电容器无功功率补偿节能技术

变频调速在工业生产中具有十分重要的意义，但是由于变频器在输入回路中产生的高次谐波电流，对供电系统，负载及其他邻近电 气设备产生干扰；尤其是在高精度仪器|仪表、微电子控制系统等应用中，谐波干扰问题尤为突出。本文从变频器工程实际应用出发，从隔离 、滤波和接地三个方面全面阐述了抑制和消除干扰的方法，对提高变频器等工业设备运行的可靠性和安全性提供参考。

凡是在电源|稳压器侧有整流回路的，都将因其非线性而产生高次谐波。变频器的主电路一般为交－直－交组成， 外部输入380V/50HZ的工频电源经晶闸管三相桥路整流成直流，经电容器滤波后逆变为频率可变的交流电。在整流回路中，输入电流的波形为 不规则的矩形波，波形按傅立叶级数分解为基波和高次谐波，谐波次数通常为6N±1（N为自然常数）。如果电源侧电抗充分小、换流重叠μ 可以忽略，那么第K次高次谐波电流的有效值为基波电流的1/K。

非线形负荷产生的谐波电流注入电网，使变压器低压侧谐波电压升高，低压侧负荷由于谐波干 扰而影响正常工作，另一方面谐波电压又通过供电变压器传递到高压侧干扰其它用户。

电容器无功功率补偿节能技术

谐波同样使电动机铜损和铁损增加，温度上升。同时谐波电流会改变电磁转距，产生 振动力矩，使电动机发生周期性转速变动，影响输出效率，并发出噪声。

计算机和一 些其它电子设备，通常要求总谐波电压畸变率(THD)小于5%，且个别谐波电压畸变率低于3%，较高的畸变量可导致控制设备误动作，进而造成 生产或运行中断，导致较大的经济损失。

高频谐波电流会在导体中引起集肤效应，产生额外温升增加铜耗。 特别是零序的3次谐波电流在中性线中是相互叠加的，使供电系统中的中性线电流很大，有的中性线上的电流还会超过相电流，使中性线发热 ，加速绝缘层老化，甚至引起火灾。此外当中性线上有较大的谐波电流时，导线的阻抗能产生大的中性线电压降，干扰各种微电子系统的正 常工作。

合理布置干扰源和被干扰线路的距离、走向，可避免或减 少耦合产生。

接地的作用有两类：一是保护 人和设备不受损害（保护接地）；二是抑制干扰（工作接地）。正确的接地既可以使系统有效地抑制外来干扰，又能降低设备本身对外界的 干扰。

调谐滤波电容器组，由数段电容器及调谐电抗器组合而成 ，每段形成串联共振回路，使共振频率低于最低之谐波频率。对含有5次以上谐波的系统，使用带6%电抗器的调谐式电容器组；对含有3次以 上谐波的系统，使用带14%电抗器的调谐式电容器组。在基本波频率(50Hz)下，调谐滤波电容器组呈现电容性，以提供无功功率；而在谐波频 率下，则呈现电感性，故与网络不会形成并联共振回路，亦即不会造成谐波放大。因此，调谐滤波电容器组，可安全补偿无功功率，亦可消 除低次谐波电流约30%。

当系统对抗干扰能力要求较高、或系统中谐波含量较复杂时，为减少变频器高次谐波的污染，可在电源输入端并联有源滤 波器。有源滤波器能有效虑除电网中2～50次谐波，反应时间小于1毫秒，是目前最有效的一种滤波技术。

电容器无功功率补偿节能技术

1.标称电容 量（CR）。电容器产品标出的电容量值。云母和陶瓷介质电容器的电容量较低（大约在5000pF以下）；纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容 器居中（大约在0.005uF~1.0uF）；通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。

3.额定电压（UR）。在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直 流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在 空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的 电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。 4.损耗角正切（tgδ）。在规定频率的正弦电压下，电 容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路 如附图所示。对于电子设备来说，要求RS愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。