无功补偿与谐波治理wx

无功补偿与谐波治理及案例分析

武汉武新电气科技有限公司技术工程师XXXX电话：XXXXXX手机：XXXXXXXXXXE-mial:XXXXXXXXXXXX报告内容

无功补偿的优点

认识谐波

谐波与电容器的关系

如何避免谐波的影响无功补偿的种类无功补偿及其必然性？

具有电感和电容的交流电路（电网）中，能量是在电源和电感或电容之间来回交换的，也就是能量没有消耗。能量交换率的最大值叫做无功功率。电容器补偿给电网及用户带来了什么哪？无功电流有功电流LOAD无功电流有功电流LOAD2.降低电网运行电流1.提高电网功率因数3.降低导线及变压器损失4.增加变压器使用裕度5.提高电网电压装设电容器的优点

谐波是什么?

--谐波的定义?

--什么负荷会产生谐波?

-谐波的阶次?

-谐波的量?

-谐波的方向?什么是谐波(HARMONIC)?电力系统中除基本波(50/60Hz)外，任一周期性的讯号，皆称为谐波。

整数谐波:2nd,3rd,4th,

偶次谐波:2nd,4th,6th,

奇次谐波:3rd,5th,7th,

非整数谐波:2.3th,5.6th

（冶金行业）

次级谐波:<1之谐波总谐波电压失真率:V(THD)

总谐波电流失真率:I(THD)谐波种类?谐波的定义谐波的分类

正序谐波:(3n+1)1st,4th,7th,10th……

负序谐波:(3n-1)2nd,5th,8th……

零序谐波:(3n)3rd,6th,9th…..DC+-6-PULSECONVERT整流器POWERACABC其它整流设备：直流电机，UPS电源，电镀，电解，电信，电池充电机…….产生谐波的负荷+POWERABC-PWMMOTORACDC6-PULSEINVERTER变频器AC谐波的产生的负荷变频器应用:造纸机械，纺织机械，空调设备，动力泵，智能电梯，印刷设备…n:谐波次数k:常数1,2,3,…p:pulse数例:

n=1*6±1n=2*6±1::571113谐波的阶次p=2；p=6In:谐波电流值I1:基本波电流n

:谐波次数例:谐波的量谐波电流LOAD谐波的方向

谐波电流将会增加变压器铜损(copperlosses),和漏磁损(Strayfluxlosses);谐波电压将会增加变压器铁损(Ironlosses)。同时电力谐波亦提高变压器工作机械噪音和增加变压器额外的温升,尤其频率愈高的谐波成份,噪音与温升特性愈明显。谐波影响…变压器

由于谐波电流为基频电流以外的异常电流,过量谐波电流会使导体过载导致过热,发生绝缘破坏而烧毀。导体对高频率谐波电流有集肤效应(Skineffect),使额定载流量减少。谐波影响…电力电缆

转动电机(Inductionandsynchronousmachines)于转动中,将会因谐波电压与谐波电流产生额外的铁损与铜损(Ironandcopperlosses),进而影响转动电机的机械效率(Machineefficiency)和稳定转矩。谐波影响…转动电机正序谐波:(3n+1)1st,4th,7th,10th……负序谐波:(3n-1)2nd,5th,8th……零序谐波:(3n)3rd,6th,9th…..谐波影响…控制系统电压过零点漂移导致控制器判断错误改变线电压的位置点最终控制系统失控

因电力线中的谐波电流或谐波电压会产生感应电磁场(Magneticandelectricfields),将影响邻近电话线的通讯品质。如何减少谐波对通讯网路声频的干扰率

,在IEEE/Std519-1992有下列几项建议:(1)适当的摆设与遮蔽(2)避开地线回路与不平衡三相电路(3)减少闸流体换相时间(4)加装串联或并联滤波器

,以达隔离或滤除谐波的功效谐波影响…通讯-造成电容器故障-增大谐波对电网的影响LOADI5(250Hz)I7(350Hz)………电容器变压器变大变小造成电容器过电流电容器运行电流(Irated):电容器额定电流(I1)及流入电容器的谐波电流(Ih)电容器运行时为满载电流I1=100%,加上外来谐波电流时,若运行电流大于1.3倍额定电流时,电容器将迅速故障造成电容器过电流LOADI5(250Hz)I7(350Hz)………电容器变压器与系统产生并联谐振HarmonicI5I7…CAPACITORXCXTRTRLoadZLC(n)当XTR(n)=XC(n)

时

ZLC(n)的阻抗为无限大与系统产生并联谐振HarmonicI5,I7,I11……Load与系统产生并联谐振ZLC(n)的阻抗为无限大谐波电流流经阻抗无限大的回路时无限大的谐波电压将产生无限大的谐波电压CAPACITOR与系统产生并联谐振无限大的谐波电压将于电网与电容器间,产生大电流将迅速造成电容器故障无限大的谐波电压XC(n)HarmonicXTR(n)TRLoad与系统产生并联谐振-造成电容器故障-增大谐波对电网的影响LOAD谐波电流I5,I7,I11…电容器LOADV5,V7,V11……电容器变压器与系统产生串联谐振ZLC(n)HarmonicV5,V7,V11….CAPACITORTRXTRXC当XTR(n)=XC(n)

时

ZLC(n)的阻抗为

0HarmonicV5,V7,V11…ZLC(n)的阻抗為0谐波电压流经阻抗为

0的回路时无限大的谐波电流将产生无限大的谐波电流ZLC(n)=0HarmonicV5,V7,V11….CAPACITORTR-造成电容器故障-增大谐波对电网的影响LOADV5,V7,V11…..电容器变压器放大的电流带来的危害电容器烧毁电容柜开关烧毁

某大厦使用单体电容的案例分析不投电容器时的谐波分布图投入电容器后的谐波分布图不投电容器时的电流波形投入电容器后的电流波形4.如何避免谐波影响?

-如何避免电容器过电流-如何避免与系统产生并联谐振-如何避免与系统产生串联谐振LOAD电容器变压器谐波电流I5,I7,I11…1.改变设备?2.改变电网?3.改变电容?电抗器调谐滤波电容器电抗器XLf(Hz)Z(Ω)XCf0XL(n)=XC(n)电容器电抗器f(Hz)Z(Ω)f0XL(n)=XC(n)f(Hz)Z(Ω)F0=189频率低于189Hz呈电容性频率大于189Hz呈电感性电容性电感性7%调谐滤波电抗器LOAD电容器变压器7%调谐滤波电抗器谐波电流I5,I7,I11…f(Hz)Z(Ω)F0=189XL(N)=XC(N)XTR(n)变压器阻抗:250于谐波频率下:电容电抗器组的阻抗

大于变压器(电网)阻抗LOAD电容器变压器7%调谐滤波电抗器谐波电流I5,I7,I11…少量谐波分流至调谐滤波器组中阻抗大阻抗小LOAD变压器I5,I7,I11…谐振条件电网需有电抗及电容电容器7%调谐滤波电抗器f(Hz)Z(Ω)F0=189频率低于189Hz呈电容性频率大于189Hz呈电感性电容性电感性XTR(n)250LOAD变压器电感性I5,I7,I11…V5,V7,V11…并联谐振不会发生串联谐振不会发生调谐滤波器组的选用需注意:

1.调谐滤波器组的谐振频率

2.电容器耐压，电容器过载电流

3.调谐滤波电抗器耐流电容与电抗的谐振频率XL=7%XC:189Hz

227Hz50Hz

60Hzf(Hz)Z(Ω)f0=189电容性电感性避免大于第五谐波的谐振250200150电容与电抗的谐振频率XL=12.5%XC:141Hz

170Hz50Hz

60Hzf(Hz)Z(Ω)f0=141电容性电感性避免大于第三谐波的谐振250200150电容与电抗的谐振频率XL=7%XC:189Hz

227HzXL=12.5%XC:141Hz

170Hz谐振频率的选择视负载产生的最低阶次谐波而定50Hz

60Hz电容器需注意其电压VCVLVC+_+_VC=IEEE519VH:谐波电压(低压)(高压)V3=0.5%VS0.5%VS

V5=5.0%VSV11=5.0%VS3.0%VSV7=5.0%VSV13=5.0%VS

3.0%VSVSVS+VL

VH+VHVRVLVC=400+400*7%+400*20.5%=510V电容器需注意其过载电流过载电流会使电容器的核心元件—膜—击穿和升温，电容值降低，寿命降低，调谐滤波设备或滤波设备谐振点偏移，从而放大谐波。国标（GB）规定电网中电容器过电流最大允许值≤1.43In（含电容偏差影响）具备目前独有的4In连续过载电流能力

电容随温度变化曲线外附熔丝与内附熔丝的比较外附熔丝——调谐滤波器组单组保护型；即电容单元损坏，整组元件推出运行，只要更换电容器元件即可。内附熔丝——调谐滤波器组单独元件保护型；即电容器内某单元损坏，单元退出，电容损失，谐振点漂移，整组元件依然运行，无法预测谐振点。InternalFuse内附熔丝

ExternalFuse外部熔丝Fuse故障

SC电容器的熔丝选择InternalFuse内附熔丝ExternalFuse外部熔丝Fuse故障

故障

电容器的熔丝选择继续运行

停止运行

Z>200f/Hz50电容器故障电容降低时电容性电感性Zf/Hz50电容性电感性电容器故障电容降低时>200Zf/Hz50电容性电感性电容器故障电容降低时>200Zf/Hz50电容性电感性电容器故障或降低时>200Zf/Hz50电容性电感性电容器故障或降低时>200Zf/Hz50电容性电感性电容器故障或降低时>200Zf/Hz50电容性电感性电容器故障或降低时>200Z250f/Hz50电容性电感性电容器故障或降低时>200当熔丝故障容量降低电容器依然运行时267HZVSZLC(1)I1I1=VS/ZLC(1)V3ZLC(3)I3I3=V3/ZLC(3)V5ZLC(5)I5I5=V5/ZLC(5)V7ZLC(7)I7I7=V7/ZLC(7)电抗器耐流需考虑基波电流、三谐波电流、五谐波电流、七谐波电流谐波耐流不足：无功补偿的分类高压集中补偿低压集中补偿就地补偿高压集中补偿

高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变配电所的6~10KV母线上。补偿范围：只能补偿6~10KV母线前面所有线路上无功功率，此母线后