電力電子技術下諧波和無功補償技術在供電系統中的應用

仲文君

（武威職業學院，甘肅 武威 733000）

電力電子技術下諧波和無功補償技術在供電系統中的應用

仲文君

（武威職業學院，甘肅 武威 733000）

電力系統中的諧波和無功問題不僅會降低電能質量，而且還會影響電力系統安全高效穩定運行。電力電子技術在電力系統發電、輸電、配電環節的應用為無功和諧波問題帶來了福音。伴隨電力電子技術快速地發展，電力電子裝置產生的諧波和無功問題將能得到很好地解決。

電力電子技術；諧波抑制和無功補償；供電系統

1 電力電子技術用于解決無功和諧波問題

1.1 無功和諧波問題

電力系統中，無功功率不足將導致電網電壓下降，無法滿足電能使用質量。而且，無功功率得不到合理分配，也會導致線損增加，從而增加電力系統運行過程中的經濟成本。

伴隨電力電子技術的極速發展，大量非線性負載（如各種相控裝置）投入使用，這些裝置在工作時由于裝置內網側電壓超前于電流的基波分量，造成巨大無功功率的耗費，使系統電流產生非線性的畸變，非線性負荷產生的諧波電流不僅會消耗部分無功功率，還會在系統中產生諧波電壓，引起電網電壓的畸變，導致電力系統中嚴重的諧波污染。目前，電力系統中的無功損耗和諧波污染問題越來越嚴重，不但降低了電能的使用質量，還威脅到整個電力系統安全有效地運行。

1.2 無功和諧波污染問題解決途徑

早期的無功功率補償的手段主要是并聯電容器、同步調相機以及飽和電抗器（SR-Saturated Reactor）。隨后，能夠極好的調節無功功率輸出性能的靜止無功補償器（SVC）問世，SVC不僅能夠跟蹤負荷并且快速變動，而且還能夠連續平滑地改變無功功率的大小及方向。80年代至今，靜止同步無補償器STATCOM的出現引起各國的普遍關注，它不僅能夠進行連續快速的調節，而且具有諧波較小、損耗較低、更廣的運行范圍以及高可靠性等優點。早期的諧波抑制手段主要是LC無源濾波器，然而由于無源濾波器設計困難、造價高等缺陷，其必將被效率高、動態補償特性好的新型有源濾波器所取代。

由此可見，電力電子裝置產生的無功和諧波問題的解決依賴于先進的電力電子技術的應用，電力電子技術與無功功率補償和諧波抑制緊密聯系密不可分。

2 電力電子技術在電力系統中的應用

2.1 發電環節的電力電子技術應用

電力電子技術在發電環節已在世界各大電力系統中廣泛應用，主要體現在發電機組的勵磁控制和變頻調速上。大型發電機的靜止勵磁控制技術結構簡單、可靠性高、造價低。水力、風力發電機的變速恒頻勵磁能有效改善電能轉換過程中耗能大效率低的問題。

2.2 輸電環節的電力電子技術應用

（1）柔性交流輸電技術（FACTS）。FACTS當前廣泛應用于各種輸電線路中，其表現方式主要是柔性的交流輸電設備。通過在輸電線路的各個重要部位加裝電力電子控制技術裝置，適時控制輸電線路中的各項重要參數，以達到合理分配輸電過程中電能功率的目的，減少輸送成本和電能的無功消耗，大幅度地提高電力系統的安全性、可靠性、經濟性及穩定性。

（2）高壓直流輸電技術（HVDC）。HVDC在電力輸送系統中的應用以晶閘管使用為代表。從第一次在直流電的電力輸送系統中應用開始，直流電電力輸送系統中就一直有晶閘管的應用。具有可操作性能的電力輸送控制器（如GTO、IGBT）的出現標志著可操作電力系統輸送設備問世，該電力輸送設備替代了交直轉換變壓器在電流轉換過程的使用，降低電力產生成本，極大提高電力系統中電流交換設備的競爭力。

（3）靜止無功補償器（SVC）。SVC在電力系統中應用范圍主要是負荷補償和輸電線路補償，靜止無功補償器在大功率的電力輸送網絡中，主要作用是控制電網電壓，也能夠有效提高電網的穩定性、阻尼等。

2.3 配電環節的電力電子技術應用

電力電子技術在電力配送系統中的應用是以用戶電力技術（CP）的使用為代表，CP技術和FACTS技術是電力電子技術快速發展的典型，二者又極為相似，各自的控制器在結構和功能上均相同，所不同之處僅是額定電氣值的差別。目前，隨著科技的發展，二者已逐漸結合成一體，即DFACTS 技術。

3 總結

當前，在電力的產生、輸送、配送等各個環節都廣泛應用了電力電子技術，雖然電力系統中的無功和諧波問題依然存在，但隨著現代控制技術和電力電子器件的不斷發展，電力電子技術也在不斷的吸收新的技術，不斷地發展，在不久的將來必將能夠很好地解決無功和諧波問題。

［1］ 萬鑫. 電力電子技術在電力系統中的應用及發展［J］. 電子世界， 2012（02）：69～71.

［2］ 胡進輝. 變電站無功補償技術研究與應用［D］. 華北電力大學，2013.

Harmonics and reactive power compensation in the power supply system under power electronics technology

TM 761；U223

1009-797X （2015） 20-0131-02

A DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.041

仲文君（1989-），男，本科學歷，職稱：助教，研究方向為電子信息技術。

2015-09-15