抗谐型智能电容器谐波的危害及常用治理方法

谐波是指电流中所含有频率为基波整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，其余大于基波频率的电流产生的电量。在电力系统中，谐波产生的根本原因是由于电网中大量使用非线性负载所致，主要非线性负载有UPS、开关电源、整流器、变频器、逆变器、数控机床、电焊机等，当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生。非线性设备产生的谐波致使用户有功电量增加，电费成本增加；降低系统的容量如变压器、断路器、电缆等；加速设备老化，缩短设备使用寿命；危害生产安全与稳定；电容器无功补偿无法进行。

抗谐型智能电容器增加元器件物理参数

由于谐波引起电压畸变、电流放大超出元器件额定工作电压和电流，所以在谐波不严重的场所通过提高电容器、投切开关等元器件的耐压和通流参数的方法可以提高补偿设备抗谐波的能力，但是元器件的参数不可无限制提高，电容合闸时仍会将谐波电流放大，倒送至电网，导致器件损坏，所以此种方法不能从根本上解决谐波污染的问题。

抗谐型智能电容器串联电抗器

主要是通过在电容补偿回路中串联与之相匹配的电抗器 同时提高电容器、投切开关等器件物理参数的方法，从而有效吸收电网中的部分谐波，使电容合闸时不会产生电流放大，倒送电网中加重谐波污染，保证无功补偿设备正常运行。这种谐波治理方法是最经济、最常用的方法，但是在谐波污染特别严重的场所，由于这种方法不能从根本上消除谐波，所以必须采用专门的滤波方案。

抗谐型智能电容器无源滤波

无源滤波器主要由电感器和电容器构成，俗称LC滤波器，分为无源并联滤波器和无源串联滤波器，主要通过对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到过滤谐波的作用，此种方法是应用较为广泛的谐波治理手段，但是由于谐波滤除效果受电网阻抗及元器件参数影响较大，滤波参数容易发生漂移，所以需要经常进行系统参数校正，甚至重新设计。

抗谐型智能电容器有源滤波

有源谐波滤除装置是在无源滤波装置的基础上发展起来的，主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。原理上有源滤波装置能做到适时补偿，且不增加电网的容性元件，滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。但是有源滤波装置由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，所以应用范围有限，此种方法是未来谐波治理的发展方向。

主要是通过在电容器补偿回路中串联与之相匹配的电抗器，提高电容、开关的物理参数的方法，目的是：有效抑制谐波，避免电容合闸时产生电流放大，保证补偿设备正常运行；.有效吸收电网中的部分谐波，防止倒送至电网加重污染。此种谐波治理的方法是最经济也是最常用的有效方法，但是这种谐波治理的方法不能从根本上消除电网中的谐波及抑制谐波源的谐波再生，在谐波特别严重的情况下，必须采用其他谐波治理方案（详见：APF有源滤波组合电器）。

TA－微型电流互感器

C－低压电力电容器

A2－人机联系组件

KT－温控传感器

L－串联电抗器

Rt－温度传感器

UA、UB、UC、UN－三相四线电源

Qf－断路器

X1－联机插件

Kd－零投切开关电器

X2－状态指示灯插件

A1－智能控制组件

抗谐型智能电容器的抗谐波特性由电抗率决定的，电抗率是电抗器的感抗和电容器的容抗之间的比值。

电抗器感抗值若以抑制3次谐波考虑，即j3ωL-j/3ωC>0，则ωL>0.11ωC，感抗值应大于容抗值得11%；若以抑制5次谐波考虑，j5ωL-j/5ωC>0，ωL>0.04ωC，感抗值应大于容抗的4%；若以抑制7次谐波考虑，j7ωL-j/7ωC>0，ωL>0.02ωC，感抗值应大于容抗值的2%。考虑到电力电容器在运行中的容量衰减（容抗值要增大）等因数，电抗器的感抗值一般应考虑一个可靠系数（一般取1.2-1.5）。因此电抗率一般取7%，以抑制5次及5次以上谐波，取14%抑制3次及3次以上谐波。

1.电抗器具有高线性特点，它是抗谐型低压智能电容器起抗谐作用的关键部件。电网中的谐波是由非线性负载产生的，电抗器与电力电容器串联后接入电网，也是一种负载，因此如果电抗器的线性度差，呈现一定的非线性，不仅会降低其抗谐功能，而且会产生新的谐波，成为一种新的谐波源。NAD抗谐型低压智能电容器中电抗器的线性度在负载从0到120%的范围内优于0.1%，因此在工作时几乎无谐波产生。

2.采用高品质工业型低压电力电容器，安全性高；内加防爆器及温度传感器，提高产品在有谐波场合下运行可靠度；内置有微型电流互感器，能有效监测内部电流变化。

3.采用电磁式过零投切开关技术，技术先进，性能稳定可靠，工作过程中无谐波产生，其零投切偏移度小，涌流小，耐电压、电流冲击能力强，可以在谐波严重的电气环境下运行。

4.电抗器线圈附加温控开关，使得电抗器过温时能将过温信号传递给控制芯片，自动切断电磁式开关，防止产品在异常情况下损坏。

5.串联不同规格电抗器，能有效抑制谐波和涌流。

6.模块化结构，组合灵活，扩容方便，安装简单，便于维护；智能组网，485通讯接口可以接入后台计算机，进行配电综合管理；液晶显示，操作简单，维护方便，利于现场故障查找。

7.采用分散控制模式，100万次以上无故障投切，高可靠性；节能效果显著，有效提高功率因数，降低电能消耗，改善电能质量。

抗谐型智能电容器抗谐波滤波功能

有效的抑制谐波和涌流，对谐波形成低阻抗通路。防止电容器过载、绝缘介质的老化、自愈性能下降、使用寿命降低。

采用电磁式过零投切开关，能准确的在电压为零时投入，电流为零时切除，投切涌流小。

配电电压、电流、无功功率、功率因数测量；CT相位与变比自动测量、校正；各台电容器内部电流、内部温度测量。

抗谐型智能电容器信号功能

电容器投切状态、过欠补状态、过欠压状态信号；保护动作类型、自诊断故障类型信号。

抗谐型智能电容器通信功能

电容器和控制器之间采用RS-485通信连接，便于大量采样数据上传及与外设监

控终端进行信息交换，构成系统工作。

抗谐型智能电容器联机功能

具备网络通信和无线网络通信功能。

抗谐型智能电容器智能组网

可自动检测及跟踪系统无功的变化，自动投切电容器组。容量相同的电容器按循环

投切原则，容量不同的电容器按适补原则投切。电容器先投先退、先退先投；电容

器运行温度低的先投，运行温度高的先退；补偿工况恒定时，电容器每十五分钟循

环投切，避免单只电容器长时间投运。

抗谐型智能电容器故障自诊断功能

电容器智能控制元件能对本体各项运行参数进行自诊断，一旦出现自检故障，整机

快速响应，退出运行。

抗谐型智能电容器按照补偿回路及串电抗个数：分为单电抗型和双电抗型（卧式）。