一、LC濾波回路的工作原理

核心功能：抑制電網(wǎng)中的諧波電流，防止諧波對設(shè)備和電網(wǎng)造成干擾或損壞。

1. 諧波電流的產(chǎn)生與危害

• 電網(wǎng)中的非線性負(fù)載（如變頻器、整流器、電弧爐等）會(huì)產(chǎn)生諧波電流，導(dǎo)致電壓波形畸變、設(shè)備過熱、通信干擾等問題。

2. LC濾波回路的結(jié)構(gòu)與原理

• LC回路在特定諧波頻率下會(huì)發(fā)生諧振，此時(shí)回路的阻抗最小（接近零）。

• 諧波電流會(huì)優(yōu)先通過阻抗最小的LC回路，而非進(jìn)入主電網(wǎng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波的旁路或吸收。

• 對其他頻率的電流（如基波或非目標(biāo)諧波），LC回路的阻抗較大，電流仍通過主電網(wǎng)。

• 結(jié)構(gòu)：由電感（L）和電容（C）串聯(lián)組成，形成LC諧振回路。

• 原理：

3. 濾波類型

• 針對高頻諧波（如13次及以上）設(shè)計(jì)，適應(yīng)性強(qiáng)，但對低頻諧波的濾波效果較弱。

• 針對單一頻率的諧波（如5次、7次）設(shè)計(jì)，濾波效果好，但參數(shù)需精確設(shè)計(jì)。

• 單調(diào)諧濾波器：

• 高通濾波器：

4. 關(guān)鍵點(diǎn)

• LC濾波回路通過諧振分流特定頻率的諧波電流，減少諧波對電網(wǎng)的污染。

• 需根據(jù)系統(tǒng)諧波頻譜選擇合適的電感和電容參數(shù)，避免與系統(tǒng)參數(shù)產(chǎn)生并聯(lián)諧振（導(dǎo)致諧波放大）。

二、無功補(bǔ)償裝置的工作原理

核心功能：提供容性無功功率，補(bǔ)償系統(tǒng)中的感性無功，提升功率因數(shù)，降低線損。

1. 無功功率的產(chǎn)生與影響

• 電網(wǎng)中的感性負(fù)載（如變壓器、電機(jī)等）會(huì)消耗感性無功功率，導(dǎo)致電網(wǎng)的視在功率增加、線損增大、電壓波動(dòng)等問題。

2. 無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)與原理

• 電容器組向電網(wǎng)提供容性無功功率，補(bǔ)償感性負(fù)載消耗的無功功率。

• 通過實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的無功需求，動(dòng)態(tài)調(diào)整電容器組的投入容量，保持功率因數(shù)在較高水平（如0.95以上）。

• 結(jié)構(gòu)：主要由電容器組組成，通過開關(guān)或電力電子器件（如晶閘管）控制電容器的投切。

• 原理：

3. 補(bǔ)償方式

• 通過晶閘管投切電容器（TSC）或靜止無功發(fā)生器（SVG），實(shí)時(shí)跟蹤負(fù)載變化，適用于負(fù)載波動(dòng)大的場景。

• 固定容量的電容器組，通過開關(guān)手動(dòng)投切，適用于負(fù)載穩(wěn)定的場景。

• 靜態(tài)補(bǔ)償：

• 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償：

4. 關(guān)鍵點(diǎn)

• 無功補(bǔ)償裝置通過提供容性無功，減少電網(wǎng)中的無功流動(dòng)，降低線損，提升供電效率。

• 需避免過補(bǔ)償（導(dǎo)致電壓升高）和欠補(bǔ)償（無法有效提升功率因數(shù)），需根據(jù)系統(tǒng)無功需求合理配置電容器容量。

三、LC濾波回路與無功補(bǔ)償裝置的協(xié)同作用

1. 復(fù)合功能

• 在實(shí)際應(yīng)用中，LC濾波回路和無功補(bǔ)償裝置常結(jié)合使用，形成諧波抑制+無功補(bǔ)償的一體化解決方案。

• 例如：單調(diào)諧濾波器既針對特定諧波進(jìn)行濾波，又提供部分容性無功補(bǔ)償。

2. 參數(shù)匹配

• 為避免LC回路與系統(tǒng)參數(shù)產(chǎn)生并聯(lián)諧振，需根據(jù)系統(tǒng)諧波頻譜選擇合適的電抗率（如6%電抗率適用于抑制5次諧波）。

• 無功補(bǔ)償裝置的容量需根據(jù)系統(tǒng)無功需求和濾波回路的無功輸出進(jìn)行匹配。

3. 應(yīng)用場景

• 工業(yè)電力系統(tǒng)：鋼鐵廠、化工廠等重工業(yè)領(lǐng)域，存在大量非線性負(fù)載和諧波源。

• 新能源并網(wǎng)：光伏電站、風(fēng)電場等新能源發(fā)電系統(tǒng)，逆變器產(chǎn)生高頻諧波，需同時(shí)進(jìn)行諧波抑制和無功補(bǔ)償。

• 商業(yè)建筑：商場、醫(yī)院等場所，存在大量非線性負(fù)載，需保護(hù)敏感設(shè)備并降低線損。

四、總結(jié)

1. LC濾波回路：

• 通過LC諧振分流特定頻率的諧波電流，減少諧波對電網(wǎng)的污染。

• 分為單調(diào)諧濾波器（針對單一諧波）和高通濾波器（針對高頻諧波）。

2. 無功補(bǔ)償裝置：

• 通過電容器組提供容性無功，補(bǔ)償感性無功，提升功率因數(shù)，降低線損。

• 分為靜態(tài)補(bǔ)償（固定容量）和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償（實(shí)時(shí)調(diào)整）。

3. 協(xié)同作用：

• LC濾波回路和無功補(bǔ)償裝置常結(jié)合使用，實(shí)現(xiàn)諧波抑制與無功補(bǔ)償?shù)碾p重功能。

• 需根據(jù)系統(tǒng)諧波頻譜和無功需求，合理選擇電抗率和補(bǔ)償容量，避免并聯(lián)諧振。

通過合理配置LC濾波回路和無功補(bǔ)償裝置，可顯著提升電網(wǎng)電能質(zhì)量，是現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的電能質(zhì)量治理手段。