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配电网线路问题综合治理

作者：李国伟

来源：《现代装饰?理论》2013年第05期

在配电网线路中，经常会出现无功功率补偿与谐振现象两大问题，这些问题的出现会造成巨大的网损，随着电力市场需求不断增大，电力系统容量增大，输电电压也随之提高，电压质量影响着电网供电的稳定性以及设备运行的安全性，而无功功率是影响电压质量的一个重要因素。随着电力系统对无功功率的要求越来越高，配网线路中无功补偿与谐振的高效治理在电力系统中的应用也越来越广泛。合理的无功补偿方式的选择，能够有效维持系统的电压水平，提高系统电压的稳定性，降低有功网络损耗，从而节约能源。

配网线路中无功与谐振概述

由于电力系统中存在着大量的无功负荷，如变压器、输电线路等，这些设备的运行需要无功功率的支撑，从而使得系统功率因素降低，有功电能损失，线损增大。因此，在正常情况下，用电设备不仅可以从电网中取得有功功率，还需要无功功率。没有无功功率的话，电动机不会转动，变压器不会工作等。此外，随着电网规模的不断扩大，电网的谐波污染状况呈现出逐渐上升的趋势，较为严重的线路上甚至对电网设备的正常运行带来了一定的影响。

配网线路中无功与谐振的危害

无功功率不足的危害

无功功率不足时，对供电、用电都会产生一定的不良影响，主要有：（1）减小了发电机组功率的输出；（2）降低了电力企业输电、变电的供电能力；（3）增大了线路电压的损耗量以及电能损耗；（4）使得电力设备运行时电压下降，设备容量得不到充分的发挥。为保证电力设备的运行效率，应进行相应的无功功率补偿。

谐波的危害

（1）谐振产生的无功冲击引起电网电压降低，谐波会增加电网线损，浪费能源，严重时会造成零线过热引起火灾；（2）谐波会引起设备发热，加速电力设备绝缘老化，降低设备的使用寿命，如电能表计量误差增大等；（3）谐波会引起一些敏感的自动化电力设备误操作；

（4） 谐波容易使电网与无功功率补偿电容器之间发生谐振，引发过电流，造成重大事故；

（5） 导致电网电相不平衡，产生负序电流。

无功与谐振的治理措施分析

1.集中治理

集中治理就是对整个电网开展综合治理，可采用无源滤波器和有源电力滤波器进行治理。在配电网线路中集中治理谐波和无功补偿的方式投资较少，有利于集中运行维护。具体治理措施主要有以下两种：采用无源滤波装置治理和采用有源滤波装置治理。

这两种措施中，比较典型且常有的是加装并联无源滤波器。这种治理方式的优点是经济、实用、维护简单方便。对于不同规模、不同质量要求的电网来说，无源滤波补偿装置的设计应有所不同，需要注意以下几方面的问题：取滤波支路中电容的额定安装容量最小值作为目标甬数；滤波支路输出基波无功约束；电压总谐波畸变率约束；注入系统的谐波电流约束；谐波电压约束；电容器过电只三约束；电容器过电流约束；电容器发热约束；滤波器组内谐振频率约束；滤波器组内外谐振频率约束。具体设计流程归纳为：资料收集一系统背景测试一谐波注入量归算一方案设计一特性校核一补偿效果分析一确定补偿方案。

支路治理

电力企业配网线路中无功与谐振的治理工作并不单单需要理论知识，还需要电力企业针对的经济、技术条件，采用有效的方法、配置适当的高科技电力设备，如配置自动化滤波装置。自动化滤波设备能够根据谐波源自动投切滤波各支路，就地进行滤波补偿，改善用电用户的功率因数及谐波状况，有助于抑制高次谐波补偿无功功率。具有短路保护、过流保护等特点，运行可靠性高。在技术上能实现了以下功能：（1）实现实时监测、自动补偿、提高负荷功率因数；（2）抑制系统线路上的谐波，减小无功电流，增加变压器带载容量；（3）自动化程度高，自动监测并条件，不需要工作人员的操作；（4）降低线路损耗，节约能源。

这种方法一方面能够为电力企业节省开支，便于联网、控制，提高治理的有效性；另一方面提高了电力系统的运行效率，为社会和企业带来了巨大的经济效益。

如高压电网主要产生3、5、7、11、13次及以上的谐波，直流轧机整流变压器低压绕组侧产生的谐波主要以5、7、11、13为主，高压侧主要产生11、13次谐波。针对这样不同部位产生不同次谐波的状况，就应该采用支路治理的方法，即对不同次谐波进行支路治理，并对支路进行无功调节，投人滤波补偿装置后，使得无功补偿和谐波治理都达到要求。

就地治理

市场数据显示，我国国内企业的谐波污染严重，早些年为节能降耗，引入的电力设备，如变频电源和直流用电器的投入，其5次、7次、l1次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%，这对大功率的用户来说，危害巨大。对于中频炉用户，这样的谐波污染无法用常规的无功补偿方式治理，一方面缩短了设备的使用寿命，另一方面损失了电能。各个电网中谐波治理原来基本上是一致的，但要做到真正的有效治理，还需