浅谈低压配电系统无功补偿及谐波治理技术方案

摘要：无功补偿和谐波治理的测量、方案设计、验证、实施和实施后结果的验证

关键词：谐波 ；THD(I) ；THD(U)；PF

Abstract: the reactive power compensation and harmonic control measurement, project design, verification, implementation and implementation of the results of validation

Keywords: harmonic; THD (I);THD (U);PF

　　    随着电力电子技术快速发展，大大地提高了人们在生产生活中的方便、快捷和舒适性。同时大功率的电力电子装置也带来负面效应，由于该装置对电力系统注入大量谐波和次谐波分量，引起电压和电流波形的失真，同时另一方面由于IEC61000和国标《电能质量公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）及《低压电器及电子设备发出谐波电流（设备每项输入电流≤16A）》的严格的标准，因此对配电电网系统在外部装设无功补偿和谐波滤波装置将是配电网络系统的一个外部解决方法之一。

配电网络的谐波治理过程

了解总体的配电网状况 ；考虑纠正措施； 确定谐波源，确定消减谐波所需要的解决方法；检查解决方法的有效性 (通过配电网的改善来确认谐波的减少);该方案使用的测试工具与分析软件：测试工具：FLUKE435型电能质量分析仪；分析软件：Fluke View 3.31版；测试安装接线：三相四线制

配电网测量电能质量结果如下：见附图

    THD(U)    THD(I)

从上面测量得到系统谐波参数：电流的畸变率THD（I）为12.8%；电压的畸变率THD(U）为5.6%;平均功率因数PF为0.82

数据模拟带135Hz(13.7%)消谐电抗效果见附图(一): 数据模拟带110Hz(19.1%)消谐电抗效果见附图(二)

 附图一 附图二

1.2根据测量得到的参数考虑需要的方案：

(附图一)我们可以看到谐波3、5、7及其高次谐波都有所抑制，（蓝色代表电容补偿柜“关闭”状态，绿色代表电容柜“启动”后的系统谐波频谱）计算结果显示该方案能够将电压畸变率THDU抑制到4.5%。

见附图二我们可以看到谐波3、5、7及其高次谐波都有所抑制，但效果没有上面的方案好。（蓝色代表电容补偿柜“关闭”状态，绿色代表电容柜“启动”后的系统谐波频谱）计算结果显示该方案能够将电压畸变率THDU抑制到4.8%。

两个方案结果都是可接受的，但110HZ的方案不如135HZ的方案效果好。

按照不同的计算方法，计算结果如下：

根据视在功率S和目前功率因数PF1以及目标功率因数PF2，求需要补偿的容量 S=1如下：对于该变压器，根据实测有功、视在功率和目前功率因数，以及要求达到的0.92的目标功率因数，实际最小补偿容量为422Kvar,建议安装一套500kvar调谐电抗器的电容柜。

C、调谐电容组投入，有源滤波器未投入的测量结果：

谐波治理方案

由于该主变下的非线性负载的谐波电流畸变率及谐波电流大小很大。并且非线性谐波电流在主变侧将产生矢量叠加，因此将谐波电流消除在所有电助熔产生的谐波即将汇入主变和无功补偿装置的前端。这样既避免由于谐波问题引起的电容器投入问题，同时也保证了变压器不受谐波的干扰。

 功能原理图

 通过上述两次测量数据，证明该方案证明ACCSINE300有源滤波器能够满足现场设备的谐波治理要求，完全符合IEC和GB标准。

通过方案的调谐电容装置和有源滤波器的投入，检测实际效果，实际数据测得数据如下：

2 根据现场实际测量结果分析，投入调谐性无功补偿装置后，功率因数有了明显改善，同时谐波电流不但没有放大，反而有了一定的吸收和改善。在投入Accusine有源电力滤波器后，谐波电流和谐波电压都有了显著的下降，完全满足IEC和国标的要求。

通过无功补偿和谐波治理，我们可以得到：供电可靠性和连续性提高，所带来的直接的生产效益是谐波治理项目对公司最大的收益；避免由于谐波导致的设备老化、降容和损坏而产生提前更换，也将为公司节省电气投资成本；同时降低变压器、母线和电缆等各种损耗；避免由于谐波导致功率因数下降，而受到供电局的罚款；或直接的谐波超标罚款；消除谐波后，直接带来的电费的降低，因为谐波也会产生有功功率和无功功率。

参考文献：

[1]姜齐荣 赵东元 陈建业 有源电力滤波器-结构.原理.控制 科学出版社.

[2]施耐德电气公司 施耐德电气装置设计应用指南（2008版）.

[3]张选正 等编著 谐波治理与无功补偿技术问答 化学工业出版社.

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。