谐波屏蔽电力变压器短路阻抗设计
电力谐波和滤波器的方案设计
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目 录
• 引言 • 电力谐波的产生与影响 • 电力谐波的产生与影响 • 滤波器的种类与原理 • 滤波器的方案设计 • 滤波器的应用与效果 • 结论与展望
01 引言
背景介绍
1 3
电力系统的快速发展
随着电力电子技术的广泛应用，电力系统中的谐波问题日益 突出。
在满足技术要求的前提下，考虑 滤波器的经济成本，选择性价比 高的滤波器。
04
滤波器的方案设计
设计原则与步骤
高效性
确保滤波器能够有效滤除谐波，减少 谐波对电力系统的影响。
稳定性
保证滤波器在各种工况下的稳定运行 ，不受电压、电流或频率波动的影响 。
设计原则与步骤
• 经济性：在满足性能要求的前提下，尽量降低滤波器的成本。
控制策略优化
改进滤波器的控制算法，提高其响应速度和稳定性。
05
滤波器的应用与效果
滤波器的应用场景
工业自动化设备
在工业自动化设备中，由于大量非线性负载的存在，会产生大量的谐波，影响 设备的正常运行。滤波器可以有效地滤除这些谐波，保证设备的稳定运行。
电力系统
在电力系统中，由于各种原因，会产生大量的谐波，影响电能 的质量。滤波器可以滤除这些谐波பைடு நூலகம்提高电能的质量。
THANKS
备的成本。
局限性分析
04
虽然滤波器在谐波抑制方面取得了一定效果， 但仍存在局限性，如设备成本较高、安装难度
较大等。
研究展望
新型滤波器研究
进一步研究新型滤波器技术，提高谐波抑制效 果和设备性能。
智能化控制策略
探索智能化控制策略在滤波器中的应用，实现 自适应调节和远程监控。
电力系统的谐波滤波器设计与优化
电力系统的谐波滤波器设计与优化对于电力系统而言，谐波是一种普遍存在的问题。
谐波是指频率是基波频率的整数倍的电流或电压分量，它们会对电力设备和电网产生一系列不利的影响，如设备运行异常、系统能效降低等。
因此，为了保证电力系统的正常运行和有效利用电能，谐波滤波器的设计和优化变得至关重要。
谐波的源头很多，比如电弧炉、变频器、电子设备等。
这些设备会在电力系统中引入各种不同频率的谐波。
因此，在设计谐波滤波器之前，首先需要对电力系统进行谐波分析，确定谐波源和谐波频率。
谐波分析是确定谐波问题的基本步骤，它可以通过使用谐波分析仪或谐波扫频仪等专用设备来完成。
通过对电网进行频谱分析，可以得到电流和电压的频谱分布，从而识别谐波分量的频率和振幅。
这些数据将为后续的滤波器设计和优化提供重要的依据。
在设计谐波滤波器时，需要考虑多个因素，包括滤波器的类型、谐波频率的选择、滤波器的阻抗特性等。
滤波器的类型通常分为有源滤波器和被动滤波器两种。
有源滤波器采用主动元件（如晶体管、运算放大器等）来抵消谐波分量，具有更好的谐波抑制效果。
被动滤波器则通过电感、电容等被动元件来滤除谐波分量。
在选择谐波频率时，需根据谐波分析得到的结果来进行。
根据谐波分析的数据，可以选择合适的谐波分量进行滤波，因为不同频率的谐波对电力系统的影响程度不同。
常见的谐波频率有5次、7次、11次等，选取频率合适的谐波分量进行滤波，可以有效降低谐波对系统的影响。
另外，滤波器的阻抗特性也是设计过程中需要考虑的因素之一。
滤波器的阻抗特性应与电力系统的阻抗特性匹配，以保证滤波器的稳定性和工作效果。
阻抗匹配不良会导致滤波器无法有效抑制谐波分量，甚至对系统产生反作用。
除了设计谐波滤波器外，对滤波器进行优化也是提高滤波效果的关键。
优化的目标包括减小滤波器的尺寸、提高滤波器的效率以及降低滤波器的成本。
在实际应用中，可以通过合理选择滤波器元件的参数、优化滤波器的结构等方式来实现这些目标。
变压器的抗短路设计
变压器出现温度异常原因是什么？ 变压器在负荷和散热条件、环境温度都不变的情况下，较原来同条件时的温 度高，并有不断升高的趋势，也是变压器温度异常升高，与超极限温度 升高同样是变压器故障象征。 引起温度异常升高的原因有： （1） 变压器匝间、层间、股间短路； （2） 变压器铁芯局部短路； （3） 因漏磁或涡流引起油箱、箱盖等发热； （4） 长期过负荷运行，事故过负荷； （5） 散热条件恶化等。 运行时发现变压器温度异常，应先查明原因后，再采取相应的措施予以排除， 把温度降下来，如果是变压器内部故路仿真.pdf 大型变压器绕组漏磁场与短路特性的研究.pdf 大型变压器抗短路能力校核研究.pdf 变压器抗短路能力现场校核方法的研究.pdf 基于变压器型电抗器的故障限流器研究.pdf 基于系统等值阻抗的变压器抗短路能力核算.pdf 三相变压器后备阻抗保护性能仿真.pdf
变压器的短路故障原因有哪些？ /Bida_Q_qv_id_14735.html 变压器短路造成故障，其原因有： 1、最多见的是单相线圈的线匝之间、层间的短路，一旦短路电流很大时， 线圈在电动力的作用下，严重变形，进一步扩大故障。这种短路故障只 能用差动保护和变压器本身的重瓦斯动作来保护。但超过了一定的时间 变压器发生损坏。 2、变压器由于长期过负荷，绝缘老化，变压器油变质。造成变压器带电部 分对地短路。如果重瓦斯保护不了，强大的电动力使线圈变形，直至烧 毁。 3、变压器外部短路引起变压器的动稳定失衡。也会引起内部短路。 4、变压器内部绝缘有缺陷，造成局部放电逐步加大，热稳定失衡或局部电 击穿，造成带电部分对地短路。 5、还有很多原因，如线匝绝缘在负载激烈变化时（如果线圈绕的不紧）， 在电动力长期作用下，绝缘纸摩擦破损或变压器外部经常有短路，反复 重合闸。造成匝间短路。特别在线匝换位处（俗称剪刀口，包扎不够） 等等很多原因都会使变压器遭受损坏。
变压器短路阻抗偏差范围
变压器短路阻抗偏差范围1.引言1.1 概述概述部分的内容可参考如下：引言部分是本文的开端，它主要对文章的主题进行简要介绍和概述。
本文将探讨变压器短路阻抗偏差范围的问题。
变压器作为电能传输与转换的重要设备，其短路阻抗的准确性和稳定性对电力系统的运行安全和稳定性具有重要影响。
然而，在实际应用中，由于多种因素的影响，变压器的短路阻抗存在一定的偏差，这将对电力系统的运行产生一定的影响。
本篇文章将探讨变压器短路阻抗偏差的原因及其对电力系统的影响，并且将提出变压器短路阻抗偏差的合理范围。
首先，我们将对变压器短路阻抗进行定义和重要性的介绍，以便读者对该概念有一个全面的了解。
然后，我们将详细分析导致变压器短路阻抗偏差的原因，包括设计和制造过程中的误差，以及环境和运行条件的影响。
接着，我们将探讨变压器短路阻抗偏差对电力系统的影响，包括线路过电流和电压稳定性等方面。
最后，我们将提出变压器短路阻抗的合理范围，以及相应的措施和方法来管理和控制短路阻抗偏差。
通过对变压器短路阻抗偏差范围的研究，可以为电力系统的设计、运行和维护提供一定的依据和指导。
同样，对于变压器制造商和电力系统运营商来说，了解变压器短路阻抗偏差的原因和影响，以及如何控制和管理短路阻抗偏差的范围，将对提高变压器的可靠性和安全性具有重要意义。
1.2 文章结构文章结构本文主要包括引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了本文的研究背景和目的。
首先，介绍了变压器短路阻抗是变压器运行中的重要参数之一，它对于电网的稳定运行和变压器的安全性具有重要意义。
然后，说明了本文的结构，即正文部分将详细讨论变压器短路阻抗的定义和重要性，以及其偏差的原因；结论部分将总结变压器短路阻抗偏差的影响，并给出其合理范围。
正文部分分为两个小节，分别是变压器短路阻抗的定义和重要性，以及其偏差的原因。
首先，在第2.1节中，将详细介绍了变压器短路阻抗的定义和其在变压器运行中的重要性。
通过对其定义的解释和功能的说明，读者可以更好地理解变压器短路阻抗的作用和意义。
电力变压器中的谐波抑制
电力变压器中的谐波抑制对电力变压器进行理论分析时, 常常把变压器的电压、电流、磁通、感应电势假定为正弦波来进行分析。
可是二变压器在实阮运行时, ,由于铁芯的励磁电流与主磁通非线性的影响, 使得励磁电流、磁通及感应电势可能出现高次谐波及三次谐波, 给变压器造成很大的危害。
所以有必要对变压器的高次谐波及三次谐波进行理论分析,并掌握其防治方法, 使变压器能够高效可靠地运行。
（1）电力电压器中谐波的产生变压器运行过程中, 电流、电势及磁通均是非完全的正弦量。
例如, 对变压器的铁心线圈来说, 当铁心中的磁通密度较低, 在800Gs以下时, 磁路是不饱合的, 这时的磁化曲线可用直线来表示, 激磁电流便和磁通成正比。
假如磁通波有正弦波形, 则激磁电流波也有正弦波形。
根据磁通波和磁化曲线, 可以求出激磁电流波, 如图1（a）(b)所示。
由图可见,i(t)和（t）同相, 且二者均为正弦波形。
但当磁通密度为800~1300Gs时, 磁化曲线转入弯曲部分；而当磁通密度超过电流便不再和磁通成线性关系。
如磁通波依然保持着正弦波形, 则激磁电流波将出现畸变。
如图2（a）(b)所示。
如对激磁电流波进行谐波分析, 则可发现该波除基波以外还包含有显著钓三次谐波以及其它各奇次谐波, 而以三次谐波为最大。
当最高磁通密度为1400Gs时, 三次谐波的幅值即已超过基波幅值的50%。
由图2(b)可见激电流波i(t)的波形虽受到畸变, 但仍和磁通波(t)中的基波同相。
(a)磁化曲线（b）磁通波和激磁电流波图1当磁路不饱合时的激磁电流波（a）磁化曲线（b）磁通波和激磁电流波由此可见, 为要保持磁通波有正弦波形, 激磁电流中的谐波分量尤其是三次谐波分量是十分必要的, 如果激磁电流中的三次谐波分量不能流通, 则从激磁电流波及磁化曲线可以反过来求得磁通波为一平顶波。
这时磁通波中便将有谐波存在, 从而使绕组中的感应电势也含有谐波分量。
也就是说, 为了保证变压器主磁通及感应电势为正弦波, 抑制其中三次谐波, 就必须创造条件使激磁电流中含谁水量有三次谐波。
电力电子技术中的谐波滤波器设计方法
电力电子技术中的谐波滤波器设计方法谐波滤波器在电力电子技术中扮演着至关重要的角色，它能够有效地减小电力电子设备产生的谐波电流和电压对电力系统的干扰。
本文将介绍几种常见的谐波滤波器设计方法，并探讨它们的优缺点。
1. 无源滤波器无源滤波器是指不需要外部电源供电的滤波器，它主要利用电抗器、电容器和互感器等被动元件来实现谐波滤波的功能。
其中，使用谐振电路的被动滤波器尤为常见。
谐振电路是由电容器和电感器组成的，当其共振频率与谐波频率相等时，能够形成阻抗最大的谐波通路，从而将谐波电流引导到谐振电路中消耗掉。
这种无源滤波器具有结构简单、损耗小的优点，常用于低频谐波滤波。
然而，无源滤波器也有一些缺点。
例如，其谐振频率只能适用于某一个特定的谐波频率，对于其他频率的谐波无法进行有效过滤。
此外，由于谐振电路在共振频率附近存在电流放大的现象，可能引起谐振电路的破坏。
2. 有源滤波器有源滤波器是指需要外部电源供电的滤波器，其核心部件是运算放大器。
有源滤波器通过运算放大器的放大和补偿作用，能够实现高品质的谐波滤波效果。
有源滤波器的一个常见设计方法是使用差分运算放大器来构建谐波滤波器。
差分运算放大器能够将输入信号与参考电压进行差分运算，并输出放大后的差分信号。
通过调整差分运算放大器的增益和截止频率，可以实现对特定谐波频率的滤波。
相较于无源滤波器，有源滤波器的优点在于能够适应不同频率的谐波滤波需求，并且具有较高的滤波精度和稳定性。
但同时，有源滤波器的设计相对较为复杂，需要较高的技术要求。
3. 混合滤波器混合滤波器是将无源滤波器和有源滤波器相结合的一种设计方法。
它既能充分利用无源滤波器的简单结构和低损耗特点，又能借助有源滤波器的高品质滤波效果，从而实现更为全面和灵活的谐波滤波功能。
混合滤波器的设计思路是使用无源滤波器对高频谐波进行初步过滤，然后再通过有源滤波器对低频谐波进行进一步补偿和控制。
这样的设计方法能够同时解决高频和低频谐波的滤波问题，有效减小谐波对电力系统的干扰。
电力变压器设计手册5阻抗计算
设计手册油浸电力变压器阻抗计算目 录1概述第1页漏磁通及漏抗电势 第1页短路阻抗 第1页短路阻抗允许偏差第2页2电抗分量计算第2页电抗计算公式中的符号代表意义 第2页双绕组变压器电抗计算 第5页双绕组有载变压器电抗计算 第6页双绕组变压器 (高－低－高) 电抗计算 第7页 双绕组变压器(高－低－高)电抗计算方法之一 第7页 双绕组变压器(高－低－高)电抗计算方法之二 第8页双绕组变压器 ( 高－低－高－低 ) 电抗计算 第9页三绕组变压器电抗计算 第10页三绕组自耦变压器电抗计算 第11页双绕组变压器 ( 低压Z 形联结) 电抗计算 第12页分裂变压器电抗计算 第13页 单相分裂变压器电抗计算 第13页 三相径向分裂变压器电抗计算 第14页 三相轴向分裂变压器电抗计算第15页单相旁轭有载调压自耦变压器（低压励磁）电抗计算 第16页3电阻分量计算 第17页4短路阻抗计算 第17页共 页 第 页01 01 油 浸 电 力 变 压 器 阻 抗 计 算1 概述漏磁通及漏抗电势在变压器中 , 凡没有全部链着所有绕组及所有 匝数的磁通称为漏磁通。
在双绕组变压器中, 如果 其中一绕组内有电流流过, 并产生磁势, 而与其相 平衡的另一绕组内也会产生电流和磁势, 从而产生 漏磁通。
并在两个绕组中分别感应出漏抗电势。
双绕组变压器一相的漏磁分布如图所示。
根据电磁感应定律, 绕组的漏抗电势正比于该 绕组的漏磁链。
因此, 绕组的漏抗电势也正比于漏 磁通, 即正比于产生它的磁势 (安匝) , 反比于磁路 的磁阻。
故它取决于绕组的电流和匝数, 同时也取 决于绕组的几何尺寸。
漏磁通在绕组所占据空间里流动的方向是与绕组轴向方向平行的, 常称为纵向漏磁通。
相应的纵向漏磁通所产生的漏抗电势, 称为纵向漏抗电势。
由于变压器的一次、二次绕组的磁势(安匝)总是平衡的, 但由于绝缘结构及调压线段等缘故, 从而沿绕组整个高度上一次、二次绕组的安匝数并不完全处于平衡状态, 即在一些区域里, 一次、二次绕组的安匝数不相等, 各等效绕组的有效安匝数等于各区域内一次、二次绕组的安匝数之差。
电力系统中的谐波滤波器设计与优化
电力系统中的谐波滤波器设计与优化谐波滤波器是电力系统中应对谐波问题的重要装置，它能有效地降低谐波电流和电压，保护系统设备和提高电网质量。
本文将介绍谐波滤波器的基本原理、设计方法以及优化策略，帮助读者更好地了解和应用谐波滤波器。
一、谐波滤波器的基本原理谐波是电力系统中的一种电量波动，其频率为基波频率的整数倍。
谐波电流和电压会引起电网中的电压失真、电流过载以及系统设备的故障，因此需要采取措施进行谐波滤波。
谐波滤波器可以根据谐波的特点，采用滤波器电路将谐波成分过滤掉，以减少谐波对电力系统的影响。
谐波滤波器的基本原理是利用滤波电路对谐波进行滤波，滤除谐波电压和谐波电流。
常见的谐波滤波器类型包括无源滤波器、有源滤波器和混合滤波器。
无源滤波器主要采用谐振电路对谐波进行滤波，而有源滤波器则通过放大器等主动元件对谐波进行补偿。
二、谐波滤波器的设计方法谐波滤波器的设计需要考虑谐波的频率范围、功率因数、电网拓扑结构以及系统负荷等因素。
下面介绍谐波滤波器设计的一般步骤：1. 收集谐波数据：通过谐波分析仪等设备收集电力系统中的谐波数据，包括谐波电流和电压的频率及幅值信息。
2. 确定谐波滤波器类型：根据谐波数据，确定采用哪种类型的谐波滤波器，如无源滤波器、有源滤波器或混合滤波器。
3. 设计滤波器参数：根据电力系统的谐波特性和滤波器类型，确定滤波器的参数，包括谐振频率、阻抗特性和通带范围等。
4. 选取滤波器元件：根据滤波器参数，选择合适的滤波器元件，如电容、电感、谐振电路等。
5. 优化滤波器性能：进行滤波器性能的优化，包括调整滤波器参数、增加滤波器级数以及优化元件布局等。
三、谐波滤波器的优化策略谐波滤波器的性能优化是设计过程中非常重要的一环，它关系到滤波器的效果和经济性。
以下是几种常用的谐波滤波器优化策略：1. 调整滤波器参数：根据谐波波形和频率的特点，调整滤波器的参数，如增加谐振频率范围、调整通带范围以及优化阻抗特性等，以提高滤波器的性能。
电力系统中的谐波滤波器设计与优化方法
电力系统中的谐波滤波器设计与优化方法1. 引言电力系统中的谐波问题一直是一个困扰工程师和研究者的难题。
谐波由于其非线性特性，在电力系统中会导致电压波形失真、设备损坏甚至系统故障。
为了解决这个问题，人们设计了谐波滤波器，用于过滤掉电力系统中的谐波成分。
本文将深入探讨电力系统中的谐波滤波器设计与优化方法。
2. 谐波滤波器的分类谐波滤波器根据其工作原理和拓扑结构的不同，可以分为主动滤波器和被动滤波器。
主动滤波器采用电子器件，通过产生与谐波相反的电流或电压来消除谐波。
被动滤波器则采用电感、电容等元件，通过串联或并联方式来实现谐波抑制。
3. 谐波滤波器的设计原理谐波滤波器的设计原理主要基于谐波的特性和传输线的频率响应。
在实际设计中，需要对谐波频率进行分析和测量，确定主要的谐波成分。
然后，根据谐波频率和幅度的要求，选择合适的滤波器类型和参数。
4. 被动滤波器的设计方法被动滤波器主要包括电容滤波器、电感滤波器和电阻滤波器。
在设计电容滤波器时，需要根据谐波频率计算所需的电容值，并选择符合要求的电容器。
而电感滤波器则需要根据谐波频率和电感的关系，选择合适的电感元件。
电阻滤波器则通过串联电阻实现抑制谐波的效果。
5. 主动滤波器的设计方法主动滤波器通常采用运算放大器、开关电容器等电子元件。
在设计主动滤波器时，需要根据谐波频率和幅度的要求，选择合适的滤波器类型和元件参数。
此外，还需要考虑功耗、成本和可调节性等因素。
近年来，随着电子技术的发展，数字滤波器也成为了主动滤波器设计的一种重要方法。
6. 谐波滤波器的优化方法谐波滤波器的优化方法包括参数优化、结构优化和控制优化等方面。
参数优化主要通过不同的参数配置，来实现谐波滤波器的最佳性能。
结构优化则是改变滤波器的拓扑结构，以提高谐波抑制的效果。
控制优化则是通过控制算法，实现滤波器的自适应调节和优化。
7. 谐波滤波器的应用与挑战谐波滤波器广泛应用于电力系统中，特别是现代电力设备和电子设备中。
变压器短路阻抗标准
变压器短路阻抗标准
变压器短路阻抗是指在额定频率下，变压器的短路电流与短路电压之比。
它是变压器的重要参数之一，对于变压器的设计、运行和保护都具有重要的意义。
短路阻抗标准的确定对于变压器的性能和安全具有重要的影响。
首先，短路阻抗标准的确定需要考虑变压器的额定容量和额定电压等参数。
在确定短路阻抗标准时，需要根据变压器的额定容量和额定电压，结合国家标准和行业规范，进行合理的选择和确定。
短路阻抗标准的确定应该能够满足变压器在额定工况下的正常运行和保护要求。
其次，短路阻抗标准的确定还需要考虑变压器的类型和使用环境。
不同类型的变压器，在短路阻抗标准的确定上可能会有所不同。
例如，干式变压器和油浸式变压器在短路阻抗标准上可能会有所区别。
同时，变压器所处的使用环境，如海拔高度、温度、湿度等因素也会对短路阻抗标准的确定产生影响。
另外，短路阻抗标准的确定还需要考虑变压器的运行可靠性和经济性。
合理的短路阻抗标准能够保证变压器在短路故障时能够及时有效地限制短路电流，减小故障损失，保护变压器和电力系统的安全稳定运行。
同时，合理的短路阻抗标准还能够减小变压器的短路电压降，提高变压器的运行效率，降低电力系统的运行成本。
总的来说，确定变压器短路阻抗标准是一个综合考虑各种因素的过程，需要充分考虑变压器的参数特性、使用环境和运行要求等因素。
合理的短路阻抗标准能够保证变压器的安全稳定运行，提高电力系统的可靠性和经济性。
因此，在变压器设计、选型和运行中，短路阻抗标准的确定具有重要的意义，需要引起足够的重视和注意。
13变压器短路阻抗
变压器的短路阻抗（阻抗电压）一、变压器的短路阻抗概述当负载的功率因数一定时，变压器的电压调整率与短路阻抗基本成正比，变压器的无功损耗与短胳组抗为无功分量成正限短路阻抗大的变压器，电压调整率也大，因此短路阻抗小较为适宜口然而，短路电流倍数与短路阻抗成反比，短路阻抗越小，则短路电流倍数越大，电利听受的影响大,系统中开关开新的短路电流也大口对变压器则是卜当变压器短路时，绕组会遭受巨大的电.力，井产生更高的短路温开,为了限制短路电流，则希望莪大的短路阻抗''然而‘对心式变压器而言，当取较大的短路阻抗时，就要博加绕组的曲数，即增加了导线重量，或者增大漏磁面积和降低绕组的电坑高度，从而增加了铁心的重量口由此可见，高阻抗度压器，要相应增加制造成本,，随着知路阻抗的增大，负载损耗乜会相应增大口所以，选择短路阻抗要考虑电动力和制堂成本，厨者兼顾口克式变压器因为绕组的娜可以分成数个安匝组，阻抗可在较大的范围内变化，不致引起变玉器成本的过大变化口二、阻抗电压变压器的额定容量与其对应的阻抗电压在、和等有相关的要求，是一个强制性标准。
变压器厂家在变压器出厂时测得的阻抗电压值均在国标容许的偏差内。
阻抗2电压的物理意义及测量阻2抗.电变压的物理意义阻抗电压是将变压器的二次绕组短路，使一次绕组电压慢慢加大，当二次绕组的短路电流达到额定电流时，一次绕组所施加的电压（短路电压）与额定电压的比值百分数。
阻抗电压是涉及到变压器成本、效率和运行的重要经济指标和对变压器进行状态诊断的主要参数依据之一。
同容量的变压器，阻抗电压小的成本低，效率高，价格便宜，另外运行时的压降及电压变动率也小，电压质量容易得到控制和保证，因此从电网的运行角度考虑，希望阻抗电压小一些好。
但从变压器限制短路电流条件考虑，则希望阻抗电压大一些好，以免电气设备（如断路器、隔离开关、电缆等）在运行中经受不住短路电流的作用而损坏。
不同容量的变压器对应的阻抗电压值国标是有相关规定的，而对于大容量的变压器和变电站的变压器不在本文探讨的范围内。
谐波抑制设计技术
THD
PWHD
66
14
11
10
8
16
25
120
16
12
11
8
18
29
175
20
14
12
8
25
33
25030Βιβλιοθήκη 18138
35
39
350
40
25
15
10
48
46
450
50
35
20
15
58
51
600
60
40
25
18
70
57
注：① 12次及12次以下的偶次谐波的相对值不应 > 12次以上的偶次谐波如同奇次谐波，计入THD和PWHD中考虑。 ② 不同于表中的Rsce值相对应的各谐波电流限值允许用线性插入法求出。 ③ In—第n次谐波电流，II—基波电流，PWHD —部分加权谐波畸变率。
谐波次数n
谐波电压兼容水平(%)
非公用和工厂供电系统
Ⅰ类
Ⅱ类
Ⅲ类
非3倍奇次谐波
5
3
6
8
7
3
5
7
11
3
3.5
5
13
3
3
4.5谐波次数
17≤n≤49
2
2
4
2.27×17/n-0.27
2.27×17/n-0.27
4.5×17/n-0.5
3倍奇次谐波
3
3
5
6
9
1.5
1.5
2.5
15
0.3
0.4
2
21
0.2
0.3
基于谐波分析的牵引变压器绕组短路电抗监测方法
计算短路电抗 。但 由于变压器很少在空载时运行 ， 因此该方 法不 能完全 实现 在线监 测 ，为此文 献 ＥＪ ３
提 出 了在 不 同负载下 进行 ２次测 量 的方 法 ，起 到 了
较好 的效果 ，但牵引负荷波动大 ，变化剧烈ｔ ，２
次测 量 的外 部条 件差别 较 大 ，影 响测量 结果 的准确
度。
谐波 频 率下 ，单 相 变压 器 模 型 可 参考 文献 ， ，ｊ 分 别 为变压 器原 边 和次 ｚ
边 的次 谐 波 的 电 压 矢 量 和 电 流 矢 量 ；Ｒ ，Ｒｚ，
Ｘ ，Ｘ２ 分别 为 ｈ次谐波 频率 下原边 和次边 的电阻
基 于 以上分 析 ，针对 牵 引供 电系统 中奇 次谐 波 丰富 的特点 ［ ］ ６ ，提 出基 于 谐 波分 析 的短 路 电抗 监
，
（ ２ ＋ Ｘ １） Ｒ１ ＾ ２
１ ＾
』ｌ ｈ
（） １
式 （）称谐波 电压 电流关系平衡方程。为求 １ ｘ 和 ｘｚ 需要联立 ２个不同次谐波 的电压 电流关 系平衡方程 ，取谐波次数 为 和 咒时，其关 系式
为
参考文 献 Ｅｉ 中的图 １ ｌ 。为获得谐波 ，还需要专 门的谐 波分 析仪 。
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文章编号 ：１０— ６２ （０ ７ ６０８ —４ ０ １４ ３ ２ ０ ）０—０ ００
电力系统谐波滤波器设计与优化
电力系统谐波滤波器设计与优化引言电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施，但是随着电子设备的普及和高功率工业设备的增加，电力系统中的谐波问题也越来越突出。
谐波对电力系统的稳定性和效能产生严重的影响，因此谐波滤波器的设计和优化变得至关重要。
本文将探讨电力系统谐波滤波器的设计原理和优化方法。
第一部分：谐波滤波器的基本原理1.1 谐波的定义和分类谐波是指频率是原有电源频率的整数倍的电信号。
在电力系统中，常见的谐波类型有整数和非整数次谐波，如基波、三次谐波、五次谐波等。
谐波会导致电流和电压的畸变，并产生额外的功率损耗，严重时还会引发设备的故障和烧坏。
1.2 谐波滤波器的作用和原理谐波滤波器是一种用于减少电力系统中谐波电流和电压的滤波装置。
其基本原理是通过选择性地传递和抑制不同频率的谐波，将谐波电流和电压的幅值限制在可接受范围之内。
常见的谐波滤波器有被动滤波器和主动滤波器两种。
1.3 谐波滤波器的设计要素谐波滤波器的设计需要考虑多个要素，包括系统的谐波特性、滤波器的带通和阻带特性、滤波器的衰减特性等。
设计者需要根据具体的系统需求和谐波特性来确定滤波器的参数和结构。
第二部分：谐波滤波器设计方法2.1 谐波滤波器的参数计算谐波滤波器的参数计算是设计过程中的重要一步。
根据电力系统的谐波特性和滤波器的要求，可以使用数学模型和滤波器的特性方程来计算出合理的参数值。
2.2 谐波滤波器的结构设计谐波滤波器的结构设计决定了其滤波性能和适应性。
常见的滤波器结构包括LC滤波器、RL滤波器、RC滤波器和LCL滤波器等。
设计者需要综合考虑滤波器的频率响应、损耗、尺寸和成本等因素来选择合适的结构。
2.3 谐波滤波器的优化方法谐波滤波器的优化是为了提高滤波效果、减小滤波器的体积和成本。
常见的优化方法包括遗传算法、粒子群算法和模拟退火算法等。
通过优化算法可以得到最佳的滤波器参数和结构，提高电力系统的谐波抑制效果。
第三部分：谐波滤波器的性能评估与应用3.1 谐波滤波器的性能评估方法谐波滤波器的性能评估是设计工作的重要一环。
电力系统谐波的危害性及抑制策略
增加线路的电感
通过增加线路的电感，可以有效地抑制谐波的传播。
增加线路的电容
通过增加线路的电容，可以吸收部分谐波能量，减少谐波对电力系 统的影响。
电力用户抑制策略
选用低谐波畸变的设备
如选用低谐波畸变的LED灯等节能设备，可以减少谐波的产生。
变压器抑制策略
01
选用Dyn11接线组别的变压器
这种接线方式可以减小三次谐波的流通，从而降低谐波对电力系统的影
响。
02
选用三相五柱式变压器
这种变压器能够有效地抑制三次谐波，提高变压器的效率。
03
合理选择变压器的额定容量
根据实际需要选择合适的额定容量，以避免因过载而产生谐波。
电力线路抑制策略
选用合适的线路参数
影响控制保护系统
谐波会干扰电力设备的控 制保护系统，影响设备的 正常运行。
对电力线路的危害
增加线路损耗
谐波电流在电力线路中流 动，会增加线路的电能损 耗。
干扰通信
谐波会对邻近的通信线路 产生干扰，影响通信质量 。
产生振动噪声
谐波还会导致电力线路产 生振动和噪声，影响线路 的安全运行。
对电力用户的危害
故。
保护装置误动作
03
谐波可能干扰保护装置的正常工作，导致误动作，影响电力系
统的安全运行。
02
电力系统谐波的危害性
Chapter
对电力设备的危害
01
02
03
加速设备老化
谐波电流流过电力设备时 ，会增加设备的发热量， 加速设备老化，缩短使用 寿命。
损坏设备
高次谐波对电力设备的安 全运行产生威胁，严重时 甚至导致设备损坏。
变压器短路阻抗计算
变压器短路阻抗计算变压器的短路阻抗是指在变压器的两个绕组之间发生短路时，从主绕组一侧加入单位电压，通过主绕组、铁芯和副绕组后，在副绕组另一侧得到的电流。
短路阻抗的计算对于变压器的正常运行和故障诊断都具有重要意义。
变压器的短路阻抗可分为两种类型：正序短路阻抗和零序短路阻抗。
正序短路阻抗是指在正序短路条件下变压器的阻抗，即主绕组和副绕组两侧电流相位一致；而零序短路阻抗是指在零序短路条件下变压器的阻抗，即主绕组和副绕组两侧电流相位相反（180度相位差）。
计算变压器的短路阻抗需要以下几个步骤：1.确定变压器的额定参数：包括额定容量、额定电压、短路电压等。
2.确定变压器的等效电路模型：常用的等效电路模型有皮安高斯法和标准法。
3.确定变压器的等效电路参数：包括主绕组和副绕组的电阻和电抗。
4.根据等效电路参数计算短路阻抗：可以根据变压器的等效电路模型，使用等效电路参数计算方法得到短路阻抗的数值。
在计算正序短路阻抗时，可以使用以下公式进行计算：Z = (V_sc / I_sc) * (1 - cos(θ_sc))其中，Z为短路阻抗，V_sc为短路电压，I_sc为短路电流，θ_sc为短路电流相位角。
对于三相变压器来说，短路阻抗通常是以百分比的形式表示的。
可以通过以下公式将短路阻抗从欧姆表示转化为百分比表示：Z_%=(Z/V_n)*100其中，Z_%为短路阻抗的百分比，Z为短路阻抗的欧姆值，V_n为变压器的额定电压。
在计算零序短路阻抗时，可以使用以下公式进行计算：Z_0 = (V_sc0 / I_sc0) * (1 - cos(θ_sc0))其中，Z_0为零序短路阻抗，V_sc0为零序短路电压，I_sc0为零序短路电流，θ_sc0为零序短路电流相位角。
计算变压器的短路阻抗需要准确的变压器参数和等效电路模型。
通常情况下，变压器制造商会提供变压器的参数和模型。
在实际应用中，可以使用专业的电力系统软件进行计算，以得到更准确的结果。
变压器保护整定中的短路保护设计
变压器保护整定中的短路保护设计变压器是电力系统中不可或缺的设备，用于将高电压变换为合适的低电压，从而供给用户所需的电能。
在变压器的运行过程中，短路是一种常见的故障形式，如果不加以保护和处理，短路故障可能会导致严重的设备损坏甚至人身安全隐患。
因此，合理设计变压器保护整定中的短路保护措施至关重要。
一、短路保护的背景变压器在运行时，由于外界环境的影响或设备自身原因，可能会发生短路现象。
短路是指电流在电路中由于绕过负载或者通过导体间的较低电阻路径，使得电流超出安全运行范围的情况。
变压器的短路故障不仅会对设备本身造成损伤，还可能导致电网故障扩大及其他设备的短路故障。
因此，合理的短路保护设计是确保电力系统正常运行的重要一环。
二、短路保护的设计原则1. 灵敏性：短路保护必须对短路故障具有高度敏感性，能够在故障发生的瞬间迅速作出反应，以防止故障的进一步扩大。
2. 可靠性：短路保护必须具备良好的可靠性，能够在故障发生时准确执行保护动作，且不受外界干扰影响。
3. 快速性：短路保护必须具备快速动作能力，能够在短时间内对短路故障进行有效隔离，避免电能的进一步损失。
4. 灵活性：短路保护设计应具备一定的灵活性，能够适应不同变压器的特性参数和运行要求。
5. 经济性：短路保护设计应在满足保护要求的前提下，尽量减少投资成本，并确保后续运行和维护成本的可控性。
三、常用的短路保护方式1. 电流保护：电流保护是最常用的短路保护方式之一，通过监测变压器的电流变化，一旦电流超过设定的阈值，保护装置将迅速作出动作，实现短路隔离。
常用的电流保护装置包括过流保护和差动保护等。
2. 电压保护：电压保护主要用于监测变压器绕组的电压变化情况。
当绕组电压异常时，电压保护装置将发出信号，触发保护动作，有效隔离短路故障。
3. 温度保护：温度保护是一种常见的变压器保护手段，通过监测变压器的温度变化情况，一旦温度超过设定值，保护装置将作出相应动作，避免因过热引起的短路故障。
电力系统谐波分析与滤波器设计
电力系统谐波分析与滤波器设计谐波是电力系统中常见的问题，它们由非线性负载设备引起，如电子设备、电弧炉和变频器等。
谐波对电力系统的稳定运行和设备的正常运行产生了负面影响，因此需要进行谐波分析和滤波器设计来解决这个问题。
首先，对电力系统进行谐波分析是必要的。
谐波分析是指对电网中丰富的谐波进行检测和分析，以了解谐波的来源、频率特性和各个谐波分量的幅值。
谐波分析的结果对正确设计和安装滤波器至关重要。
谐波分析可以通过将谐波仪器连接到电网中进行在线监测来进行。
通过这种方式，可以获得谐波的幅度谱和频谱分析，有助于确定谐波特征。
接下来是滤波器的设计。
滤波器的作用是通过滤除谐波分量，降低谐波的幅度，从而减少谐波对电力系统的影响。
设计滤波器需要考虑如下几个方面：1. 确定滤波器的类型：根据电力系统的具体需求，可以选择有源或无源滤波器。
有源滤波器以电子元器件为基础，可以主动控制谐波的消除效果。
无源滤波器则利用被动元件，如电感和电容等，降低谐波的幅度。
2. 确定滤波器的带宽：带宽是滤波器设计中的重要参数，它决定了滤波器对谐波的抑制效果。
带宽的选择需要综合考虑谐波的频率范围和电力系统的要求，以确保滤波器能够有效地滤除谐波信号。
3. 选择合适的滤波器拓扑结构：滤波器有多种拓扑结构可供选择，如LC滤波器、LCL滤波器和LCR滤波器等。
根据谐波分析结果，可以选择适合的滤波器拓扑结构，并进行进一步的参数设计。
4. 优化滤波器的参数：滤波器参数的优化是设计过程中的关键环节。
通过调整滤波器的电感、电容和阻抗等参数，可以提高滤波器的抑制效果，使其更好地适应谐波信号的特点。
设计完成后，滤波器需要进行模拟仿真和实验验证。
模拟仿真可以通过计算机软件进行，以验证滤波器设计的准确性和性能。
实验验证则需要在实际电力系统中进行，通过对电流和电压的实际测量，来验证滤波器的抑制效果。
总结起来，电力系统谐波分析与滤波器设计是解决谐波问题的重要手段。
通过谐波分析可以了解谐波特征，进而设计出合适的滤波器。
《2024年配电网系统背景谐波抑制方案研究》范文
《配电网系统背景谐波抑制方案研究》篇一一、引言随着电力电子技术的快速发展和广泛应用，非线性负荷在配电网中的比重逐渐增加，导致谐波问题日益严重。
谐波不仅会影响电力设备的正常运行，还会对电网的供电质量和稳定性造成严重影响。
因此，研究配电网系统背景下的谐波抑制方案，对于保障电力系统的安全、稳定、经济运行具有重要意义。
二、配电网系统背景谐波问题概述配电网系统中的谐波主要来源于电力电子设备、整流设备、变频设备等非线性负荷。
这些设备在工作过程中会产生谐波电流和谐波电压，导致电网电压波形畸变，影响电力设备的正常运行。
谐波问题不仅会降低供电质量，还会增加电力设备的能耗和故障率，对电网的稳定性和安全性造成威胁。
三、谐波抑制方案研究针对配电网系统背景下的谐波问题，本文提出以下抑制方案：1. 优化设备选型和配置在配电网规划和设计阶段，应优先选用低谐波污染的设备，如采用PWM控制技术的整流设备和变频设备等。
同时，合理配置设备，避免同一电网中大量非线性负荷的集中接入，以降低谐波源的总体影响。
2. 安装谐波滤波装置在配电网中安装谐波滤波装置是抑制谐波的有效手段。
根据实际需要，可选择有源滤波器或无源滤波器。
有源滤波器能够实时监测电网中的谐波成分，并通过高速开关控制产生相反的谐波电流进行抵消；无源滤波器则通过调谐特定频率的谐波，使其在电路中形成旁路，从而减少谐波对电网的影响。
3. 实施电能质量监测与评估建立完善的电能质量监测与评估体系，实时监测配电网中的电压、电流波形及谐波含量等指标。
通过数据分析，了解谐波的分布和变化规律，为制定合理的谐波抑制方案提供依据。
同时，定期对配电网进行电能质量评估，及时发现和解决潜在的谐波问题。
4. 加强电网管理与维护加强配电网的管理与维护工作，定期对电力设备进行检修和维护，确保设备处于良好运行状态。
同时，加强用户侧管理，引导用户合理使用电力设备，降低非线性负荷对电网的影响。
四、结论本文针对配电网系统背景下的谐波问题进行了深入研究，提出了优化设备选型和配置、安装谐波滤波装置、实施电能质量监测与评估以及加强电网管理与维护等抑制方案。
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HUNAN UNIVERSITY 毕业设计论文题目谐波屏蔽电力变压器短路阻抗设计学生姓名袁歆学生学号20090710128专业班级电气工程及其自动化0901班学院名称电气与信息工程学院指导老师罗隆福学院院长王耀南2013年5月25日谐波屏蔽电力变压器短路阻抗设计摘要论文课题源自于湖南省电力公司220kV冷江西变电工程180MV A三相四绕组谐波屏蔽电力变压器的实际科研项目，主要任务是研究感应滤波技术在电力变压器中的应用，设计出可在实际电力系统中使用的谐波屏蔽电力变压器。
论文简要介绍了目前电力系统中谐波的产生和主要治理手段以及感应滤波技术的原理与意义，阐述了在电力变压器中应用感应滤波技术的必要性及可行性。
论文重点介绍了变压器短路阻抗的计算方法，给出了磁路法、能量法和利用Ansoft进行有限元分析计算的方法，着重分析了利用Ansoft软件对谐波屏蔽电力变压器短路阻抗设计方法并给出最终的分析计算结果。
最后，对利用磁路法，能量法的阻抗计算结果进行了比较总结，表明了有限元法的正确性。
关键词：谐波屏蔽，电力变压器，短路阻抗，有限元法Short-circuit impedance calculation of the harmonicisolation power transformerAbstractThe task of this paper comes from the research of 220kV Leng jiang xi substation project ,which harmonic isolation power transformer is 180MV A and now is studied by Hunan Electric Power Company. The main task of this paper is studying the application of induction filter on power transformer and designing power transformer which can be used in Practical application .This paper briefly illustrates the harmonic generation and the main instruments of governance in electric power systems, showing the principle of the inductive filtering technology and the necessity of the harmonic isolation power transformer filter.The method of short-circuit impedance calculation is talked about in this paper. This paper also includes circuit method , energy method and FEM to calculate the short-circuit impedance. Focus on analysis of the short-circuit impedance calculation by using Ansoft, comparing with circuit method , energy method in the end.The results by different ways are nearly the same ,which can ensure the correctness of the result by FEM.Keywords: harmonic isolation; power transformer; short circuit impedance; finite element method目录第一章绪论 (1)1.1 谐波屏蔽电力变压器项目简介 (1)1.2 电网谐波的产生 (1)1.3 电网谐波的主要危害 (1)1.4 谐波的治理 (2)1.5 有源电力滤波器与传统无源电力滤波器的比较 (2)1.6 感应滤波技术 (3)1.7 该项目使用感应滤波技术的必要性 (3)1.8 论文研究主要贡献 (4)第二章谐波屏蔽电力变压器设计 (5)2.1 常规变压器的设计要求及参数 (5)2.1.1 环境条件参数 (5)2.1.2 系统条件 (5)2.1.3 技术参数和性能要求 (6)2.2 谐波屏蔽变压器设计主要技术难点 (7)2.2.1 阻抗设计难点 (7)2.2.2 短路校核难点 (8)2.3 设计方法及步骤 (8)2.3.1 谐波屏蔽电力变压器设计步骤 (8)2.3.2 铁心直径的估算及铁心截面 (9)2.4 谐波屏蔽电力变压器外形结构及尺寸 (11)2.5 谐波屏蔽电力变压器阻抗计算 (11)2.5.1 磁路法 (11)2.5.2 能量法 (14)第三章利用Ansoft进行变压器短路电抗的有限元设计 (17)3.1 利用Ansoft进行有限元设计 (17)3.1.1 有限元方法 (17)3.1.2 Ansoft 软件介绍 (17)3.2 Ansoft进行谐波屏蔽电力变压器阻抗设计 (17)3.2.1 Ansoft Maxwell 3D模型的绘制 (17)3.2.2 模型材料的添加 (18)3.2.3 边界条件的设置 (20)3.2.4 激励源的设置 (21)3.2.5 剖分设置 (21)3.2.6 求解器的设置 (22)第四章利用Ansoft进行有限元分析计算结果 (22)4.1 谐波屏蔽电力变压器绕组间漏磁能量原始计算数据 (23)4.2 结果汇总分析 (25)4.2.1 变压器基本参数 (25)4.2.2 变压器电抗基准值的计算 (25)4.2.3 电感及短路电抗的计算 (25)4.2.4 谐波屏蔽电力变压器计算结果汇总 (26)4.2.5 设计误差及结果分析 (26)4.2.6 与磁路法计算结果的对比分析 (27)结论 (28)致谢 (29)参考文献 (30)第一章绪论1.1 谐波屏蔽电力变压器项目简介该项目是感应滤波技术在大型电力变压器中的实际应用，该变压器为湖南省电力公司即将设在湖南省娄底市冷江西220kV变电站180MV A三相四绕组电力变压器，设计出的变压器每相将具有低压35kV、谐波屏蔽35kV、中压110kV、高压220kV四个绕组，谐波屏蔽绕组将能一次性阻止35kV及110kV侧的谐波流向220kV侧电网，从而保证电网的电能质量在要求范围。
该项目的设计主要包括谐波屏蔽电力变压器的设计、滤波器的设计、和变压器的短路计算分析。
1.2 电网谐波的产生很早以前，人们发现在向某类变流器两端加标准正弦波的电压时，产生的电流并非像在电阻、电感、电容两端加正弦电压时呈现的标准正弦波形。
之后，应用傅里叶分解将这种不标准的波形分解为若干正弦波的叠加，把分解出的波形分为基波和谐波，和所加电压频率一致的波形叫做基波，其余的的叫做谐波。
目前，电力电子器件及其技术的大规模应用、变流器的使用、非线性负荷的不断增多，不可避免地使电网中谐波污染的现象越来越严重。
电力系统中某些设备的非线性特性，使得各种类型的高次谐波窜入电网，对回路中的各类用电设备十分不利，铜耗铁损随之加大，噪声问题、震动问题也不断凸显。
随着时间推移，有效消除谐波带来的影响引发了人们持续关注。
目前电网的谐波主要来源于以下几方面：1.变压器、电抗器铁心的磁饱和特性。
2.可控硅整流电源、变频器、大容量电力晶闸管可控开关等由电力电子原件组成的设备。
3.发电机制造工艺引起的电源质量不高，使分布在电枢表面的磁感应强度不是标准的正弦波，感应电动势也就不是标准的正弦电动势。
4.有强烈电弧产生的设备：例如炼钢感应电弧炉、电焊机、气体放电灯，由于可使电流出现大幅脉冲导致波形畸变。
5.一些生活中常用低压非线性电气设备产生谐波：微波炉、变频冰箱、空调、图像显示设备、电子设备充电器等。
1.3 电网谐波的主要危害谐波对电力系统的危害有如下几个方面。
电网中谐波的存在，线路中设备附加损耗的大大增加使其发热严重，设备利用效率大打折扣。
谐波中的高频电流使设备中导体的集肤效应加强，导体对高频电流的电阻增大是电力谐波引起设备利用效率降低的主要原因[15]。
高频谐波电流流过电容器时，由X=1/jωc可知，高频谐波在电容器上产生的阻抗很小，这就会导致电容器通过较大的电流，发热严重，直接导致绝缘老化加剧。
此外，由谐波引发的机械振动不仅会产生噪声，还会使机械的使用寿命缩短。
当电力谐波在系统中引起串、并联谐振时，发热损耗会大大增加，放大后的谐波还会使互感器损毁。
谐波还会使电力系统继电保护不动作或误动作。
谐波辐射出的电磁场会干扰通讯设备的正常工作。
谐波可以使电动机和变压器的铜耗和铁损增加，有实验表明，电动机在承受负序电压超过2%时，出现的电机转轴扭曲震动会使机械部件产生疲劳循环。
1.4 谐波的治理首先要从源头上遏制谐波电流，电力监管部门要对厂商生产的电力设备进行监测，电气设备发出的谐波要低于国家要求的标准值才能投放市场。
其次是加装电力滤波器。
现在主流的电力滤波器有两种，一种是传统的无源滤波器，又叫LC滤波器。
其原理是利用电感电容的串并联组合，对需要滤除谐波的次数进行调谐，构成只能使谐波电流大量通过的低阻旁路，可一次性滤除电路中的主要谐波。
由于其装配工艺简单，工程造价低，运行维护费用低以及较高的运行可靠性，至今仍然是谐波治理的主要方式之一[16]。
目前另一种主要的滤波器是有源电力滤波器——APF 即Active Power Filter 。
有源电力滤波器的原理是通过电力电子器件以及控制芯片准确检出负载谐波并提供完全相同的补偿电流，补偿后的电流波形几乎为标准的正弦波。
1.5 有源电力滤波器与传统无源电力滤波器的比较系统阻抗变化对有源电力滤波器几乎没有任何影响，而对于无源滤波器，阻抗的变化使其谐波放大和共振的风险大大增加。
无源滤波器制造工艺简单，利用电路中最基本的电容和电感原件，和有源电力滤波器大量贵重精密的电力电子器件和控制芯片比起来可以节省大量成本。
无源滤波器滤波效果会在系统频率变化时谐振点发生偏移，电力系统频率是随负载变化小范围变化的，所以无源滤波的滤波效果与负载有关。
而有源电力滤波器则均不受此影响[5]。
有源电力滤波器目前所能达到的最大单套容量为100kV A 左右，无源滤波在容量上没有限制，并且有源电力滤波器适用最高的电网电压要远远低于无源电力滤波器。