无功补偿装置谐波治理技术在配网线路上的应用

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科技创新与应用

应用科技

无功补偿装置谐波治理技术在配网线路上的应用

王林莽

(海南电网公司，海南海口 570203)

摘要:谐波问题随着配网系统中电子装置产品的广泛应用日趋突显，它主要体现在电网的电流和电压发生畸变，从而对电力设

备和质量造成影响。谐波的出现会给低压电网的正常运行造成直接影响。谐波治理问题已成为当今低压电网运行中亟待解决的问题之 一。文章针对谐波污染对低压配电网的不利影响,提出了无功补偿装置在低压配电线路中的应用及其注意事项。

关键词：无功补偿；装置；谐波治理技术；配网线路

中图分类号:TM761+.1 文献标志码：A 文章编号= 2095-2945(2018)19-0179-03

Abstract ： With the wide application of electronic devices in distribution network system, the harmonic problem is mainly reflect­ed in the distortion of current and voltage in the power network, which has an impact on the power equipment and quality. The ap­pearance of harmonics will have a direct impact on the normal operation of low-voltage power grid. Harmonic treatment has become one of the most urgent problems in the operation of low-voltage power network. In view of the adverse effect of harmonic pollution on low voltage distribution network, this paper puts forward the application of reactive power compensation device in low voltage dis­tribution line and the matters needing attention.

Keywords: reactive power compensation; device; harmonic control technology; distribution line

1谐波污染对低压配电网的不利影响1.1影响低压配电线路的正常运行

如果在正常的低压配电线路的运行过程中，发生了在 低压配电线路中通过谐波电流的情况，会导致低压配电线 路发生集肤效应，并使其有功功率产生损耗，从而增大谐 波的电阻，马上增加电流在线路中的损耗，严重影响到低 压配电线路的供电效率，使其供电的质量大幅度下降。另 外，因为受中性线电流值在低压配电线路中比较小的影 响，一般情况下中性线会选择相对较细的配线，但是如果 产生谐波，会急剧加大中性线中的电流值，而中性线较细 的配线并不能完全满足通过的电流的需求，就容易造成中 性线快速升高温度、烧坏绝缘等的情况，更有甚者会导致 发生火灾，造成无法想象的损失。

1.2谐波污染会造成电网产生谐振情况

谐波出现在正常的低压配网工作中，很容易使电网产 生相应的谐振情况，因而会在内部低压配网中出现谐振 点，如果低压配网带有谐振点长期运行，会严重的损害低 压配网。如果出现了谐波电流或谐波电压，会对继电保护 器在低压配网中的正常工作产生不利影响，一般会造成其 产生错误动作，为低压配网和电力设备的正常的运行留下 隐患。另外，产生的谐波还会严重影响测量的回路，增大其 测量结果的误差，或使设备发生频繁的二次动作，使继电 保护装置发生接触点情况不良的现象，严重的影响了正常 的低压配电网的运行状况，对供电企业的利益造成不利影 响。

1.3谐波污染会影响主变压器

在低压配电网中出现谐波，也会对主变压器造成比较 明显的影响。当前主变压器在低压配电中的使用普遍具有 固定的绕组特征，所以如果低压配电线路产生了污染，会 明显加大主变压器在低压配电线路中绕组的损耗效率，造 成主变压器外部和内部升高其温度，在这种情况下长期运 行，严重破坏了主变压器的绝缘体，既会造成使用主变压 器的寿命和其运行的效果降低，还会留下不可预估的安全 隐患。因为在低压配电网中主变压器也是一种非常重要的 设备，所以谐波污染对主变压器的影响也会对供电企业的 效益造成间接影响，使企业的经济效益遭受巨大损失。

1.4谐波污染会严重影响电容器

电容器也是低压配电网中受谐波污染影响比较大的 元件设备，如果在低压配电线路中产生了谐波电压，这种 电压会对电容器产生作用，而电容器在这种电压的作用过 程中会明显提升本身的温度，当该温度高于电容器的极限 承受温度时，就极容易导致爆炸，严重的影响到低压配电 网稳定安全的运行，同时为供电企业效益的提升造成不利 影响。另外由于受谐波电压的不利影响，会导致电容器产 生谐波谐振，较大程度的影响低压配电网的正常运行，特 别是对低压配电稳定的供电造成很大的影响，并且需要在 低压配电网稳定正常的运行过程中对其引起充分的重视。

2在低压配电线路中无功补偿谐波治理技术 对谐波对低压配电线路的污染进行有效的治理，是低 压配电线路安全、稳定、低能耗、有效运行的保障。现阶段 无功补偿装置在低压配电线路中的治理谐波的技术主要 分为无功补偿谐波治理技术在电能用户端的应用和无功

作者简介：王林莽（1987，02-)，男，硕士研究生学历，主要研究方向：电力调度，电力系统稳定，输电线路工程。

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2018年19期

补偿谐波治理在变电站的应用两种。

2.1无功补偿谐波治理技术在电能用户端的应用

把无功补偿谐波治理的方法在电能用户端有效的实 施，是把有源或无源滤波器植人电能用户端，使其实现谐 波治理的目的。在无源滤波器植人的过程中，包括电容、电 阻、电感等重要组成部分的无源网络是其中不可或缺的部 分，它之所以被许多企业广泛的应用，究其原因是无源网 络可以做到对谐波电流进行充分的吸收。无功偿谐波治理 技术在电能用户端有效的应用，主要的任务是对滤波器的 比较确定，对于无功补偿随时变化的需求无法满足，使对 于无功功率的补偿达不到有效的实现目的。使用该装置需 要以不产生波动的稳定的负荷为基础。动态补偿装置是一 种通过对电力系统进行检测，对其控制芯片进行分析，使 电容器轻松的实现切换，以达到无功补偿系统目标的实现 的补偿装置。动态无功补偿装置的合理使用，可以在没有 电流或电压的情况下实施电容器的切投，使机械因投切造 成的不利因素减少;增加使用装置的寿命，更加容易对其 进行维护;还可以对电路实现有效的保护，使其在电压或 科学选择，根据实际情况合理的选择单调或双调的滤波 器，对于谐波在配电线路中的污染的有效吸收得以实现。

2.2 无功补偿谐波治理技术在变电站的应用

把谐波治理技术在低压配电网变电站中有效的应用 也是一种治理谐波污染的非常重要的方式，并且其便捷的 管理也使治理的效果变得更加的系统。现阶段治理低压配 电网的变电站谐波污染，主要依靠混合型电力滤波器完 成，该电力滤波器有效的整合了有源和无源滤波器的全部 功能，使配电网吸收谐波的目标得到更好的实现。混合型 电力滤波器主要包括串联和并联混合型电力滤波器，所以

在具体的应用过程中应该按照实际情况进行灵活的选择， 使其治理谐波达到最佳的效果。

3无功补偿装置在低压配电线路中应用时需要注意 的事项

3.1详细了解谐波的含量和负载的性质

根据相关实验资料证明，普通的低压电容补偿设备和 可以对谐波起抑制作用的成套滤波器都可以使低压无功 补偿得到有效的实现，重要的是合理的区分谐波的大小含 量和负载的性质。其中测试谐波的含量需要对谐波测试仪 进行有效的运用。区分电力负载的性质应该从以下方面引 起注意：（1)负载变化的频率和幅度；（2)三相负载统一协 调的高低程度;（3)谐波源在负载中的容量。但是在如造纸 业、商用大型场所、制造起重设备行业等这些相对比较特 殊的场所或行业，用到的容量较大的变频器和荧光灯会比 较多，对其抑制谐波的要求较高，所以应该根据实际情况 合理的选择所需要的设备。

3.2重视搜集整理配电网和负载技术参数

因为滤波器的设计过程中准确的电网系统数据和信 息是重要的部分，所以需要搜集配电网和负载的参数，涉 及到的内容主要有电压运行的大小和范围变化、额定的电 网电压、实际测试的电网电压畸变率的值、无功基波频率 负载情况、谐波电流电压相关行业和国家标准等。

3.3预测谐波的含量根据搜集的配电网和相关负载性质的技术参数，利用 计算机仿真模型对提出的初期补偿方案进行仿真计算，可 以提前预测在低压线路运行过程中是否会出现谐波放大 或共振情况，以便提前采取相应的预防措施。

4合理的选择无功补偿装置

无功补偿装置主要包括静态和动态两种补偿装置。其 中无功补偿装置又被叫作静态补偿装置，这种装置的抗阻

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电流比较高的状态下仍能保障安全稳定的运行;动态补偿

控制器可以对电网的无功电流实现较快的检测，并分析芯 片，确定是否需要投切;可以及时准确的补偿无功功率，使 电路更加稳定，进而使供电的质量得到较大程度的保障。 因此现在电力系统补偿功率的时候主要选择的是动态补 偿装置。

因此选择合理的低压无功补偿装置应该注意的方面 有：（1)针对无功补偿装置的选择类型的确定，应该对技术 的运用原理和工作原理进行充分的考虑，还应该对无功补

偿装置的功能和质量进行有效的分析，尽可能把智能型的

装置作为首选;（2)为了最大限度的发挥补偿装置的功能， 有必要合理的分析其设置的部位。另外为了使补偿的效率 得到提升，应该选择中心负荷位置安装补偿装置，防止因 为长时间、长距离的运输过程中产生无功功率，进而达到

降低成本的目的；（3)必须重视安装装置的维护和监管，想 要使补偿装置达到有效的补偿成果，使配电网线和电压的 质量得到有效的保护及保障，便需要采取合理的监视措 施，使无功补偿装置能发挥更大的作用，另外还应该根据 实际情况制定相应的维护制度使工作人员的责任心得到 培养，使其积极心被充分的调动起来，以保障设备运行的 安全稳定；（4)因为只有选择的补偿装置符合本地区的电 网特征，才能使其发挥的补偿效果最佳，所以应该根据地 区实际情况合理的选择无功补偿装置。

5无功补偿装置在海南低压配网应用实例

海南的某矿井，主、副井提升机都采取晶闸管变流器 传动，电机容量都为1000kW，原来安装的是ABB的基波 容量为4600kVar的永久滤波装置，初期矿井负荷比较小 的时候，产生过补偿而无法使用。矿井供配电系统的平均 功率因数只有0.72左右，被罚款。为了使这个问题得到解 决，考虑使用TCR动态无功补偿装置实施谐波治理，并使 功率因数得到提升。为了使谐波的特征准确掌握，并便于 综合分析谐波及无功治理效果，分别对TCR动态无功补偿 装置无功及谐波综合治理前后的6kV母线进线谐波功率 和电流因数数据进行了测试。该装置自2010年7月运行 以来其功率因素提升到0.98左右，基本滤除了谐波电流成 分，因此提高了巨大的经济效益，根据规定上级供电部门 对此进行了奖励，冲减了电费支出为17.24万元。

6结束语

(下转182页）

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度8度的标准加强抗震措施，地震分组为第3组，地震基 本加速度0.3g,地震水平影响系数的极限最大值max = 0.16。项目采取建筑隔震设计方案，利用减隔震技术，按照 水平地震影响系数max=0.08进行计算，结构计算根据设 防烈度降1度标准确认框架抗震等级，表示隔震层上方框 架抗震等级设为2级，轴压比按照设防烈度进行控制。结 合结构立面、平面不规则特定，采用下述措施进行减隔震 设计:（1)通过建筑结构各区域受力分布变化情况，结合最 大层间位移分布特征，进行受力特征不利因素判断，采用

后的水平地震影响系数最大值max为0.04,上部分建筑结 构计算的水平地震影响系数均值为0.08。考虑到一区与二 区的隔震无法完全隔绝竖向地震，隔震层上方的构造必须 进行相应的竖向地震作用计算，按照隔震层上方构造抗震

措施降1度进行设计，考虑综合水平地震影响系数0.08, 罕遇地震时需要考虑竖向与水平地震过程中的同时作用， 在此采取时程分析法进行隔震层位移计算，复核结果显 示，隔震支座拉应力<1.0MPa。一区隔震支座位移最大值 142mm；二区隔震支座位移最大值130mm,均符合预设抗

隔震结构与非隔震建筑间的缝宽300.00mm， 相应的加强措施，考虑采用平扭耦联进行扭转效应计算， 震规范要求，

将偶然偏心、双向水平地震因素纳人计算范围内；(2)控制 同各镇建筑之间的缝宽600.00mm，满足《建筑抗震设计规 结构在预设水平力作用下，且楼层位移比<1.5; (3)控制本 层侧移刚度逸相邻上层的70%，或是逸相邻3个楼层侧向 平均刚度值的80%; (4)楼层电梯间洞口四周板厚加厚，同 时配筋双层双向，提高楼板配筋率。

2.3教学楼构造分析

综合扭转耦联期间的振动周期、水平轴和纵轴各方向 的扭转系数、平动系数计算结果当中柱的轴压比，保证其 均小于0.65，符合《建筑抗震设计规范》中的预设要求，楼 层结构具有良好延性。梁、柱无超限现象，且各项计算指标 均满足抗震规范要求。建筑物主体结构对风载和地震作用 的相应反应在预设范围内，结构自振位移、周期和地震力 均在规范限制范围内和正常取值范围内，该项目结构体系 整体设计较为合理，抗震措施有效。

2.4 减隔震设计

综合建筑结构抗震和功能需要，设置隔震支座在楼 板±0.00m下方-1.6m和1m处，预设隔震层高度1.6m和1m。隔震层下方，及下支墩下方设置基础承台和基梁。建筑 结构设计确保隔震支座水平刚度远低于上层建筑结构水 平刚度和隔震层下方结构水平刚度，隔震支座上方砼隔震 支墩和梁板的水平刚度远高于上层建筑结构的水平刚度， 同时控制隔震层下方负责直接支承隔震层上方建筑结构 的构件，保证整体设计符合嵌固刚度比与隔震设防地震预 设承载力的要求，按照罕遇地震要求进行抗剪承载力计 算。为了确保计算模型的准确性，在进行设计前需要进行 计算模型验证，将验算结果与PKPM(Satwe )模型结果相比 较。隔震支座参数结合厂家实验数据确认，确定一区隔震 后的水平地震影响系数的最大值max为0.058,二区隔震

范》中的要求，且部分支座的拉应力较小。

2.5抗震评估

运用时程分析法，按照建筑物预设地震分组和场地类 别进行强震记录和加速度人工模拟操作，根据时程平均反 应谱结果，发现其与规范反应谱相接近，表明教学楼建筑 项目的减隔震设计符合相应标准。3结束语

综上所述，地震是常见自然灾害类型之一，严重威胁 人们的生命和财产安全，为了提高学校建筑建设质量，必 须加强减隔震技术在学校建筑中的应用，根据抗震相关规 范要求，结合建筑结构进行减隔震设计，提高学校建筑使 用安全性。

参考文献：

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[7] 李军.浅谈桥梁抗震设计要点及减隔震技术的应用[J].科技创新 与应用，2017(05):226.

(上接180页）

低压配电网运行中常会发生的非线性负荷现象，会降 低压配电网的功率因数，进而产生谐波污染，对低压配电 线路运行效率和供电的稳定可靠性造成较大影响，随着科 学技术的飞速发展，各行业对稳定的电力支撑越来越依

赖，如果在低压配电线路供电时出现谐波污染会严重影响 低压配电网的电能质量，降低供电效率。供配电企业需要 选择有效的治理谐波污染的补偿装置，使谐波污染得到有

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效抑制，低压配电网的电能质量和供电效率将会大大提

高。

参考文献：

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