電力電子技術與諧波抑制、無功功率補償技術研究

沈敏+楊軍

摘要：隨著科技的發展和時代的進步，電力電子是一門新興起的綜合性技術，該技術的發展和提升已達到了能夠對電力系統控制和調整的階段，并且能夠對電能進行高效率的變換。新興的電子電力技術不僅能夠提升輸電的能力，且能夠降低電力的損耗。本文較詳細的對電子電力技術進行了闡述，然后簡單地概括無功功率的影響和諧波的危害，從而進一步引出現如今我國無功功率補償技術以及抑制諧波的情況。

關鍵詞：電力電子；諧波抑制；無功功率

前言：

電子電力技術是二十一世紀兩大重要技術之一，不但要求人們合理高效的使用現有電力資源，且要求運用現有電力資源來獲得最佳經濟收益，由此可見電力技術促進了電力系統的進步和發展。然而電子電力技術在促進電力系統進步的同時，其電力裝置和設備已成為主要的諧波來源，而且與此同時消耗了無功功率，電力裝置設備產生的諧波已經嚴重的影響了電力技術的進步，因此，解決無功功率和諧波污染的問題，已成為了當今電子電力技術企業迫在眉睫的事情。

1、電子電力技術在電力系統中的運用現狀

電子電力技術廣泛應用于電力系統中，其在電力系統不同等級電壓中都有分布，特別是半導體裝置和設備應用比較多，能夠應用于日常生活，例如家用電器開關和電源，手機充電器和電池，除此之外還可以應用于直流輸電中的變壓器以及換流器；還能夠應用于工業生產，例如變頻器、調壓器、整流器等。

（1）SVC技術即靜態無功補償器，用于新型固態開關，該設備顯著的特點就是基本元件晶閥管，在替代機械開關的情況下，用控制電抗器和控制電容器的方式完善輸電導納的功能，從而實現頻繁且快速地改變輸電系統的導納功能的目的，具有速度快、周期短的特點。靜止無功補償器主要的四種形式之一就是可控硅控制空芯電抗器型（SVC），因其有反應迅速且靈敏、運行可靠、價格便宜、使用范圍廣、等特性，所以在工業較發達國家的工業生產中廣泛應用，這已經發展成為主流形式，一般情況下，SVC由可變的或者是固定的電容器支路和系統中可控支路進行并聯而組成的，可分為TCR、TSC和TCT以及SSR這四種類型，TCR型的SVC反應速度是最快的，且不但運行可靠，且在價格和分相調節以及使用范圍也具有比較大的優點。隨著SVR技術優勢進一步的普及，其在工業生產用電方面和輸電配電領域必將得到全面的發展和推廣。

（2）HVDC技術即高壓直流電技術，在世界上所有國家中高壓直流電技術工程已經達到50多個，其主要應用于大容量、遠距離的輸電工程，該技術具有交流電一些沒有的特點，因此對于大容量遠距離的輸電工作而言，采用HVDC技術更經濟適用、更合理，考慮到我國的地勢特點：縱橫地界廣、地域遼闊及能源分布不平衡等特點，發展HVDC技術顯得更加重要。

（3）CP技術即用戶電力技術，其目的是在配電時，提高供電質量，加強供電可靠性，具有代表性象征性的CP產品包括：動態電壓恢復器、電能質量調節器、故障電流限制器等。CP技術能夠增大傳輸電力的能力、提升FACTS技術的思想核心和交流輸電系統的核心一致，FACTS技術和CP技術具有很多相似之處，例如電力電子技術是二者共同的最基礎的技術，二者控制器的功能和構造基本一致，由此可見，FACTS與CP技術合為一體是電子電力技術的發展趨勢。

2、無功功率的影響與諧波的危害

在當今生產生活的過程中，廣泛應用的電力電子技術雖然推動了電力系統的發展，但是電子電力設備無疑成為諧波源最主要的來源，并且不斷消耗無功功率，造成的諧波污染也對電力系統正常運行有嚴重影響。在電子電力技術運用中，負載、變壓器以及電抗器等電力裝置采用的是相控的方式，在其工作環境內，不僅會消耗大量無功功率，而且還會造成諧波污染，接下來我們來分析諧波污染所帶來的危害及無功功率產生的影響。

2.1、諧波危害

諧波的危害大致上能夠分為四類，造成附加的諧波損耗，在諧波通過電力設備是會產生多余的諧波損耗，從而降低用電設備和供電設備使用效率；影響電子電力設備正常的工作，諧波污染能夠引起過電壓或者是過電流，從而使得電力設備受熱嚴重，縮短電子設備使用壽命；導致諧波放大，引起局部電網的諧波變大，還可能會產生并聯諧振和串聯諧振，從而損害電子電力設備甚至引發安全事故；造成自動裝置與繼電保護的誤動作或者是拒動作。諧波污染會影響電力設備正常運行，使其使用壽命縮短，且對電力系統周圍的精密儀器，例如計算機設備、通訊工具等造成影響，從而降低儀器精密度，綜上可得諧波污染的影響面比較廣且影響力大，必須采取措施對還現象加以控制。

2.2、無功功率產生的影響

對于無功功率造成的影響，也大致可以分為四類，電路以及電子電力設備損耗增加，無功功率也增大，這就表示總電流的增大，從而造成設備，電路的損耗；變無功波動導致電壓波動，若無功負載有強烈沖擊性那么就會造成電壓劇烈波動；電壓器壓降增大，導致電壓的上下波動也變大，就可能造成安全事故發生；除此之外，無功功率的增加還可能會使得電子電力裝置及測量儀表規格變大。

不管是無功功率還是諧波污染，它們都可能對電子電力設備正常的運行造成嚴重影響，甚至還可能危及到國家與人民的生命財產安全，及時認識到無功功率產生的影響和諧波的危害，以及提出針對抑制諧波的方法和無功功率補償技術的探討，是一個刻不容緩的課題。 所以下文具有針對性地探討了關于諧波抑制的現狀方法和無功功率補償技術。

3、諧波抑制現狀與無功功率補償技術現狀

3.1、諧波抑制現狀

關于諧波抑制的方法大概是有兩種，第一種就是通過加大變流器相數等來改善諧波源，第二種就是濾波，能夠用無源LC濾波器或者是有源電力濾波器來進行濾波。

其中無源LC濾波器有結構簡單、可靠性和可行性高且運行金額以及投資比較低等特點，因此工業生產中該技術的應用比較多，目前是我國諧波抑制的主要方法和補償無功的主要手段。最簡單的無源LC濾波器就是單調諧LC濾波器，其主要被用來抑制有某種特點的次諧波，濾波器支路與諧振串聯而形成低阻抗通路，這使得諧波電流盡小可能流入電網，從而達到諧波抑制的效果。

3.2、無功功率補償技術現狀

眾多工程的供電系統，一般會采取并聯電容器來到達提高功率因素、補償無功功率的目的，并聯電容器按照不同的安裝位置能大致分為三種：一種是分區進行補償，將電容器組安裝于相對應區域的母線上，這種方法雖然補償效果顯著，但是補償區域比較小，具有明顯的限制性；一種是集中進行補償，把電容器集中的安裝在對應呢母線上，提升功率因數，從而減少無功損耗；一種是就地進行補償，就是在負載設備附近安裝電容器組，從而達到就近補償效果，該補償方案雖提升了功率因數，改善了電壓的質量，但由于電容器是分散安裝的，導致維護的工作量增大。

4、結束語

綜上所述，本文首先簡單描述了電子電力技術的應用現狀，進而分析了諧波污染危害及無功功率產生的影響，最后通過闡述無功功率補償技術與諧波抑制的現狀，說明了對無功功率補償技術和諧波抑制技術所做出的研究，確保電子電力技術給人們帶來便利，與此同時最大程度減少諧波污染與無功功率給人類生活以及工業生產帶來的麻煩，更合理更安全的應用電子電力技術。 可見，加強對諧波抑制和無功功率補償技術以及電子電力技術的研究和發展力度，對促進電力行業的穩定、健康、持續的發展有重要現實意義。

參考文獻：

[1]王明全.帶諧波抑制的無功補償理論分析及設計應用[J].建筑電氣，2013（04）.

[2]高飛.油田電力系統無功功率補償[J].油氣田地面工程，2013（10）.