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摘要：无功补偿是节约电能最直接、最有效的技术措施之一。无功补偿及滤波装置在供电系统的推广应用，势必在供电企业的资源利用、节能降损、提高经济效益等方面，起到显著的实际作用。如何科学规划无功电能、合理选择无功设备，使电网安全、高效、经济地运行，已成为当前供电企业的一个重要研究课题。
关键词：无功补偿，滤波装置，供电系统
电力系统中的无功功率主要用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，不对外做功，为系统提供电压支撑。无功功率不是无用之功，它能为能量的交换、输送、转换创造必要的条件。无功功率在电气技术领域是个必不可少的重要物理量，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场 产生变化的磁场，这正是无功功率交换的规律。因此有磁场空间和电场空间才能存在无功功率产生的空间。
公用电网谐波是电能质量的一项重要指标，它反映了电力系统中谐波污染的程度，直接影响到电网和用户电气设备的正常安全运行。接入电网的各种整流设备和其他谐波源设备所产生的谐波电流注入电网，是使供电电压正弦波形产生畸变、电能质量下降的主要原因。
在公用电网和企业电网中，无功电流是不希望出现的现象。无功电流会加重发电机、输电线路和变压器的负荷， 产生损耗，影响输配电系统的经济性。所有接于单相和三相交流电网，并按电磁感应原理工作的电器设备在建立磁场时需要磁化电流。磁化电流（也 称为无功电流）滞后电网电压约90°，不参与能量转换。
一、电网中不含谐波情况下的无功补偿
1、单独补偿
单独补偿主要用于长时间运行的大功率负载，补偿电容器直接和负载并联，与负载同时投入或切除，使用电设备的到无功就地平衡，从而提高电能质量。
2、集中补偿
集中补偿主要是在变压器高低压侧进行补偿，用于减少甚至抵消上级电网向本级电网的无功传输。集中补偿也可用于高压电网（6或10kv），其优点是覆盖范围大，可以保证整个系统的功率因数值。
二、电网中含有谐波情况下的无功补偿
1、对有整流器负荷的补偿
当电网接有谐波源负载（例如整流器等）时，不能将补偿电容器直接接于电网，因为电容器与电网阻抗形成并联谐振回路，在n次谐波频率下电网具有谐振，并联阻抗XP大大升高，由谐波源发出的n次谐波电流流入谐振回路后，会产生很高的谐波电压，谐波电压叠加在基波电压上，导致電压波形发生畸变。在电网和电容器之间流动的平衡电流可达谐波源发出的电流的数倍，即谐波放大，此时变压器和电容器承受大于正常情况的负荷，特别是电容器，长期运行于过负荷状态，加速绝缘老化，甚至击穿爆炸。
实际使用中，可以根据电网阻抗和电容器容抗预先计算出并联揩振频率，调整电容器容量配置，使并联谐振频率与特征谐波频率保持一定的距离，避免谐波放大。实践证明最可靠的方法就是在电容器回路中串联电抗器。
2、电容器回路串电抗
电容器串电抗后形成一个串联揩振回路，在谐振频率下呈现很低的阻抗（理论上为0），如果串联谐振频率与电网特征谐波频率一致，则成为纯滤波回路，如果只吸收少量谐波，则称为失谐滤波回路。
失谐滤波回路
主要用途是防止谐波放大，滤波效果不大，回路串联谐振频率通常低于电网的最低次特征谐波频率，即设定为基波频率的3.8～4.2倍，失谐滤波回路只吸收少量5次及以上的谐波，谐波源产生的谐波的大部分流入电网，电容器容量根据预计达到的功率因数值确定
纯滤波回路
主要用途是吸收谐波，同时补偿基波无功。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性，因此能够输出容性基波无功功率以补偿感性无功功率。在谐振频率以上滤波回路呈感性。设计滤波回路时，应从最低次谐波开始，例如对于6脉动桥式变流器的谐波，应从5次谐波开始设置滤波回路。
无源滤波器投入前后，分别在35kv侧进行了测量，并比较分析了滤波器投入前后的电压、电流、功率因数及波形的变化。
三、补偿装置投入前后比较
四、滤波效果分析
1.对5次以上的谐波电流，滤波效果明显（平均谐波电流消除率可达70-80%以上）。
2.既能治理谐波又能补偿无功，治理后谐波达到国家标准要求。
3.滤波装置投入后用电质量可明显改善，改善电压质量。功率因数可提高到0.90以上，使用户线损降低可提高配电变压器的承载效率，济效益明显。
4.安装谐波治理装置后，有效的降低了谐波电流，增加了变压器的有效容量，可增加相应的带载能力，减少扩容所需的投资。
5.安装谐波治理装置后，可有效的降低变压器的损耗，提高变压器的安全运行系数，保证对谐波敏感的保护装置和器件不发生误动作。起到节能降耗的目的。
6.节电率达10%～30% ，谐波滤除率为70%～80% 减小集肤效应，热损、铜损、铁损、磁损、噪音大为下降，符合国家对能源节约和降耗的指示和可持续发展的要求。
7.有效抑制谐波电流，35KV侧满足国标GB/T14549-93优化供电质量，避免因谐波造成的交流电波形畸变而造成电网计量具不准而被当地供电部门罚款。
作者简介：
陈会，男；汉族；工作单位：国网安徽五河县供电有限责任公司；职位：发展建设部，主任；研究方向：电力系统
关键词：无功补偿，滤波装置，供电系统
电力系统中的无功功率主要用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的相互转换，不对外做功，为系统提供电压支撑。无功功率不是无用之功，它能为能量的交换、输送、转换创造必要的条件。无功功率在电气技术领域是个必不可少的重要物理量，变化的磁场产生变化的电场，变化的电场 产生变化的磁场，这正是无功功率交换的规律。因此有磁场空间和电场空间才能存在无功功率产生的空间。
公用电网谐波是电能质量的一项重要指标，它反映了电力系统中谐波污染的程度，直接影响到电网和用户电气设备的正常安全运行。接入电网的各种整流设备和其他谐波源设备所产生的谐波电流注入电网，是使供电电压正弦波形产生畸变、电能质量下降的主要原因。
在公用电网和企业电网中，无功电流是不希望出现的现象。无功电流会加重发电机、输电线路和变压器的负荷， 产生损耗，影响输配电系统的经济性。所有接于单相和三相交流电网，并按电磁感应原理工作的电器设备在建立磁场时需要磁化电流。磁化电流（也 称为无功电流）滞后电网电压约90°，不参与能量转换。
一、电网中不含谐波情况下的无功补偿
1、单独补偿
单独补偿主要用于长时间运行的大功率负载，补偿电容器直接和负载并联，与负载同时投入或切除，使用电设备的到无功就地平衡，从而提高电能质量。
2、集中补偿
集中补偿主要是在变压器高低压侧进行补偿，用于减少甚至抵消上级电网向本级电网的无功传输。集中补偿也可用于高压电网（6或10kv），其优点是覆盖范围大，可以保证整个系统的功率因数值。
二、电网中含有谐波情况下的无功补偿
1、对有整流器负荷的补偿
当电网接有谐波源负载（例如整流器等）时，不能将补偿电容器直接接于电网，因为电容器与电网阻抗形成并联谐振回路，在n次谐波频率下电网具有谐振，并联阻抗XP大大升高，由谐波源发出的n次谐波电流流入谐振回路后，会产生很高的谐波电压，谐波电压叠加在基波电压上，导致電压波形发生畸变。在电网和电容器之间流动的平衡电流可达谐波源发出的电流的数倍，即谐波放大，此时变压器和电容器承受大于正常情况的负荷，特别是电容器，长期运行于过负荷状态，加速绝缘老化，甚至击穿爆炸。
实际使用中，可以根据电网阻抗和电容器容抗预先计算出并联揩振频率，调整电容器容量配置，使并联谐振频率与特征谐波频率保持一定的距离，避免谐波放大。实践证明最可靠的方法就是在电容器回路中串联电抗器。
2、电容器回路串电抗
电容器串电抗后形成一个串联揩振回路，在谐振频率下呈现很低的阻抗（理论上为0），如果串联谐振频率与电网特征谐波频率一致，则成为纯滤波回路，如果只吸收少量谐波，则称为失谐滤波回路。
失谐滤波回路
主要用途是防止谐波放大，滤波效果不大，回路串联谐振频率通常低于电网的最低次特征谐波频率，即设定为基波频率的3.8～4.2倍，失谐滤波回路只吸收少量5次及以上的谐波，谐波源产生的谐波的大部分流入电网，电容器容量根据预计达到的功率因数值确定
纯滤波回路
主要用途是吸收谐波，同时补偿基波无功。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性，因此能够输出容性基波无功功率以补偿感性无功功率。在谐振频率以上滤波回路呈感性。设计滤波回路时，应从最低次谐波开始，例如对于6脉动桥式变流器的谐波，应从5次谐波开始设置滤波回路。
无源滤波器投入前后，分别在35kv侧进行了测量，并比较分析了滤波器投入前后的电压、电流、功率因数及波形的变化。
三、补偿装置投入前后比较
四、滤波效果分析
1.对5次以上的谐波电流，滤波效果明显（平均谐波电流消除率可达70-80%以上）。
2.既能治理谐波又能补偿无功，治理后谐波达到国家标准要求。
3.滤波装置投入后用电质量可明显改善，改善电压质量。功率因数可提高到0.90以上，使用户线损降低可提高配电变压器的承载效率，济效益明显。
4.安装谐波治理装置后，有效的降低了谐波电流，增加了变压器的有效容量，可增加相应的带载能力，减少扩容所需的投资。
5.安装谐波治理装置后，可有效的降低变压器的损耗，提高变压器的安全运行系数，保证对谐波敏感的保护装置和器件不发生误动作。起到节能降耗的目的。
6.节电率达10%～30% ，谐波滤除率为70%～80% 减小集肤效应，热损、铜损、铁损、磁损、噪音大为下降，符合国家对能源节约和降耗的指示和可持续发展的要求。
7.有效抑制谐波电流，35KV侧满足国标GB/T14549-93优化供电质量，避免因谐波造成的交流电波形畸变而造成电网计量具不准而被当地供电部门罚款。
作者简介：
陈会，男；汉族；工作单位：国网安徽五河县供电有限责任公司；职位：发展建设部，主任；研究方向：电力系统