电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制

2023年 6月上 世界有色金属13冶金冶炼M etallurgical smelting电解铝整流系统的谐波电流与无功功率问题分析邹珊珊（广西华磊新材料有限公司，广西　百色　５３１４００）摘 要：为了能够研究电解铝整流系统对于供电系统的电能质量的影响，本文主要对于流系统的谐波电流和无功补偿装置容量之间存在着的联系进行了探讨。

电解铝在运行的过程当中，在某些特定的条件下甚至会造成非特征谐波，如果不对于超标的谐波进行抑制以及优化，那些比较大的无功功率就会直接影响整个供电系统的电能质量，包括电解铝整流系统能否安全稳定的运行。

关键词：电解铝；谐波电流；无功补偿中图分类号：ＴＭ７１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１１－００１３－３Analysis of harmonic current and reactive power in electrolytic aluminum rectifier systemZOU Shan-shan（Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｈｕａｌｅｉ　Ｎｅｗ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｃｏ．，　ＬＴＤ．，　Ｂａｉｓｅ　５３１４００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｔｕｄｙ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ，　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｍａｉｎｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｆｌｏｗ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ　ｄｅｖｉｃｅ．　Ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｗｉｌｌ　ｅｖｅｎ　ｃａｕｓｅ　ｎｏｎ－ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ｕｎｄｅｒ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．　Ｉｆ　ｔｈｅ　ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ　ｈａｒｍｏｎｉｃｓ　ａｒｅ　ｎｏｔ　ｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ　ａｎｄ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ，　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｌａｒｇｅ　ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｗｉｌｌ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｈｏｌｅ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｙｓｔｅｍ，　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｗｈｅｔｈｅｒ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ａｌｕｍｉｎｕｍ　ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｏｐｅｒａｔｅ　ｓａｆｅｌｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｙ．Keywords: Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ　ａｌｕｍｉｎｕｍ；　Ｈａｒｍｏｎｉｃ　ｃｕｒｒｅｎｔ；　Ｒｅａｃｔｉｖｅ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ收稿日期：２０２３－０３作者简介：邹珊珊，女，生于１９８３年，汉族，广西玉林人，本科，机电工程师，研究方向：电气安装与维护。

基于PLC的电解铝整流供电系统发布时间：2021-02-25T15:56:21.367Z 来源：《工程管理前沿》2020年第32期作者：陈甲成狄万枫[导读] 电解铝产过程表现出持续平稳、负荷波动小等特点陈甲成狄万枫青海百河铝业有限责任公司青海西宁 810000摘要：电解铝产过程表现出持续平稳、负荷波动小等特点，电解槽的热平衡惯性使其拥有高达10%的负荷调节能力[2]，能够给地区电网辅助服务提供相当可观的备用容量。

经过调校，可作为低成本、优质调频资源参与电力系统调频服务，电解铝企业也能从服务中获得相应收益[3]。

本文对PLC的电解铝整流供电系统进行分析，以供参考。

关键词：PLC；电解铝；整流供电引言在金属应用领域，铝的应用程度仅仅次于钢铁，它具备导电性能好、密度小、延展性强、耐腐蚀度好等优势。

我国在提高电解铝阳极性能上具有很大的发展空间。

提升电解铝阳极材料的质量，最先要确保原料质量的优质性，使煅烧质量与糊料配料质量达到最优配置比例，使优质粘结剂形成[1]。

1电解铝行业特性电解铝具有高载能特性，电解铝电耗成本在电解铝生产成本中占据约45%~50%的比重，电解铝高载能特性使得能源在电解铝行业中占据了重要的地位，能否获得廉价的能源越来越成为企业盈利的关键。

2018年吨铝综合交流电耗在13677千瓦时，我区电解铝企业自备电厂发电成本在0.12元/千瓦时左右（山东地区魏桥自备电厂的成本为0.2元/千瓦时，信发则为0.3元/千瓦时。

不具备自备电厂的企业，例如河南省，电价超过0.5元/千瓦时），每生产一吨铝液，成本在1641元（如河南省成本在6800元左右），刨去运输成本，盈利空间还是很大的。

按自备电厂运行状态计算，吨铝液能耗在4.6吨标准煤，是吨钢能耗的10倍，是吨水泥能耗的52倍。

没有铝土矿资源，对铝土矿资源的对外依存度为100%，但具有丰富的煤矿资源，煤炭远景储量占到全国的40%，到2019年，煤炭产量达到了2.38亿吨，国家产业政策的引导下，使得电解铝项目大量向中西部能源富集区转移，在“十二五”期间，形成了电解铝建设高潮。

电解铝厂的无功补偿及谐波治理沈阳铝镁设计研究院宋广孚电解铝厂整流电源需要较大无功率和产生大量的高次谐波，随着整流电源容量的增大，特征谐波和非特征谐波含量也都在增加，几乎都严重超标。

这些超标的谐波和较大的无功需求，如果不治理或治理的不到位，将影响供电的电能质量和安全运行，同时也影响铝厂的经济效益和用电系统的安全运行。

1 电解铝厂的供电系统电解系列一旦非计划停电，将造成重大经济损失。

因此电解铝厂为一级用电负荷。

对于一级负荷要求有两个独立电源供电。

目前，电解铝厂直供电压可以作到220kV、110kV。

如果电网这个电压等级容量满足铝厂需求，就可以采用二回来自不同电源的线路，直接送到铝厂整流所的双母线上，再向整流机组送电；如果电网这个电压等级的容量不满足铝厂的容量需求，则需要电网上一级电压等级的二回来自不同电源的线路。

如330kV、550kV等经电解铝厂整流所的降压变压器降压至220kV或110kV，再向整流机组送电。

电解铝厂供电系统要求，任一个电源均能满足全厂的用电负荷要求，这就形成：（1）不同的供电电源，系统的短路容量不同。

（2）两个电源有并联供电的可能，系统的短路容量也改变。

因此，在谐波计算，滤波器结构和谐波器元件参数选择应充分考虑这一点。

例如，某种供电方式，公共连接点处短路容量增加。

系统阻抗(Z S)下降，因此不管是从母线看出去的(Zm)，还是从谐波源看出去的等效阻抗(Z)均下降。

根据Vm(h)=Z(h)*l(h)，因此母线处的谐波畸变率下降，公共连接点处的谐波畸变也下降。

另外，滤波装置中的电容与系统中的电感相互产生的谐振次数，等于系统短路容量与电容比值的平方根值。

因此，短路容量增加，谐波次数的谐振点- 1 -- 2 -也向高值移动。

C DQ S hr式中：S D ：公共连接点的短路容量。

Q C ：电容器组容量。

短路容量增加，输入系统的谐波畸变率降低是好事，但谐振点向高频率方向移动，比如7次，就使事情变得复杂一些。

ａ，ｙ——分别为整流换相角和相控角，（。

）。

非特征谐波电流有效值（Ａ）‘＝Ｋ鲁×赢‰（２）‘２Ｋ音×丽ｉ专赫‘２）式中Ｋ——非特征谐波电流系数。

铝厂整流站可以在投运６台机组和５台机组两种方式下运行，根据前述测试结果，对电能质量影响较大的５、７，１１、１３次谐波分量随负荷变化情况进行计算，结果如图Ｉ和图２所示。

图１随负荷功率变化产生的谐波（６机组运行方式）圈２随负荷功率变化产生的谐波（５机组运行方式）２．原因分析由于整流站与升压站的联动性，本文对铝厂整流站和升压站分别进行了测试。

整流站在相同负荷时分别在６台机组和５台机组运行方式下进行了谐波测试，比较测试结果，可以明显看出，在５台机组运行方式下产生的谐波比６台机组运行方式下的多，而且出现了一些异常谐波；在整流站６台机组运行方式下，升压站分别针对整流站投运２８０Ｍｗ和４００ＭＷ的负荷工况进行了谐波测试，比较测试结果可以看出升压站随着整流站负荷的增长产生的谐波量值也随着增大。

铝厂由移相士２．５０、土７．５０和土１２．５０的特殊结构整流变压器和同相逆并联硅整流装置组成整流电路，大容量整流装置的导通特性是产生谐波的主供配用电·产品与技术要因素。

在实际测量中，整流变阀侧主要存在５、７、１１、１３次谐波；在整流支路主要存在１１、１３次谐波；在２２０ｋＶ母线上测量时没有特征谐波，只存在一些偶次谐波，以１０次谐波为主，主要由于交流系统电压不平衡、整流变压器三相参数不等和触发脉冲间隔不均匀等原因产生。

由于铝厂经３３０ｋＶ联络变直接与电网连接，因此铝厂谐波对电网的影响主要表现在经３３０ｋＶ联络变后谐波电流的变化趋势。

国家公用电网电能质量标准针对３３０ｋＶ没有作具体的量值规定，但从标准中可以看出，随着电压等级的升高，对谐波电流的允许值将增大，可见３３０ｋＶ对谐波电流的承载能力会更强。

对于５台机组运行方式下，由于整流装置本身的导通状况差异很大，导致异常谐波有所增多－在整流站两种运行方式下，随着负荷的增长，整流站和升压站的谐波含量也在相应地增加，当全部负荷投入运行时，会对铝厂的自备电厂及电网产生严重的影响，针对过渡阶段需要对谐波进行治理。

供电系统的无功补偿与谐波治理1引言近年来，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、各种电力电子设备以及电气化铁路大量应用。

这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点在运行中会产生大量谐波。

这些谐波对无功补偿装置造成了严重影响。

在供电系统中，对于某次谐波，作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振则会出现过电压而造成危害。

当无功补偿装置运行地点的谐波比较严重时，电压、电流波形会有很大畸变，电容器投切控制信号的传输就会受到影响，从而有可能引起装置的误动或拒动。

另一方面并联电容器对电网谐波的影响也很大。

若电容器容抗和系统感抗配合不恰当将会造成电网谐波电压和电流的严重放大?熏给电容器本身带来极大损伤。

可见，无功补偿与谐波治理两者关系密切。

产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置；治理谐波的装置通常也是补偿无功的装置。

因此，为了寻求能同时实现无功补偿和谐波治理的装置，就必须将二者结合起来进行研究。

成都伯乐电气设备有限公司为客户提供无功功率补偿、电网谐波治理、电能质量在线监测；2电容器无功补偿装置中的谐波问题谐波源有两种一种是谐波电流源，这些用电设备中的谐波含量取决于它自身的特性和工作状况基本上与供电系统参数无关。

另外一种是谐波电压源。

发电机在发出基波电势的同时也会有谐波电势产生?熏其谐波电势大小主要取决于发电机本身的结构和工作状况。

实际上，在电网中运行的发电机和变压器等电力设备?熏输出的谐波电势分量很小几乎可以忽略。

因此?熏在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源?熏主要是谐波电流源。

在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主电容器支路以容抗为主。

在工频条件下并联电容器的容抗比系统的感抗大得多?熏可发出无功功率对电网进行无功补偿。

但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，对这些谐波频率而言?熏电网感抗显著增加而补偿系统容抗显著减小导致谐波电流大部分流入电容器支路，若此时电容器的运行电流超过其额定电流的 1.3倍，电容器将会因过流而产生故障。

基于PLC的电解铝整流供电系统发表时间：2020-12-30T11:08:42.980Z 来源：《中国电业》2020年7月21期作者：贠佳[导读] 由于一些大用户对电网供电质量的影响不同，会产生大量的谐波分量，直接影响电网的供电质量。

贠佳中铝山西新材料有限公司电解厂供电车间山西省运城河津市 043300摘要：由于一些大用户对电网供电质量的影响不同，会产生大量的谐波分量，直接影响电网的供电质量。

同时，作为电解铝企业，一旦整流电源功率因数低于0.9，将直接降低设备的输出功率，设备绝缘发热老化，效率降低，这也增加了电网的负担，降低了电网的输送能力。

因此，安装滤波补偿装置，用电解铝整流装置供电是一种措施。

关键词：PLC；电解铝；整流供电；系统导言：在各种工业的当前发展中，电解铝工业是快速发展的工业，但是当今各种工业的快速发展和进步对电解铝功率整流器系统提出了更高的要求。

需要及时的优化，转换和更新。

这就提出了电解铝工业的长期发展必须回答的问题。

1电源整流系统的优化改造随着经济和社会发展对电解铝工业的不断发展和技术发展的不断支持，电解铝工业依靠对金属铝的巨大需求，使电解铝工业成为当前的更高技术。

结合创新铝电解功率整流器系统。

在新兴产业中脱颖而出。

在社会发展过程中对电解铝的巨大需求和形成的电力供应的带动下，电解铝工业取得了令人满意的发展和可观的进步，各个工业领域均实现了快速发展。

它是。

但是，电解铝行业有许多令人满意的结果和良好的条件，不可否认的是，目前电解铝行业的发展还不够成熟。

经济社会的发展对该系统在电解铝行业的应用提出了更高的要求，也面临着进一步发展的新要求。

这无疑是当前不成熟电解铝行业的障碍，但不可否认，它也是电解铝行业长期发展的重要推动力。

因此，电解铝行业的相关从业人员和众多工程师将对电解铝功率整流器系统的优化有更好的了解，并将积极吸引和关联电解铝行业的相关有效经验。

我们需要引入并继续提出并提高电解铝整流器系统的效率。

无功补偿对电力系统谐波的抑制与控制电力系统中的谐波问题一直以来都是一个重要的研究课题。

谐波的存在会导致电力系统中的电压和电流波形失真，影响电力设备的正常运行，甚至导致系统的故障。

因此，如何有效地抑制和控制电力系统中的谐波成为了电力工程领域中一个关键的问题。

在解决电力系统谐波问题的方法中，无功补偿技术被广泛应用。

无功补偿指的是在电力系统中通过补偿电容或电感器件，使得系统中的无功功率消耗或产生达到平衡，从而减少谐波的产生和影响。

接下来，将从两个方面来讨论无功补偿对电力系统谐波的抑制与控制。

首先，无功补偿可以通过提高系统的功率因数来抑制谐波的产生。

功率因数是指电力系统中有用功率与总功率之比，是衡量电力系统能效的指标。

在传统的电力系统中，许多负载设备的功率因数往往较低，导致系统中的谐波问题严重。

通过合理配置无功补偿设备，可以改善系统的功率因数，减少无效功率的消耗。

这样一来，谐波的产生也相应减少，并降低对系统的影响。

其次，无功补偿还可以通过滤除谐波成分来控制系统中的谐波。

无功补偿设备通常包括各种滤波器，可以选择性地将谐波成分滤除，从而减少谐波对电力系统的影响。

常用的滤波器包括谐波电容器、谐波电感器和谐波抑制变压器。

通过合理选择和配置这些滤波器，可以有效地降低系统中的谐波水平，并确保系统的稳定运行。

除了无功补偿技术，还有其他方法可以用于电力系统谐波的抑制与控制。

比如，可以通过优化设备的设计和选择，减少设备自身的谐波产生。

此外，也可以采用有源滤波器等先进的谐波抑制技术来实现谐波的补偿与控制。

然而，无论使用何种方法，都需要充分考虑电力系统的实际情况和需求，综合选择合适的解决方案。

总结起来，无功补偿对电力系统谐波的抑制与控制起着重要的作用。

通过提高系统的功率因数和滤除谐波成分，可以有效地降低电力系统中的谐波水平，保证系统的正常运行。

当然，针对不同的电力系统和谐波问题，选择合适的方案和技术也是至关重要的。

只有在不断的研究和实践中，我们才能更好地解决电力系统中的谐波问题，确保电力系统的安全稳定运行。

供电系统中的谐波治理及无功补偿1 谐波对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量被称为谐波。

谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1)称为谐波次数。

谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。

其频率范围一般为2≤n≤40。

2 谐波源向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。

具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，针对天津港这一特定供电环境而言，经天津电科院测试，主要的谐波源是采用交-直-交及变频调速的码头机械，这些设备取用的电流是非正弦形的，其谐波分量使系统正弦电压产生畸变。

谐波电流的量取决于谐波源设备本身的特性及其工作状况，而与电网参数无关，故可视为恒流源。

各种晶闸管电路产生的谐波次数与其电路形式有关，称为该电路的特征谐波。

除特征谐波外，在三相电压不平衡，触发脉冲不对称或非稳定工作状态下，上述电路还会产生非特征谐波。

进行谐波分析和计算最有意义的是特征谐波，如5，7，11，13次等。

当电网接有多个谐波源时，由于各谐波源的同次谐波电流分量的相位不同，其和将小于各分量的算术和。

变压器激磁电流中含有3，5，7等各次谐波分量。

由于变压器的原副边绕组中总有一组为角形接法，为3次谐波提供了通路，故3次谐波电流不流入电网。

但当各相激磁电流不平衡时，可使3次谐波的残余分量(最多可达20)进入电网。

3 谐波传输对于多电压等级的电网，其谐波的特点是谐波电流由低压侧流向高压侧，其大小基本上与高压侧参数无关，可视为恒流源。

谐波电压由高压侧传输到低压侧，可视为恒压源。

在进行谐波分析时，就是根据这个原则构造电网的谐波等效电路。

3.1 电网元件的频率特性在谐波频率范围内，由于涡流和漏磁场作用，电网元件的谐波参数要考虑长线效应，即变压器和导线的等效电阻R随频率的上升而增加，等效电感L随频率的上升而降低。

电缆、导线和电容器的电容C基本不随频率变化而保持恒定。

无功补偿对电力系统电流谐波的抑制电力系统的正常运行离不开稳定的电流和电压。

然而，在电力系统中，电流谐波是一个普遍存在的问题，它会带来一系列的负面影响，如电压畸变、谐波电流过载等。

为了解决这个问题，无功补偿技术应运而生。

本文将探讨无功补偿对电力系统电流谐波的抑制作用，并分析其原理和实际应用。

一、无功补偿的原理无功补偿是通过在电力系统中引入无功功率来平衡系统的功率因数。

它的主要原理是通过并联连接电容器或者电感器来实现，可以使系统的功率因数接近于1，并降低电流的谐波含量。

具体而言，无功补偿通过合理地调节电容器或者电感器的容量或者电感值，使其与电流谐波相消，从而达到抑制电流谐波的目的。

二、无功补偿对电流谐波的抑制效果1. 降低电压谐波由于电流谐波经过电力系统的阻抗，会产生相应的电压谐波。

通过合理地配置无功补偿设备，可以降低电压的谐波水平，从而减小电力负荷以及电力设备所承受的电压畸变，提高供电质量。

2. 减小电流谐波无功补偿设备并联连接在电力系统中，通过与电流谐波相消，可以减小电流的谐波含量。

这将减少电力设备的电流负荷，降低谐波损耗，并延长设备的使用寿命。

3. 提高电力系统的稳定性电力系统中谐波引起的问题不仅仅体现在电压和电流的畸变上，还会对系统的稳定性产生影响。

通过无功补偿，可以有效地提高电力系统的稳定性，减少电力设备的故障率，降低停电风险。

三、无功补偿在实际应用中的案例分析无功补偿技术已经在实际电力系统中得到了广泛应用。

以下是其中的一些案例分析：1. 矿井电力系统中的应用矿井电力系统中存在频繁的起停负荷现象，这会导致电流谐波较大。

通过引入无功补偿设备，可以有效地抑制电流谐波，提高电力设备的运行效率，并减少谐波损耗。

2. 工业电力系统中的应用在工业电力系统中，大量的非线性电力负荷会导致较高的电流谐波。

无功补偿设备可以根据系统的实际情况，合理地调节容量或者电感值，降低电流的谐波含量，提高电力设备的工作效率。

电解铝整流系统的谐波电流与无功功率问题分析作者：王维来源：《科技与创新》2015年第10期摘要：立足于电解制铝的生产实际，从谐波电流和无功功率的角度出发，结合电解制铝实例，对电解铝整流系统的谐波电流和无功功率问题进行了简要分析。

关键词：电解铝；整流系统；谐波电流；无功功率中图分类号：TM714.3 文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2015.10.082在大功率直流电路中，为了保证系统功率的稳定性，通常情况下会选择用电容对线路中的无功现象进行补偿的措施。

但整流装置在运行过程中会产生谐波电流，如果在配置无功补偿装置时选用的参数不科学，则可能会导致供电系统谐振或谐波电流放大的现象。

因此，对电解铝整流系统的谐波电流与无功功率问题的分析具有鲜明的现实意义。

1 电解铝整流系统的特征电解铝是当前获取金属铝的主要方式，是以氧化铝为原料，在冰晶石熔体中进行熔盐电解的化学过程。

其制备过程主要表现出以下4个特征。

1.1 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。

1.2 功率因数较低电解制铝过程对电力的要求较高，电力系统直接供应的电力形式无法满足电解需求，因此，在电解铝系统中，还需要经过调压变压器、整流变压器和大功率元件整流系统，才能进入最终的电解活动。

在这一过程中，系统众多、无功消耗极大，且电解铝系统的功率因数较低。

1.3 供电可靠性要求高电解铝是一个连续的过程，在电解铝活动中对电力供应的稳定性和可靠性有极高的要求，一旦出现电力供应的中断，则会导致电解反应停止，且在恢复供电后的一段时间内电解生产都无法正常进行。

如果停电超过1 h，浸泡在电解溶液中的半成品会发生其他反应，进而影响金属铝的产出率，甚至会对电解槽的内衬造成严重的破坏。

1.4 谐波污染现象较为严重电解铝系统中的大功率元件整流系统在运行过程中会产生大量的谐波，如果无法有效控制谐波的产生和传播，则会对周围的供电网络和通信网络造成消极影响，严重情况下，还会对电解铝系统的运行质量和效率产生影响。

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：李建勇刘泽来源：《名城绘》2019年第03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；谐波抑制由于一些大的用电单位对电网的供电质量造成不同程度的影响，产生大量的各种谐波分量，直接影响电网的供电质量，同时，作为一个电解铝企业，其整流供电的功率因数一旦低于0.9，则直接使设备的输出功率降低，设备的绝缘发热老化，效率降低，另外也给电网增加了负担，降低了电网的输电能力，所以加装滤波补偿装置是电解铝整流供电的一项举措。

一、高次谐波的危害由于电网供电电压并非理想的正弦波，而整流供电二极管的单向导电作用，在正反向电压作用下，其阻值迥然不同，因而整流装置从交流电力系统取的电流也是非正弦波的，这种非正弦交流波形根据系统参数，整流装置相数，接线和运行条件的不同而发生很大畸变，而产生的这些谐波危害极大，主要为：⑴直接危害用电设备的绝缘，降低电气设备的使用寿命。

⑵产生严重的电压波动，使三相不平蘅，容易使电容器击穿。

⑶谐波可以使继电保护发生误动作，造成巨大的经济损失。

⑷谐波所产生的电压闪变，对高精度电子设备产生极大的影响。

⑸谐波对人体也产生较大的危害。

二、无功补偿与高次谐波抑制的现状2.1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。

无功电容补偿及谐波抑制技术【摘要】本文介绍了国内外无功补偿技术现状与无功功率与无功补偿的物理意义，提出影响功率因素的主要因以及配电网无功补偿应注意的问题和常见的无功补偿方法，并结合笔者多年工作经验，针对谐波的危害提出几点防治措施，以供参考。

【关键词】无功补偿；谐波；抑制技术1 国内外无功补偿技术现状在上世纪九十年代初，西方发达国家就已经开始投切电容器的无触点开关的研究与应用，例如富士的SSC系列，比利时沙城电气公司的同类产品。

目前，国外的动态无功补偿装置已经得到了广泛的应用与发展。

而在这一方面，由于我国的研究起步较晚，人们对动态无功补偿的认识仍不成熟，因此还处于相关技术研究的发展阶段。

目前，集中补偿的电容补偿技术是我国电网采用的主要方法，其绝大多数属于静态补偿，是将电磁型交流接触器作为投切开关，然而这一方法受到多方面因素的限制，例如电容承受涌流能力、放电时间及电容器分级、接触器操作频率以及使用寿命等，因此存在诸多问题，需要展开进一步的研究使其得到解决。

具体介绍如下：第一，由于补偿具有等级性与定时性，因此补偿的精确度有待完善，缺乏更随性，一旦负荷变化较快就会限制使用场合；第二，无涌流投入电容器无法实现，针对接触器与电抗器结合的方法，存在损耗较大的问题；第三，电容补偿存在较大的噪音；第四，接触器的线圈属于控制部分的负载，因此在投切时会出现火花干扰的现象，进而导致补偿装置的可靠性与使用寿命受到影响。

2 无功功率与无功补偿的物理意义目前，大部分工业采用的是感性用电负荷构成交流电路。

电力电子技术的发展也促使电容性交流电路在电网中的应用越来越广泛。

具体介绍如下：2.1 电感性交流电路中的能量交换电感元件中的电流与磁场能量成正比，在电流增大的过程中，电感元件会通过电源获取能量，即电能转化为磁能的过程；在电流减小的过程中，电感元件会向电源释放能量，即磁能转化为电能的过程。

2.2 电容性交流电路中的能量交换电容元件上的电压与电厂能量成正比，在电压增大的过程中，电容元件会通过电源获取能量；在电压减小的过程中，电容元件会向电源释放能量。

电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制郭宏芳张传斌梁永平(青海桥头铝电有限公司动力二车间 810100 青海)摘要：节约电能，不但减少了企业的电费开支，降低了企业的生产成本，更为重要的是由于电能能够创造比它本身价值高几十倍的工业产值，特别是在能源紧张的今天，合理的利用能源，降低能耗，提高经济效益，已是我们企业有效发展的一个重要因素，因此要节约能源，必须对电能质量进行提高，而提高电能质量的有效措施即为提高功率因数，加装滤波补偿装置进行有效的无功补偿和消除谐波危害。

关键词：供电整流电能节约功率因数滤波补偿谐波滤波器1.引言：由于一些大的用电单位对电网的供电质量造成不同程度的影响，产生大量的各种谐波分量，直接影响电网的供电质量，同时，作为一个大型的电解铝企业，其整流供电的功率因数一旦低于0.9，则直接使设备的输出功率降低，设备的绝缘发热老化，效率降低，另外也给电网增加了负担，降低了电网的输电能力，所以加装滤波补偿装置是电解铝整流供电刻不容缓的一项举措！2.滤波补偿装置滤波器的工作原理：滤波器是制定一个与所产生谐波的谐波源大小相等，相位相反的谐振电路，使各次谐波很容易的通过的回路，是对不同种类的设备所产生的谐波进行滤除，对无功功率进行补偿的装置。

3.概述：由于电网供电电压并非理想的正弦波，而整流供电二极管的单向导电作用，在正反向电压作用下，其阻值迥然不同，因而整流装置从交流电力系统取的电流也是非正弦波的，这种非正弦交流波形根据系统参数，整流装置相数，接线和运行条件的不同而发生很大畸变，将这些电流按傅立叶级数可分为基波及一系列不同频率和振幅的谐波（一般为12K±1，其中K为自然数1、2、3……，对电网危害最大的为27、29等高次谐波），而产生的这些谐波危害极大，主要为：3.1.直接危害用电设备的绝缘，降低电气设备的使用寿命；3.2.产生严重的电压波动，使三相不平蘅，容易使电容器击穿；3.3.谐波可以使继电保护发生误动作，造成巨大的经济损失；3.4.谐波所产生的电压闪变，对高精度电子设备产生极大的影响；3.5.谐波对人体也产生较大的危害。

供电系统高次谐波的抑制
蒲如兰
【期刊名称】《电力与电工》
【年(卷),期】1997(017)003
【摘要】阐述了供电系统高次谐波产生的原因及其危害,探讨了抑制高次谐波的具体措施.
【总页数】3页(P3-5)
【作者】蒲如兰
【作者单位】福州,350002,福州大学电气工程系
【正文语种】中文
【中图分类】TM7
【相关文献】
1.电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制 [J], 郭宏芳;张传斌;梁永平
2.供电系统的电压波动和电压高次谐波产生原因、危害及抑制 [J], 张钧
3.电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制 [J], 覃国林
4.电解铝整流供电系统中的无功补偿及高次谐波的抑制 [J], 覃国林
5.包神铁路牵引供电系统高次谐波谐振及抑制技术研究 [J], 刘朝晖;李书亚
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电解铝厂谐波治理方案郑州某电解铝厂谐波测试报告和治理方案一.测试对象：1＃变压器低压侧电流1＃变压器高压35kV侧CT、PT处二.测试依据：《电能质量－公用电网谐波》（GB/T14549－93）三.测量设备：FLUKE TOPAS 2000型电能质量分析仪；电能综合测试设备FLUCK 红外测温枪CoolEdit 2.0谐波分析软件四.测试日期：2007年8月23日2007年12月10日五.测试结果：1#变压器1.电能质量超标项目为谐波电流2.变压器380V低压侧谐波电流总畸变率为35.07%左右，主要谐波电流依次为7次、5次、13次、11次，由变压器接线形式和谐波频谱分布情况可判断主要谐波源为电解铝中的12脉动整流设备3.经变压器损耗，变压器35kV高压侧电流总畸变率降为2.9%左右，已低于国标规定的要求4.电解铝系统中电流较为平稳，属于稳定的谐波负荷5.负荷侧电压基本稳定，无较大的闪变及无功变化六.解决方案:1.可通过安装上海利思电气有限公司的并联型电力有源谐波滤波器（APF）解决上述问题2.电力有源谐波滤波器可滤除1000次谐波电流以内的谐波及间谐波，补偿频谱宽。

可解决电解铝负荷上现今的谐波问题；3.电力有源谐波滤波器响应速度在0.2毫秒以内，可即时向电力系统发出补偿电流以补偿谐波分量，达到消除谐波的目的4.鉴于系统中主要谐波源为电解铝负荷，其产生的谐波已影响到系统中其它电气设备，治理谐波时应以电解铝负荷为治理重点5.经测算，如仅需滤除谐波，单台12脉相整流的电解铝负荷约需安装容量为1MVA左右的电力有源谐波滤波器一.电解铝厂供配电概况厂区现有十路35kV进线，其中两路为厂用电，其余八路为电解铝负荷专供电。

远期设计为十路110kV电源进线。

厂区内为电解铝负荷共设八台变压器，分别为1＃变、2＃变至8＃变，每台变压器接线形式相同。

1.电解铝负荷用变压器电解铝负荷用变压器为35/0.4kV的特种设计变压器，为副边有两个线圈的三绕组变压器，接线形式分别相差60度相角。