製作上很難做到**對稱，鐵心也很難做到**均勻一致和其他一些原因，發電源多少也會產生一些諧波，但一般來說很少。
2）是輸配電係統產生諧波：
輸配電係統中主要是電力變壓器產生諧波，由於變壓器鐵心的飽和，磁化曲線的非線性，加上設計變壓器時考慮經濟性，其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上，這樣就使得磁化電流呈尖頂波形，因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結構形式、鐵心的飽和程度有關。鐵心的飽和程度越高，變壓器工作點偏離線性越遠，諧波電流也就越大，其中3次諧波電流可達額定電流0.5％。
3）是用電設備產生的諧波：
晶閘管整流設備。由於晶閘管整流在電力機車、鋁電解槽、充電裝置、開關電源等許多方麵得到了越來越廣泛的應用，給電網造成了大量的諧波。我們知道，晶閘管整流裝置采用移相控製，從電網吸收的是缺角的正弦波，從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波，從而給電網留下的也是另一部分缺角的正弦波，顯然在留下部分中含有大量的諧波。如果整流裝置為單相整流電路，在接感性負載時則含有奇次諧波電流，其中3次諧波的含量可達基波的30％；接容性負載時則含有奇次諧波電壓，其諧波含量隨電容值的增大而增大。如果整流裝置為三相全控橋6脈整流器，變壓器原邊及供電線路含有5次及以上奇次諧波電流；如果是12脈衝整流器，也還有11次及以上奇次諧波電流。經統計表明：由整流裝置產生的諧波占所有諧波的近40％，這是*大的諧波源。
變頻裝置。變頻裝置常用於風機、水泵、電梯等設備中，由於采用了相位控製，諧波成份很複雜，除含有整數次諧波外，還含有分數次諧波，這類裝置的功率一般較大，隨著變頻調速的發展，對電網造成的諧波也越來越多。
電弧爐、電石爐。由於加熱原料時電爐的三相電極很難同時接觸到高低不平的爐料，使得燃燒不穩定，引起三相負荷不平衡，產生諧波電流，經變壓器的三角形連接線圈而注入電網。其中主要是27次的諧波，平均可達基波的8％20％，*大可達45％。
氣體放電類電光源。熒光燈、高壓汞燈、高壓鈉燈與金屬鹵化物燈等屬於氣體放電類電光源。分析與測量這類電光源的伏安特性，可知其非線性十分嚴重，有的還含有負的伏安特性，它們會給電網造成奇次諧波電流。
L諧波濾波的原理
濾波的原理是把諧波源等效成一個電流源，利用分流的方式濾除注入上**PCC的諧波電流，同時要注意防止諧波放大。
2.2。5諧波濾波的作用
3。無功補償兼濾波的應用場合
諧波來源
晶閘管整流設備（冶煉、軋鋼、電鍍等）、變頻裝置（中頻爐，變頻器等）、電弧爐、電石爐、氣體放電類電光源、計算機、家用電器。
接觸器投切型低壓動態無功補償兼濾波裝置（MSF）
典型應用場所
MSF可有效提高電能質量和充分利用係統容量。典型適用對象有：軋鋼企業交直流傳動電機、中頻爐、高頻加熱電源設備、電鍍設備、陶瓷加工等。
晶閘管投切型低壓動態無功補償兼濾波裝置（TSF）
典型應用場所
TSF能快速補償無功和濾除諧波，可有效提高電能質量和充分利用係統容量。典型適用對象有：軋鋼企業交直流傳動電機、電焊機群、中頻爐、高頻加熱電源設備等。
高壓無功補償兼濾波裝置
高壓無功功率補償兼濾波裝置主要用於6KV、10KV及35KV供電的冶金化工等行業有諧波源的場所，是實現變電站無人值守及舊站改造的選產品。
高壓靜止式動態無功補償裝置SVC
典型應用場所
SVC典型適用對象有：軋鋼企業交直流傳動電機、軋機、電弧爐、電力機車和區域變電站設備等。上海坤友電氣有限公司
