抑制谐波与提高功率因素
2015109218何源达一、抑制谐波分量的方法
（1）加装LC滤波器
供配电系统中加装电抗器L与电容器C组成LC调谐滤波器，即可补偿无功功率，又可吸收谐波。

缺点是只能补偿固定频率的谐波，且易和系统中其他频率谐波发生谐振，导致谐波放大。

（2）设置有源的谐波器（APF）
它在工作时主动地注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯粹的正弦波。

这种滤波设备的工作靠数字信号处理(DSP)技术来控制快速绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

因为设备是与供电系统并联工作的，它只控制谐波电流，基波电流并不流过该滤波器。

（3）装用D，yn11接法的隔离变压器
其一次为三角形联结，3的奇次倍谐波在原边绕组内形成环流，不至于将谐波电流注入公共电网造成污染。

此外，D,yn11联结组别变压器还能提供更小的零序阻抗，有利于切除单相接地故障。

（4）增加换流装置的脉动数
换流装置是电网中的主要谐波源之一，其产生的谐波主要集中在特征谐波，非特征谐波含量通常很少，特征频谱为:n=kp士1，则可知脉动数p增加，n也相应增大，而工n、工l/n，故谐波电流将减少。

因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。

例如:当脉动数由6增加到12时，可有效的消除幅值较大的低频项，从而使谐波电流的有效值大大降低。

（5）利用脉宽调制(PWM)技术
PWM技术，就是在所需的频率周期内，通过半导体器件的导通和关断把直流电压调制成等幅不等宽的系列交流电压脉冲，可达到抑制谐波的目的。

若要消除某次特定谐波，可在控制PWM输出波形的各个转换时刻，保证四分之一波形的对称性，根据输出波形的傅里叶级数展开式，使需要消除的谐波幅值为零，基波幅值为给定量，组成非线性超越方程组计算各个开关通断时刻，达到消除指定谐波和控制基波幅值的目的。

PwM技术的优点是在载波频率高时，输出中所含低次谐波分量很小，从而提供了功率因数。

目前被采用的PWM技术有最优脉宽调制(OPWM)、改进正弦脉宽调制、△调制、跟踪型PWM和自适应PWM控制等。

（6）采用多电平变流技术
也称整流电路的多重化，即将多个方波叠加，以消除次数较低的谐波，从而得到接近正弦波的阶梯波。

重数越多，波形越接近正弦波，但其电路也越复杂，因此该方法一般只用于大容量场合。

该方法用于桥式整流电路中，不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压中的谐波幅值。

如果把上述方法与PWM技术配合使用，则会产生很好的谐波抑制效果。

（7）限制整流设备的容量
系统短路容量与所供电的整流器容量之比称为短路比，一般而一言，短路比愈大，允许注入的谐波电流越大。

因此，在进行报装审批时，应该根据系统短路容量的大小来限制新接入的非线性负荷的容量。

（8）在整流电路中串接电抗器
整流电路内部的感抗越大，则换流时间越长，电流波形变化越缓慢，因此，在整流电路中串接适当的电抗器也可以减少高次谐波电流。

（9）防止并联电容器组对谐波的放大
在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。

当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。

可采取串联电抗器，或将电容器组的某些支路改为滤波器，还可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。

（10）装设静止无功补偿装置
在网侧投入无功补偿装置是用来补偿由谐波造成的无功功率，从而提高功率因数。

另外，无功补偿装置中通过电感和电容的合理设置，可在某次频率点产生谐振，即可对该频率的谐波实现滤波。

可有效减少波动的谐波量，同时，可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数。

二、提高负载功率因数的方法
提高自然功率因数，就是不添置任何补偿装置，采取措施来减少供电系统中无功功率的需要量。

它不需增加投资，是最经济的提高功率因数的方法。

在不进行任何人工补偿之前，首先从提高自然功率因数着手，能收到既节电又减少开支的效果。

其主要有:
(1)正确选用异步电动机的型号与容量
合理使用电动机;选择电动机既要注意机械性能,又要考虑电器指标。

若电动机长期处于低负载下运行，既增大功率损耗,又使功率因数和效率都显著恶化。

故从节约电能和提高功率因数的观点出发,必须正确的合理的选择电动机的容量。

提高异步电动机的检修质量。

异步电动机定子绕组匝数变动和电动机定、转子间的今隙变动时对异步电动机无功功率的大小有很大的影响。

采用同步电动机或异步电动机同步运行提高功率因数。

只要调节电机的励磁电流，使其处于过激状态，就可以使同步电机向电网“送出”无功功率,减少电网输送给企业的无功功率,从而提高企业的功率因数。

异步电动机同步运行就是将异步电动机三相转子
绕组适当连接并通入直流励磁电流，使其呈同步电动机运行，这就是“异步电动机同步化”。

调节电机的直流励磁电流，使其呈过激状态，即能向电网输出无功,从而达到提高低压网功率因数的目的。

合理选择配变容量，改善配变的运行方式。

对负载率比较低的配变，一般采取“撤、换、并、停”等方法，使其负载率提高到最佳值,从而改善电网的自然功率因数。

正确选用异步电动机，使其额定容量与所带负载相配合，对于改善功率因数是十分重要的。

在选型方面，要注意选用节能型，淘汰高能耗的电动机，并依据电机机械工作对启动力矩、启动次数、调速等方面的具体要求，选用不同的型号。

电动机的效率n与功率因数COSO 是反映电动机经济运行水平的主要标，都与负载率p有密切关系。

GB/T12497-90对三相异步电机三个运行区域规定如下:
当负载率p在70%-100%之间时，为经济运行区;
当40%s p s70%时,为一般运行区;
当p<40%时，为非经济运行区。

因此要防止“大马拉小车”，减少负载的无功消耗，使其尽可能在满载下运行，达到提高自然功率因数的目的。

(2)根据负荷选用相匹配的变压器。

电力变压器一次侧功率因数不但与负荷的功率因数有关，而且与负荷率有关，若变压器满载运行，一次侧功率因数仅比二次侧降低约3-5%;若变压器轻下降达11-18%,载运行，当负荷小于0.6时，一次侧功率因数就显著下降，所以电力变压器的负荷率在0.6以上运行时才较经济，一般应在60%一70%比较合适。

为了充分利用设备和提高功率因数，电力变压器一般不宜作轻载运行。

当电应当更换成容量较小的变压器。

根据变压器的最佳力变压器负荷率小于30%时，负载系数合理选用变压器，将变压器进行更换及调整，在负载小的时候切除部分变压器，这样可以减少无功功率的需求量，使自然功率因数得到提高。

(3)保证电动机的检修质量。

异步电动机定子与转子间的气隙是决定异步电动机需要较多无功功率的主要因素。

当定转子间气隙增大或定子线圈减少时都会使励磁电流增大,从而增加向电网吸收的无功功率而使功率因数降低，因此要提高检修质量,保证电动机的结构参数和性能参数。

(4)对于容量较大且又不需要调速的电动机，应尽量选用同步电动机。

通过调节励磁电流处于过励状态,使其功率因数COS的相位角变为超前(即成为感性负载),这样同步电动机不仅不会吸收无功功率,而且还可向电网输出无功功率,以补偿其他感性负载的无功功率要求，达到提高功率因数的目的。

通常对低速、恒速且长期连续工作的容量较大的电动机，宜采用同步电动机组,如轧钢的电动机组、水泵等设备。

这些设备采用同步电动机为原动机时,球磨机、空压机、鼓风机、而且停其容量一般在250KW以上环境与启动条件均能满足同步电动机的要求，歇时间较少，因此对改善功率因数能起很大作用。