电网输出的功率包括两部分;一是有功功率;二是无功功率.直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率;不消耗电能;只是把电能转换为另一种形式的能,这种能是电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能.电流在电感元件中作功时,电流超前于电压90℃.而电流在电容元件中作功时,电流滞后电压90℃.在同一电路中,电感电流与电容电流方向相反,互差180℃.如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件,使两者的电流相互抵消,使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小,从而提高电能作功的能力,这就是无功补偿的道理。

与一般无线电电磁干扰一样,变频器产生的高次谐波通过传导、电磁辐射和感应耦合三种方式对电源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载,对并联的电气设备产生干扰;感应耦合是指在传导的过程中,与变频器输出线平行敷设的导线又会产生电磁耦合形成感应干扰;电磁辐射是指变频器输出端的高次谐波还会产生辐射作用,对邻近的无线电及电子设备产生干扰。高次谐波的危害具体表现在以下几个方面:

(1)变压器:电流和电压谐波将增加变压器铜损和铁损,结果使变压器温度上升,影响绝缘能力,造成容量裕度减小。谐波还能产生共振及噪声等。

有源滤波柜自身能耗

(7)电力电子设备:电力电子设备通常靠精确电源零交叉原理或电压波形的形态来控制和操作,若电压有谐波成分时,零交叉移动、波形改变、以致造成许多误动作。

降低PWM控制的输出波形中所含有的交流谐波成分带来的磁杂讯技术已越来越多地在各种变频器中得到应用,如采用更高频率的开关元件、变频器输出端加装滤波装置,用随机法调节切换频率和闭环控制改善高次谐波。

除了采用诸如隔离、屏蔽、接地、合理布线等抑制干扰传播的技术方法以外,还可以采取回避和疏导的技术处理,如滤波、吸收和旁路等等,这些回避和疏导技术简单而巧妙,有时可以代替成本费用昂贵而质量体积较大的硬件措施,收到事半功倍的效果。

电力系统中常会因为输送无功功率而造成电力系统无端的能源浪费,而对电网进行无功补偿是实现电能效率最大,保证电力系统运行安全,降低能源损耗的重要举措。除此之外,无功补偿也能在一定程度上治理谐波的污染,当然这需要谐波治理的相关设备一同进行配合才能事半功倍。同时,无功补偿能改善电力系统环境,提高用电质量。

最近有新闻报道,一家工厂在不加班无多耗的情况下,该月的电费竟多出了8000多元。分析原因,由于变电所到该厂配电房架空线或是高压电缆,线路较长,高压电缆或架空线与大地之间形成局部小电容,电容呈现容性,功率因数超过了1,也就是在不用电的基础上线路呈现容性,无功会反向倒送系统,这样增加了线路的损耗、抬升了线路电压、严重缩短了用电负荷的寿命。

无论是在日常生产还是生活中,科学的进行无功补偿具有重要的实际意义。并且企业和单位需要定期的对变压器和无功补偿设备进行全面的诊断和检测,避免由于设备损坏造成的电能的耗费,真正达到有效用电,节约用电的最终目的。

若功率因数比较低,如不采用人工补偿,将会造成如下不良影响:

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有源滤波装置实时检测电网中负载电流,快速分离出谐波电流分量,并根据谐波电流的大小发出控制指令,实时产生大小相等、方向相反的补偿电流注入到电网中,实时瞬时抵消滤除谐波电流及无功补偿。

制定方案之前,需要明确谐波治理的目标。一般情况下,谐波治理目标包括以下几点: