电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制

作者：覃国林

来源：《决策探索·收藏天下（中旬刊）》 2018年第1期

摘要：在如今很多企业为减少开支，首先节约电能的使用，从而降低生产成本。必须对电能的质量有效提升，电解铝整流供电与无功补偿、高次谐波抑制紧密相联，而加装滤波补偿装置能有效地无功补偿和消除谐波危害。

关键词：动态无功补偿；工程应用；电力电子技术；谐波抑制

随着电力电子技术的突飞猛进发展， 电解铝整流供电技术是集齐电力、控制和电子于一体的一项综合技术，这项技术已发展到可以对供电系统的电力系统和高效交换进行调整控制的阶段，根据这项特点可以准确、快速地完成。无功补偿是可以提升功率因数以降低设备容量和功率损害、维持电压稳定、提高供电质量，在较长距离输电过程中提高系统输电的稳定性和能力，平衡有功和无功功率和三相负载等。如变流器负载一样，晶闸管电路开关的作用引起从系统中获得的负载电流波形中含有高频谐波分量和冲击无功分量，所以加装补偿和滤波装置是电力电子技术供电改革。

一、高次谐波的危害与无功功率的影 响

（一）高次谐波的危害

因电网供电并不是理想的正弦波，正弦波交流波形可因装置的相数系统的参数、运行条件与接线不同而发生很大变化，而产生谐波的危害很大，会使电器损坏，影响设备的正常工作，因使用过热常常造成严重干扰，降低运行质量，出现噪音，严重导致资历信息损失。其主要有：第一，可产生电的压力波动，将三相不平衡，会将电容器损坏。第二，谐波将影响电气设备的工作，也会直接影响设备绝缘，从而使设备电气降低，减少使用寿命。第三，对于高精度的设备、电子仪器，谐波会产生电压的闪变。第四，谐波也会对工作人员产生伤害。第五，谐波会将继电的保护形成错误动作，严重将造成经济上损失。

（二）耗电量大

电解本身是一种能耗量极大的生产方式，这是因为金属铝的化学属性极为活泼，传统的置换等化学处理方式无法有效地从化合物中提取出金属铝，从总体上看，电解是当前最高效的制备方式。

二、电力系无功补偿和高次谐波抑制

（一）无功补偿和谐波抑制的密切的

关系

对于使用者而言，电力系统的电网电压和电流等参数必须是固定的，且电压也最好是正弦波。无功补偿和谐波抑制自始至终都有着不可分割的关系。而使电容器因过谐波，所导致负荷或过电压而损坏；对电力电缆而言，也将导致超负荷或超电压击穿。无功补偿是包括对基波无功的功率还有对谐波无功功率的补偿。这促使我们对于谐波问题开展更为有效的研究，才能治理谐波被污染问题，从而维护电力系统的良好环境。

（二）有源电力滤波器

有源电力滤波器是新型控制方法，针对以往的源电力滤波器的保护相对困难的缺点，提出了一种新型的有源电力滤波器的控制方法。有源电力滤波器的滤波回路有两个原则：第一，有效提升电网功率数值，并且吸收谐波，电容量按无功补偿配置要求。第二，其一滤波回路用于吸收谐波，降低电网畸变几率，其二用于基波无功补偿。其中原理是先调节施加到二次侧的电压源的大小，再让电子逆变器产生出基波电压源施加到变压器二次侧，自动启动滤波的作用，降低电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，还不受电网阻抗的影响，受到更广泛使用。

（三）滤波回路器

整流供电所配置的滤波补偿装置共4套，每台整流变安装一套，一般挂接于整流调压变压器补偿绕组侧，每一套滤波装置都由3条滤波支路构成，依次为5次（容量10800KV·A）、７次（容量7200KV·A）以及11次（容量10800KV·A）单调谐滤波器。电容装置采用TALA20型号设备，并予以双星不平衡电流保护措施，该电气接线原理如图１所示。

三、无功补偿与高次谐波抑制的现状

（一）无功功率补偿方法的现状

无功补偿通常采用通常方法和补偿装 置两种，其通常采用的方法有三种：高压集中补偿、低压集中补偿、低压个别补偿。

1.高压集中补偿相关装置能够以负荷大小为参照依据进行适当的自动切换，合理提高用户功率因数，由此有效避免功率因数有所降低，进而致使电费增多。与此同时，高压集中补偿能够为其正常运行和日常维护提供便利条件，补偿效益较高。

2.低压集中补偿使无功可就地平衡，接线操作较为简便，降低了日常运行条件下的维护工作量，提高资源利用率，有效使网损降低，提高经济效益，当前一般广泛应用于无功补偿领域中。

3.低压个别补偿该方法投资少，占地小，暗装操作简单

灵活，日常维护工作也较为简单，且具有较 高安全性。

（二）高次谐波抑制的现状 在运行中，电容值发生变化是因为滤波装置的电感不改变，将根据其谐振点进行调试。当电力系统向非线性设备及负荷供电时，谐波系统正弦波形畸变、产生高次谐波的设备和负荷，成为高次谐波源或谐波源。电网有谐波源负载，如果不将电容器接于电网，电容器会和电网的阻抗，形成联谐振回路。降低品质或者安装电子装置，调整失谐率，来控制电，就可以有效防止超负荷。

四、结语 由于一些用电企业对电网造影响，所产生的各种谐波分量，会影响到供电的质量。谐波所产生危险并与之带来的后果，将对电力系统造成谐波抑制，今后用电解铝

整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的 抑制，才能达到延长使用者设备的寿命，提高品质安全，降低能耗，提高电能利用率等目的。在当下有效降低企业的开支，可以从节约用电开始，在今天能源的情况下，合理利用有效资源，发挥到最大程度，才可以降低消耗，增加效率与品质。在以后工作中及时发现并解决这个问题，对工作发展有着积极影响。

参考文献：

[1]郭宏芳,张传斌,梁永平.电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制[J].材料与冶金学报,2010,(01).

[2]张国荣,齐国虎,苏建徽.并联型有源电力滤波器输出电感选择的新方法[J].中国电机工程学报,2010,(06):22-27.

[3]陈广生.电解铝整流系统的谐波电流与无功功率[J].科技传播,2013,(01).

作者单位： 中国铝业股份有限公司广西分公司（生产运行中心）