低压无源滤波无功补偿技术.ppt

低压无源滤波无功补偿技术系列培训之《低压无源滤波无功补偿系统的简要介绍》一、前言电网中主要的谐波源可分为两大类：一是含有半导体非线性元件的设备，如各类整流设备、交直流换流设备、变流器、逆变器、变频器、晶闸管控制器等；二是含有电弧和铁磁非线性元件的设备，如电弧炉、电焊机、荧光灯、铁磁谐振等设备。产生电力谐波的行业和主要的非线性设备有：1、钢铁、冶金行业-------电弧炉、精炼炉、直流炉、轧机、中频炉、高频炉、各种电力电子设备；2、机械、石油、化工、轻工行业--------轧制机械、变频调速装置、电解槽、整流器、换流设备、电焊机、感应加热炉；3、铁道、矿山、水厂行业--------牵引机车、升降机、调速拖动装置、变频调速装置、直流充电机、消磁机、变频驱动装置。4、车站、机场、码头、电信、广播行业--------照明调光设备、直流电源、不间断电源、交直流逆变器、射频发射机、通信交换机、变频电源。5、商业建筑和居民区---------照明调光设备、直流电源、不间断电源、变频电源、家用电器。二、无源滤波与并联电容无功补偿在原理上区别2、低压并联电容无功补偿的原理，与其无功补偿的局限性把具有容性负荷的装置与感性负荷并联接在同一电路,当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量;而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量，能量在两种负荷之间互相交换，这样，感性负荷所吸收的无功功率可由容性负荷输出的无功功率中得到补偿，在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主，电容器支路以容抗为主。在工频条件下，并联电容器的容抗比系统的感抗大得多可发出无功功率，对电网进行无功补偿。补偿无功功率，提高电能质量，降低损耗，同时提供配电运行数据。并联电容器属于恒阻抗元件，在电网电压下降时其输出的无功电流也下降，因此不利于电网的无功安全。并联电容器的最主要缺点是其对谐波的敏感性，在具有谐波背景的系统中，大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，对这些谐波频率而言电网感抗显著增加，而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路，若此时电容器的运行电流超过其额定电流的1.3倍时，电容器将会因过流而产生故障。另外，在接有谐波源负载的电网上直接连接电容器，会出现多方面的干扰问题，因为电容器容抗和电网阻抗形成一个并联谐振回路，在谐振频率下其阻抗达到很高的数值，如果谐波电流频率与并联谐振频率相同或接近，则导致产生很高的电压降，电网和电容器支路流过很大的谐波电流，其数值甚至达到原有谐波电流的数十倍，这种现象称为谐波放大。如果电网中存在该特定频率的谐波电流源，则该谐波将直接被放大严重时还会发生并联谐振或串联谐振。系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流，从而大量的破坏电容器。无源滤波的原理与低压并联电容无功补偿的区别在串联谐振状态下，滤波回路的合成阻抗Xs接近于0，因此可对相关谐波形成“短路”，在谐振频率以下滤波回路呈容，因此，滤波回路的主要用途是吸收谐波，同时输出容性基波无功功率以补偿用电回路中的感性无功功率。这就是无源滤波补偿技术区别于以往的低压并联电容无功补偿技术的根本原因。三、低压并联电容补偿面临的突出问题2、低压补偿柜的技术改进和新技术应用，归纳起来主要有以下几方面：2.2.1、由三相共补到分相补偿，以求达到更理想的补偿效果；2.2.2、由单一的无功补偿到同时具有抑制谐波功能的补偿装置；2.2.3、从采用交流接触器进行投切，到选用晶闸管开关电路投切，以及发展为等电压、零电流投切的最佳投切模式；3、原因补偿设备的故障主要表现为电容器因过载失效，严重的甚至发生燃烧、爆炸等恶性事故。出现上述状况的原因，主要是近几年低压电网受到谐波污染的现象越来越普遍、越来越严重，如表1所示由于大多数用户及设备制造厂没有针对这种变化采取措施，在设计及元器件选取方面仍采用以前的技术方案，使得低压无功补偿设备的可靠性和安全性大大降低。表1所示：低压并联电容无功补偿装置通常用接触器或者晶闸管控制电容器组投切来实现，但是由于它是依靠并联电容器组来提供无功功率，因而存在如下缺点：⑴、响应时间长，通常要几百个毫秒，不能动态补偿无功。⑵、补偿容量受到电网电压的限制，电网电压越低，输出无功越小，而此时恰恰需要向电网输出无功，以期抬高电网电压水平。⑶、由于向电网并联了电容，在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，电网和电容器支路流过很大的谐波电流，甚至引起该谐波将直接被放大严重时还会发生并联谐振或串联谐振，从而大量的破坏电容器。⑷、只能分级补偿固定的无功功率(其补偿精度决定于电容器组中单台电容器的电容量),而不能实现连续、线性的补偿，不能连续调节和吸收滞后（感性）的无功功率，补偿量衰减快，补偿无功容量和系统所需无功有一定的差别，功率因数不