有源精确滤波技术与无功补偿改造方案
高压大容量有源滤波及无功补偿
高压大容量有源滤波及无功补偿一、引言随着电力电子技术的发展，电力电子装置的容量不断增大，其应用领域不断扩展，使用的数量也在迅速上升，给电网带来越来越严重的电能质量问题。
其中冲击性、波动性负荷，例如电弧炉、大型轧钢机以及电力机车等在运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且还会产生电压波动、闪变以及三相不平衡等电能质量问题。
另一方面，随着各种复杂的、精密的和对电能质量敏感的用电设备不断增多，对电能质量的要求也越来越高。
因此改善电能质量对于电网和用电设备的安全以及经济运行具有重要的意义，这也是建设我国坚强智能电网必需重点关注的问题之一。
电网中的谐波不仅危害电网本身而且危害其周边设备。
谐波一方面使电能的生产、传输和利用的效率降低;另一方面使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化、使用寿命降低，甚至发生故障或烧毁。
同时谐波还会使电力系统局部出现并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。
谐波还会引起电力保护装置和自动设备误动作、电能计量出现混乱等，对仪器仪表、通讯设备和电子设备等也会产生不同程度的影响，产生的经济损失和社会影响更是无法估量。
目前许多国家及国际组织都制定了谐波标准，1994年国内也制定了相应的标准，即GB/T14549—93 电能质量公用电网谐波))。
因此进行电网的谐波治理既是电网安全和经济运行的客观需要，也是国家标准的规范要求。
对于谐波抑制装置，无源电力滤波器(Passive Power Filter，PPF)因其结构简单和成本低，并对特定次谐波有良好的滤波效果，仍在广泛使用。
但是其滤波效果受电网阻抗和自身参数影响较大，易与电网阻抗发生串并联谐振而引起事故，如电容器烧毁、过电压、过电流以及主开关频繁跳闸，影响供电的安全。
有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)以及无源和有源结合使用的混合型有源电力滤波器(HybridActivePowerFilter，HAPF)因其补偿谐波性能优越、受电网阻抗影响小，正越来越获得重视和应用。
电力无功补偿和有源滤波技术探析
２４ ． 水 质 指 标 分 析
３ 结语
总 之 ， ＭＳ Ｒ 的 污 泥 接 种 中 ， 用 自然 同 步 培 养 法 和 利 在 Ｂ 采
可 调 试 和 启 动 阶 段 应 对 进 水 的 ｐ Ｔ Ｓ Ｃ Ｄ Ｂ Ｄ Ｈ、 Ｓ 、 Ｏ Ｏ 、 用污水处理 厂浓 缩污泥进 行接种培养相 结合的方法 ， 以大幅 缩 短污 泥的驯化 培养 时间 ， 使污泥 快速 达到合适 的浓度 ， 令污 ＮＨ － Ｔ ， 统 的 ＭＬ Ｓ及 出水 的 Ｔ Ｓ Ｃ Ｄ ＯＤ 、 Ｈ ３Ｎ、 Ｐ 系 Ｓ Ｓ 、 Ｏ Ｂ Ｎ 一 Ｎ、 水 厂 早 日投 入 正 常 运 行 ， 业 主 节 省 大 量 的 时 间 及 费 用 。 为 Ｔ Ｐ进 行测定 ，以确 定系统是否 处于正常 稳定的微 生物培养 段 以及 系统运行 的状态 和处 理效果 。 同时应测 定污泥 沉降速 度 Ｓ ％， Ｖ 根据 ＭＬ Ｓ的浓度 和处 理效 果逐渐增 加进 水量 ， 做生 Ｓ 并
量排泥 ， 防止 污泥老化 。待 ＭＬ Ｓ值大于 １６０ｍｇ Ｌ时， Ｓ ０ ／ 可进 运 行的数据 调整 Ｐ Ｃ控制 系统 。调试 期间就要 进行 多项 目分 Ｌ
行 自动 排 泥 。
析检测 ， 应提前着手化验 室的筹建 工作， 实分析仪器 、 故 落 仪表
程序运 行 时， 果 ２组 ＭＳ Ｒ池 同时 启动 ， 注 意避 免 ２ 配 备及化验人 员 。如此项 工作不能及 时落 实， 如 Ｂ 应 必须 委托其他污 组 的序 批 池 同 时 处于 曝气 状 态 ， 以减 轻 鼓 风机 房 的 负 荷 。 以 ， 水 处理厂或有资质 的专业单位进 行化验 。 所 ２组池体的周期运行开始 时间应 该是错开的 ， 自动控制程序 中
有源滤波器与无功补偿组合式滤波补偿的应用分析
ｆｕ ．Ｂ ｓｄｏ ｅａ ａ ｓ ｆ ｅｕ ｅ ｏ ｐ ｎ ａ ｏ ａａ ｅ ｒ ， ｈ ｏ ｂｎ ｔ ｎ ｓｌｔ ｎ ｏ Ｐ Ｆ ａｔ ｅｆｔ ｎ ａ ｌ ａｅ ｎ ｔ ｎ ｌ ｉ ｏ ｄ ｔｎ ｄ ｃ ｍ ｅ ｓ ｔ ｎ ｐ ｒｍ ｔ ｓ ｔｅｃｍ ｉａ ｏ ｏ ｉ ｆ Ｑ ｃ ｖ ｌ ｒ ｄ ｔ ｈ ｙｓ ｉ ｅ ｉ ｕｏ ｉ ｉ ｅａ
节能技术 。
同时也带来了谐波污染问题。谐 波污染不 仅对其他设备 的稳定运行 和电网的安全性造 成 了威胁 ， 而且干扰 了用于无功补偿的并联 电力 电容 ， 使其寿命 降低 、 投切失灵 。在分
析去谐补偿参数 的基础上 ， 提出 了采用有 源滤波器和无 功补偿单元 作为解决 该类 电能
质量 问题 的整体技术方案 。 关键词 ：谐波 ；无功补偿 ；电抗器 ； 有源滤波器 ； 应用分析
低压 电器 （０ １ ｏ ５ ２１Ｎ ． ）
・ 电能质量 ・
有 源 滤 波 器 与 无功 补 偿 组 合 式滤 波 补 偿 的 应 用 分 析
张 琼 芳
（ 海现 代建 筑设 计集 团都 市建筑设 计 院 ， 海 上 上
摘
２００ ） ０ ０ ３
要： 大量 的电力 电子设备应用 于各个领 域 ， 带来 了节 能 、 于控制 等好处 ， 便 但 张 琼 芳 （ ９ １ ） １７ 一 ， 女， 高级 工程师 ， 研 究方 向为建筑 电气
有源电力滤波器与无功补偿解决方案
汕头大学新区医院 东北亚烧烫伤医院
新乡人民医院 邓州市中医院 顾山社区卫生院 上海虹桥医学中心 攀枝花十九冶康复医院
南方医院 苏州高新区人民医院
上海第二康复医院 海正药业
宁夏恒康制药科技有限公司 赤峰艾克制药有限公司 吉林站西广场 山东日照机场动力中心 三沙市机场 西安铁路信号有限公司 唐河电力公交站
（1)公用电网谐波电压限值 公用电网谐波电压(相电压)限值(95%概率大值)
(2)注入公共连接点的谐波电流限值
通信行业电能治理标准
YD/T 5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》
10.滤波设备。 当交流供电系统内总谐波 电流含量（THD）大于 10%时应配置滤波器。
江苏省电能治理标准
有源电力滤波器原理
IS
电源
=
+
IL
ILj
非线性负载
∑ih
-∑ih
ANAPF 滤波器
iS=(iLj+∑ih)+(-∑ih)
第三方检测报告、CE证书
型式检验报告
CE认证
型式报告技术参数详解
总谐波补偿率
响应时间 整机效率
实物展示
主要谐波源
行业类型 通信、数据机房 医疗 办公楼宇 商业广场、体育馆、演播厅 港口码头 工业、冶金、制造业 烟草、造纸、煤矿 轨道交通
ANHPD谐波保护器安装方式
ANHPD300接线示意
A相接V1、B相接V2、C相接V3、 N相接VN，其中A相、B相、C相 和谐波保护器之间均需加一个16A 的断路器
ANHPD100接线示意
A相接VL、N相接VN，同样 A相和谐波保护器之间需加一个 16A的断路器。（断路器必须 加）
基于级联有源滤波器与静止无功补偿器的综合补偿控制方案_高聪哲
２．１ ＳＶＣ 控制原理 ＳＶＣ 负载正 序 无 功 以 及 不 对 称 分 量 检 测 可 以
采 用 瞬 时 无 功 理 论 方 法 ，这 里 采 用 对 称 分 量 法 计 算 。 为了除去电网电压 不 对 称 和 畸 变 的 影 响，先 利 用 瞬 时无 功 理 论 思 想 将 电 网 电 压 转 换 到 ＰＱ 坐 标 系 下 （ｕｐ，ｕｑ），用 低 通 滤 波 器 （ＬＰＦ）去 除 负 序 和 谐 波 分 量，再经过坐标反变换 得 到 正 序 电 压 （ｕｓ＋ａ ，ｕｓ＋ｂ，ｕｓ＋ｃ ）， 如图３所示。然后对被测电流和电网正序电压进行 ａｂｃ－αβ 坐 标 变 换，经 过 组 合 相 乘 后，再 经 ＬＰＦ 将 其 滤出，得到基波量信 息，其 中 Ｐ１Ｎ 和 Ｑ１Ｎ 只 包 含 基 波 负序分量实部与虚部，Ｑ１Ｓ只包含基波 正 序 分 量 虚 部 （无功部分），再根 据 正 序 电 压 进 行 ＰＱ－Ｂ 运 算 得 到 电 纳 值 ，如 图 ４ 所 示 。
图 ３ 正 序 电 压 检 测 Ｆｉｇ．３ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｖｏｌｔａｇｅ
图４ ＳＶＣ 电纳检测 Ｆｉｇ．４ Ｓｕｓｃｅｐｔａｎｃｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ＳＶＣ
— ９３ —
２０１２，３６（７）ＰＱ－Ｂ Nhomakorabea算式如式（１）、式（２）所示：
烄Ｂａｂ
１ 综 合 补 偿 系 统 结 构
传统 ＳＶＣ 通常采用 ＴＣＲ 与 ＴＳＣ（ＦＣ）来构 成， 由于 ＴＳＣ 在运行过程中会产生一系列谐波，一般会 将 ＦＣ 串联一定电感，并且设 计 成 对应 ＴＣＲ 特征次 谐波电流频率的无 源 滤 波 器 支 路，主 电 路 结 构 较 为 复杂。利用 ＣＳ－ＡＰＦ 与 ＴＣＲ－ＦＣ 型 ＳＶＣ 构 成 综 合 补偿 系 统，自 身 不 产 生 谐 波 电 流，拓 宽 了 ＳＶＣ 无 功 补偿能力，还 可 以 补 偿 电 网 谐 波 电 流，提 高 补 偿 性 能。综合补偿系统 结 构 如 图 １ 所 示。 图 中：ｕｓ 为 电
有源滤波器与无功补偿装置并联使用技术
2 补偿装置对谐波的影响
并联电容器会对谐波 电流进行放大，其放大原 理相关文献也普遍介绍，本文对此不详加描述。在 工程应用中，为抑制谐波，普遍采用在并联电容器 前串联特定电抗率的电抗器，串联电抗器后:
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点法可知，图五电源侧安装方式中 CT 检测到的电 a 流等于 CT 检测到的电流与谐波电流的矢量和，通 c 过两套互感器检测到的电流矢量相减得出有源滤波 装置应发出的电流，该电流的准确性较之负载侧安 装方式的效果略高。但只要串联电抗器选取恰当， 其效果基本相同。因此，考虑到安装的简易程度以 及成本等原因，一般工程应用中首选负载侧安装， 只有在负载侧无法安装时才使用电源侧安装方式。
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图3
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图4 负载侧安装方式
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有源滤波投入等效图
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有源滤波装置投入后，理论上谐波电流八 0， =
但实际上是不可能的。为接近谐波电流为 0 的理论 值，暂不考虑互感器取样时误差，应尽可能的使流 入并联电容器支路的谐波电流尽可能的小。现对加 装串联电抗器后对电容补偿支路的影响进行分析。 以串联 6%电抗器为例，补偿支路谐振点在 4 0 . 8 次， 根据阻抗特性， 补偿支路在4 0 次以上呈现感性， . 8 不存在谐波放大， n>以 现象， 即i P F 首先保证了 滤波器不 会发生容量不足的问题。 其次， 加装电抗器后， 补偿支 路成为偏谐振支路， 于4. 8 谐振点离5 次、 次较远， 由 0 7 对 5 次、 次甚至更高次谐波滤除率极低， 7 可以很好的 实现补偿支路流入谐波电流尽可能小的要求。 串联电抗器普遍采用 3%~ 6% 串联电抗器，但 在 5 次谐波为主系统中，建议采用 6% 电抗器。
一种无功补偿与滤波的综合解决方案
一种无功补偿与滤波的综合解决方案杨泽明,顾秀东,刘永亮(天津水利电力机电研究所,天津市 301900)摘 要:介绍了一种电力系统无功补偿和滤波的综合解决方案,综合计算无功补偿和系统滤波要求,将TFC和T CR并联运行,同时解决系统内谐波并补偿无功,提高电能质量。
关键词:谐波;无功补偿;滤波器中图法分类号:T M71413 文献标识码:B 文章编号:1003-6954(2005)增-04-01 随着中国经济建设和科学技术的发展,电力系统负载网络越来越复杂,系统中存在大量的感性负载、容性负载和单相负载,感性和容性负载产生无功电流,单相负载引起三相电流和电压的不对称并产生负序无功电流;自20世纪90年代中后期,各种非线性用电设备的种类、数量和用电量正在迅猛增加,电网开始遭遇并将迅速面临发达国家的谐波污染问题,电网电压畸变率不断上升,产生严重的谐波污染,严重危及电力系统和用电设备的安全。
1 补偿滤波设备的分析 对于无功电流的补偿,通常采用负载侧分散补偿或电源侧集中补偿,主要是通过在系统中并联一定容量的电容器或电抗器,提高系统供率因数,使系统总负载近似于阻性负载,用于提高电源效率,降低系统损耗,但该方法在无功负载恒定或负载变化有规律可循时才能取得最佳效果;当负载变化频繁时,通常采用电容器分组投切的方案,如晶闸管控制的电容器(TSC),或晶闸管控制投切角度的电抗器(TCR),TSC 可以有效补偿感性无功在产生的感性电流,TCR可以有效补偿容性负载产生的容性电流,但TCR的缺点是在补偿容性电流的同时产生了谐波电流,加重了系统的谐波污染。
对谐波电流的治理很多都采用电感和电容组成的无源谐振电路作为一定频率谐波电流和电压的通路,从而消除谐波电流的影响,目前在低压系统中通常使用智能补偿滤波装置(TFC),中高压系统中使用的是高压滤波系统(FC)和静态无功补偿滤波装置(S VC),TFC和FC的原理理念是谐波电流与无功电流同步,同时增长或同时降低,当无功电流与谐波电流不同步时,可能造成过补偿引起系统电压升高,影响系统用电设备安全;S VC因并联了晶闸管控制投切角度的电抗器TCR,有效解决了过补偿问题,但同样存在着产生了谐波电流,加重了系统的谐波污染的问题,同时由于S VC的滤波电路采用的是FC,在计算投切时只能按最大无功电流或最大谐波电流计算,在系统无功和谐波电流降低时无法及时调整,只能用TCR 反补,就造成了运行成本的增加。
有源精确滤波技术与无功补偿改造方案
有源精确滤波和无功补偿改造技术方案领步（北京）电能质量设备有限公司项目主管：陈兴龙审核：马建立编写：张朝元王文林1系统概述某汽车工业（苏州）有限公司成立于1998年底， 15年来，艰辛探索，拼搏成长，建成80万平方米的现代化客车制造基地，海格客车驰骋全球85个国家和地区，开辟了一条可持续的快速发展之路。
2013年海格客车销量25810台，销售额91.53亿元。
海格客车荣获“中国名牌”，“国家出口免验产品”等称号，以144.92亿元的品牌价值跻身“中国500最具价值品牌”榜，成为中国客车行业发展最快的企业、国家汽车整车出口基地企业、中国企业信息化100强。
公司现拥有总资产51亿元，员工6000余人，其中各类专业技术人员1100多人，具有年产35000台大中型客车等整车及底盘的能力，下辖国家级苏州市工业园区博士后科研工作站某汽车工业（苏州）有限公司站、江苏省级企业技术中心、江苏省新型客车工程技术研究中心、新型高速客车研发中心、苏州市海格新能源客车研究院、园区现代化客车生产基地。
获得TS16949、3C认证，拥有50多类300多个品种，海格H系、A系、V系、W系、B系、星系客车及轻型车等产品，覆盖高端商务、客运、旅游、公交、校车和团体用车领域。
海格客车不仅畅销国内，还驰行东南亚、中东、非洲、俄罗斯、东欧、美洲等地。
其电泳涂装车间一条20KV高压进线负载三台容量2000KV A变比10/0.4KV的变压器，其中10#和13#主变主要负载为电泳整流装置及配套负载，11#主变主要负载为电机、动力、照明等常规动力设备，因为电泳整流装置运行时产生谐波干扰，不仅直接导致所在配电系统电容补偿柜投切接触器烧毁、电容器击穿、母排过热振动、变压器温度升高等故障危害，还影响车间内PLC控制柜等电子设备的正常使用，需要进行谐波治理消除谐波引发的故障危害，保障无功补偿和负载设备的正常安全运行。
受某汽车工业（苏州）有限公司的邀约，领步（北京）电能质量设备有限公司派技术工程师前去进行电能质量测试并受委托依据测试概括设计谐波治理方案，方案中所规定的电源规格及配置构成、技术参数、接口等指标，可作为设备设计、制造、验收、交货和质量保证的依据。
无功补偿和有源滤波选型计算方法
APF有源电力滤波器的滤波容量怎么计算？
1. 技改项目：
1.1 通过对电网供电的实测，计算总的谐波电流（负载电流*电流畸变率）
1.2 根据测试的负载估算满载时的总谐波电流值
1.3 考虑部分裕量来选配滤波容量
2、新建项目：
2.1不控整流（无控制功能，如二极管整流）负载按照负载总容量的30%～50%选择滤波容量；
2.2 可控整流（如晶闸管）负载按照负载总容量的40%选择滤波容量。
3.已知变压器的容量或负载总功率计算滤波容量的方法：
3.1 如果变压器的容量是630KVA，则630*80%=504，504/1.732=290.99，再乘以电流畸变
率25%=72.7A，选择75A。
3.2 如果知道负载总功率S，则I=S/U，再除以1.732，再乘以电流畸变率。
当然也可以通过选型计算器计算。
STATCOM（SVG）静止同步无功补偿器的无功补偿
容量怎么计算？
1. 算法1：
系统无功补偿容量由下式决定：
式中P C——由变配电所供电的月最大有功计算负载（kW）；
βav——月平均负载率，一般可取0.7～0.8；
——补偿前的功率因数角， cos可取最大负载时的值；
——补偿后的功率因数角，参照电力部门的要求确定，一般可取0.9～0.95。
例如：
某变电所月最大有功负载为2000kW，平均负载率为0.75，补偿前功率因数为0.6，目标功率因数为0.92，该变电所需要补偿的无功功率为：
考虑一定裕量，可选择补偿容量为1500kvar的补偿装置。
2. 算法2（查表法）：
当然也可以通过选型计算器来计算。
一种无功补偿和有源电力滤波器混合补偿方案在工业场合的应用
一种无功补偿和有源电力滤波器混合补偿方案在工业场合的应用安科瑞王志彬2019.1摘要：针对某工业场合在谐波污染较严重和电容补偿装置已投入运行的工况下，文中通过对实际测量数据进行分析，验证电容柜和谐波之间的相互影响，说明现有方案的危害性，并提出了一种串联电抗形式的无功补偿和有源滤波混合使用的补偿方案，在讨论现有治理装置的基础上，对该混合补偿装置进行了实际工程应用，数据显示效果明显，从而为该工业场合电力系统保驾护航，取得了客户的极大认可，并为其他类似案例带来较高的工程应用价值。
关键字：谐波危害；谐波治理；无功补偿；有源滤波；谐波放大0引言由于电力电子技术的飞速发展，非线性设备大量应用，给电网带来严重的电能质量问题，大多数场合对电能质量要求越来越高，传统无功补偿和谐波治理措施已难以满足当前工况需求，特别现场后期电力系统增容改造或停运维修，导致系统阻抗发生改变，影响补偿效果，甚至引发串并联谐振，为了弥补缺陷，更好得解决当前工况遇到的电能质量问题，本文提出一种“晶闸管控制的串抗无功补偿和有源滤波混合补偿”方案，并验证其实际应用效果。
1谐波的危害大量谐波在电网中流动加速线路和变压器等设备损耗，降低使用效率和寿命，降低供电系统的可靠性，增加电力运行成本；谐波易流入电容柜，引发串并联谐振，放大谐波，加速电容老化，不能正常使用，甚至出现鼓肚、漏油等等现象，诱发供电事故的发生；高次谐波易引起各类继电保护和自动装置的误动作，使计量装置和测量仪表产生误差，导致计量混乱；由于谐波的干扰，降低信号传输质量，从而影响通讯系统的正常工作。
总之，谐波将对整个电网存在带来隐患。
2常用无功及谐波治理措施谐波治理和无功功率补偿的方式有很多，常见无功补偿以并联电容器组为主，谐波治理主要分为有源和无源两大类。
传统的并联电容器因其结构简单、成本低廉在公用电网和工业系统中得到广泛的应用，随着电力电子技术的迅猛发展，出现了一些先进的无功补偿装置，比如SVG，尽管如此，并联无功电容器无功补偿装置低成本优势使得其仍然是实际电网中用来提高功率因数的主流装置。
电力有源滤波及无功补偿装置的研究
电力有源滤波及无功补偿装置的研究摘要：近些年来，伴随着我国科学技术水平的高速提升，各类的电力装置在人们的生活中得到了十分广泛的应用，这也在一定程度上加剧了环境的谐波污染程度。
同时，因为大部分电子装置的功率因素都相对较小，这使得电网的供电效率大幅度降低。
因此，这要求相关的政府部门应该加强对谐波污染的智力，最大程度提升电力工程的运行效率，为社会的稳定发展提供可靠的动力。
目前，该方面的内容已经引起了社会各界的高度重视，大量的技术人员开始投身到相关课题项目的研究工作中，因此，本文也主要针对谐波与无功的危害以及有源滤波与无功补偿装置的改进策略两大方面的内容进行简单分析，希望能为我国电网的发展提供一定的帮助。
关键词：电力；有源滤波；无功补偿装置由于电力的高压传输能够在很大程度上减小损耗，因此，目前我国的电力系统普遍使用大于10V的高压电，这在一定程度上推动了社会生产力的进步。
然而谐波与无功现象的存在却在很大程度上造成了电力的损耗，甚至还会影响社会的稳定运行，使得机械设备的使用寿命大大降低，因此，这要求相关的工作人员需要积极采取必要的措施加强对有源滤波的处理，并且加强对无功的补偿，最大程度提升电力资源的使用效率，有效避免能源的浪费。
一、谐波与无功的危害1.1.缩短设备的使用寿命谐波的存在会使得电流产生一定的热能，并且谐波会因为集肤效应与附近交流电的影响，使得线路的电阻大大提升，导致设备的线路老化速度大幅度加快，从而使得设备的使用寿命大大缩短。
另外，谐波的存在还会大大提升介质应力，导致设备的绝缘与老化速度大大提升，大大降低了设备的实用性。
除此之外，谐波还会对设备电缆造成巨大的负面影响，同时电缆中的电容还会进一步促进谐波的放大，使得设备的使用寿命大大降低。
1.2.无功的破坏无功的存在会对电力系统造成很大的损坏，首先，其会使得设备受到系统电压的影响，导致供电质量大幅度降低；其次，由于在高压电力系统中，为了确保无功功率的平衡，当系统中的其他无功电源关闭时，其往往需要通过发电机来补充无功电源产生的消耗，从而使得电源消耗大大增加；最后，无功的存在会使得电路系统的工作效率达到极限，从而使得系统的稳定性大大降低，甚至会造成系统的整体崩溃，然而若不能够对电力系统进行必要的补偿，系统就会受到严重的损坏。
电力有源滤波器与无功补偿技术
3收稿日期:2008204203电力有源滤波器与无功补偿技术叶选茂1,杨 茂2(1.四川波宏电力滤波设计研究有限公司,成都610072;2.四川电力试验研究院,成都610072)摘 要:首先简要介绍了电力有源滤波的特点及其分类,然后着重介绍串联型电力有源滤波器的结构、原理及控制策略,最后对APF 技术应用中应考虑的一些问题作简单介绍。
关键词:APF; 谐波; 无功补偿; P WM 逆变器;中图分类号:T M714.3 文献标识码: 文章编号:167421757(2008)20520012203Acti ve Power F ilter and Reac iti ve Co m pen s a ti on TechnologyYE Xuan 2mao 1,Y ANG Mao2(1.Sichuan Bohong Electric Filtering Design and Research Co .L td,Chengdu 610072;2.Sichuan Electric Power Test and Research I nstitute,Chengdu 610072,China )Abstract:This paper p resents the characteristics and classificati on of Active Power Filter (APF ),and then intr oduces the structure,p rinci p les and contr ol strategies of series APF .Finally s ome con 2siderati ons of the app licati on f or APF are briefly intr oduced .Keywords:APF;Har monic;Reactive power compensati on;P WM inverter 0 引言电力电子技术是科学技术发展的重要支柱,然而电力电子技术带来方便、高效、巨大利益的同时,其非线性、冲击性和不平衡用电特性,给公用电网供电质量造成严重污染,向公用电网注入大量的谐波和无功功率。
无功补偿和有源滤波选型计算方法
无功补偿和有源滤波选型计算方法无功补偿的选型计算方法可以根据电力系统的特点和要求进行如下步骤：1.确定需补偿的功率因数：根据电力系统的实际需求，确定要达到的功率因数。
电力系统的功率因数可以根据国家标准或行业标准进行选择，常见的功率因数有0.8、0.9、1等。
2.确定需补偿的容量：根据电力系统的负载特点和功率因数要求，计算出无功功率的大小。
根据电力系统的运行情况和负载情况，选择合适的电容器或电感器来进行无功补偿。
3.考虑电力系统的动态响应：在选型计算时，还要考虑电力系统的动态响应能力。
电力系统的负载和运行情况会随时变化，所以在选型时要考虑到系统的动态响应能力，以保证补偿效果的稳定性和可靠性。
4.考虑其他因素：在选型计算时，还要考虑到其他因素的影响，比如电容器的寿命、电感器的损耗等。
这些因素可能会对补偿效果产生影响，所以在选型时要综合考虑。
有源滤波器的选型计算方法可以根据电力系统的谐波特点和要求进行如下步骤：1.确定需滤波的谐波频率：根据电力系统的谐波特点和频谱分析结果，确定要滤除的谐波频率。
电力系统的谐波频率一般为电网频率的整数倍，常见的谐波频率有3次、5次、7次等。
2.确定需滤波的谐波电流：根据电力系统的谐波特点和电流分析结果，确定要滤除的谐波电流大小。
根据谐波电流的大小，选择合适的有源滤波器来进行滤波。
3.考虑滤波器的容量和响应速度：在选型计算时，要考虑滤波器的容量和响应速度。
滤波器的容量决定了它能够滤除的最大谐波电流，响应速度决定了它对电力系统的动态响应能力。
4.考虑滤波器的效率和损耗：在选型计算时，还要考虑滤波器的效率和损耗。
滤波器的效率越高，损耗越少，对电力系统的影响越小。
所以在选型时要综合考虑滤波器的性能指标。
以上是无功补偿和有源滤波选型计算方法的一般步骤，实际选型计算还需要根据具体的电力系统情况和要求进行详细的分析和计算。
同时，还需要考虑经济性、可靠性等因素，以选择合适的无功补偿和有源滤波方案。
电力有源滤波及无功补偿装置的研究
电力有源滤波及无功补偿装置的研究【摘要】在如今的电力系统发展中，更多的都是依赖于高电压的电力系统，但是高电压的电力系统中，有源滤波的存在以及，无功的存在都是高电压电力系统中存在的巨大损害。
所以本文主要就是针对10kv电力系统中的谐波的危害，还有无功的危害入题，对10kv电力有源滤波及无功补偿装置原理，装置基于的硬件的DSP的硬件设计，以及装置的软件设计，还有高压电力系统中逆变器的改进做了一个理论性的探讨。
【关键词】电力系统；10kv；谐波；无功前言由于高电压电力系统的使用，能够大大的降低电力在传输过程中的损耗，所以我们如今的电力系统中10kv以上的高电压电力系统已经广泛的使用了。
但是电力系统中存在的有源滤波，还有存在无功现象，都会造成电力损耗的增多，还有都会造成一定的设备损坏，所以必须要对有源滤波进行控制，还有对无功进行补偿，那么就需要一个装置的来完成这些问题的处理，所以进行这样的一个理论性的探讨也是非常有必要的。
1 谐波和无功的危害1.1 谐波的危害（1）谐波电流产生的附加热效应，由于集肤效应及邻近效应使交流电阻随频率增加而增加，引起10kv电力设备线路的损耗严重损耗。
（2）谐波电压增加了介质应力，加速绝缘老化，缩短10kv电力设备的寿命。
（3）谐波对10kv电力设备电缆造成影响；电缆的分布电容而造成谐波放大，寿命减短。
（4）谐波影响换流设备；交流电网电压的畸变可能引起触发脉冲间隔不等，并通过正反馈而放大系统的谐波电压，使10kv电力设备整流器工作不稳定，逆变器出现换相失败。
换相槽电压引发高频衰减振荡而形成电压尖刺，还可能损坏10kv电力设备换流装置的元件。
（5）干扰信号处理单元，破坏电子设备正常工作，和保护设备的性能；谐波电流还影响断路器、熔断器、继电保护装置等很多的设备的正常工作。
（6）谐波会对通信线路造成干扰；引起通讯的噪声，降低通话质量，甚至导致引起信号丢失。
1.2 无功的危害10kv电力设备中无功的存在，就会引起10kv电力设备受电端电压的波动，降低供电质量。
无功补偿及滤波技术
1 概述在公用电网和企业电网中，无功电流是不希望出现的现象。
无功电流会加重发电机、输电线路和变压器的负荷，产生损耗，影响输配电系统的经济性。
所有接于单相和三相交流电网，并按电磁感应原理工作的电器设备在建立磁场时需要磁化电流。
磁化电流（也称为无功电流）滞后电网电压约90°，不参与能量转换。
典型的无功负载为：●异步电动机●变压器●放电灯●裸导线●调节运行的变流器对于变流器可分为：●换向无功功率: 由换向回路电感和负载电流引起。
●控制无功功率: 在采用相切控制时，由变流器输出电压和负载电流产生。
●畸变无功功率由电网中的非正弦电流产生。
变流器的网侧电流中含有基波（50Hz)分量和谐波（频率为基波频率的整数倍）分量。
输出容性无功电流的设备可以对吸收感性无功电流的设备进行补偿，例如：●并联电容器●电缆●过激磁的同步电机●空载运行的高压输电线因为容性无功电流也会增加输电系统的负荷并产生损耗，所以对感性负载采取就近补偿效果更好。
在最佳补偿情况下，电网只输送有功功率，使电网的输电能力得到提高，见图1。
为了保证电网的输电经济性，我国《全国供用电准则》规定了各级各类电力用户应达到的功率因数值，有关部门制定了功率因数奖惩细则。
因为同步电机的使用场合有限，所以提高功率因数通常采用并联电容器方式。
图1 在有功功率为常数时，视在功率S和损耗功率Pv与功率因数的关系参考值1对应cosφ=1,p.u=单位值。
2 无功功率的效应各种负载均会使输电系统产生损耗，导致电压矢量在长线和纵向方向的降落，其中长线压最有意义，他由组性分量和感性分量组成。
3 电网中不含谐波情况下的无功补偿3.1单独补偿单独补偿主要用于长时间运行的大功率负载，补偿电容器直接和负载并联，与负载同时投入或切除，感性和容性电流互相补偿的路径最短。
单独补偿时电容器可以不用开关或熔断器，连接导线截面按短路电流选取，以减少费用。
在对异步电机进行补偿时，补偿容器不得大于电机的空载无功功率，以避免空载时出现过补偿和防止电机停止运行后发生自激。
通信行业有源及智能滤波补偿解决方案.
从上述数据分析来看，我们可以肯定，滤波器滤波效果非常好。
通信行业有源滤波器的需求情况
通信行业谐波含量非常大，需要治理，一般情况下，针对客户的主变 压器容量，建议采用24%的比例选用有源滤波器，例如：1000KVA的变 压器选用240A的有源滤波器，另外每台变压器需要安装30%左右的无 功补偿装置，因此建议采用我公司的EPQCC智能滤波补偿装置，同时 解决无功补偿和谐波治理问题，参考1000KVA的变压器选用EPQCC400/300+240。
谐波治理后的效果
变压器下主要谐波电流为3次、5次、7次、11次，总谐波畸变率在 11.5％ (取B相信号)左右波动，三相负载不平衡，自从投入滤波器 后，总电流畸变率在2.0%(取B相信号)左右波动,从上图可以看出,系 统的5次谐波电流为55.9A(取B相信号),投入滤波器后5次谐波电流下 降为1.1A(取B相信号)。
电网谐波＞，这个时候不强势的设计院也非常强势了。
我们说服设计院
有源滤波器上图
设计院用这些技术指标说服用户 加强商务工作
解决方案
根据系统工矿的需求,设计院设计上图了2台EPAPF-150/400
治理前后比较
切除滤波器后的谐波电流频谱图
切除滤波器后的谐波电波形
投入滤波器后的谐波电流频谱图
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有源精确滤波和无功补偿改造技术方案领步（北京）电能质量设备有限公司项目主管：陈兴龙审核：马建立编写：张朝元王文林1系统概述某汽车工业（苏州）有限公司成立于1998年底， 15年来，艰辛探索，拼搏成长，建成80万平方米的现代化客车制造基地，海格客车驰骋全球85个国家和地区，开辟了一条可持续的快速发展之路。
2013年海格客车销量25810台，销售额91.53亿元。
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获得TS16949、3C认证，拥有50多类300多个品种，海格H系、A系、V系、W系、B系、星系客车及轻型车等产品，覆盖高端商务、客运、旅游、公交、校车和团体用车领域。
海格客车不仅畅销国内，还驰行东南亚、中东、非洲、俄罗斯、东欧、美洲等地。
其电泳涂装车间一条20KV高压进线负载三台容量2000KV A变比10/0.4KV的变压器，其中10#和13#主变主要负载为电泳整流装置及配套负载，11#主变主要负载为电机、动力、照明等常规动力设备，因为电泳整流装置运行时产生谐波干扰，不仅直接导致所在配电系统电容补偿柜投切接触器烧毁、电容器击穿、母排过热振动、变压器温度升高等故障危害，还影响车间内PLC控制柜等电子设备的正常使用，需要进行谐波治理消除谐波引发的故障危害，保障无功补偿和负载设备的正常安全运行。
受某汽车工业（苏州）有限公司的邀约，领步（北京）电能质量设备有限公司派技术工程师前去进行电能质量测试并受委托依据测试概括设计谐波治理方案，方案中所规定的电源规格及配置构成、技术参数、接口等指标，可作为设备设计、制造、验收、交货和质量保证的依据。
2测试与设计依据标准设计标准如下：GB/T 2900.1-2008 电工术语基本术语GB/T 2900.17-1994 电工术语电气继电器(IEC 6005(IEV446)-1977,EQV）GB/T 2900.32-1994 电工术语电力半导体器件GB/T 2900.33-2004 电工术语电力电子技术（IEC 60050-551：1998，IDT）GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差GB/T 12326-2008 电能质量电压波动和闪变GB/T 14549 电能质量公用电网谐波GB/T 15543-2008 电能质量三相电压不平衡GB/T 15576-2008 低压成套无功功率补偿装置GB/T 15945-2008 电能质量电力系统频率偏差GB/T 18481 电能质量暂时过电压和瞬态过电压GB/T 3797-2005 电气控制设备GB 4208-2008 外壳防护等级（IP代码）（IEC60529-2001,IDT）GB/T 7261-2008 继电保护和安全自动装置基本试验方法GB 16836-2003 量度继电器和保护装置安全设计的一般要求DL/T 478-2001 静态继电保护及安全自动装置通用技术条件JB/T 5777.2-2002 电力系统二次电路用控制及继电保护屏（柜、台）通用技术条件JB/T 7828-1995 继电器及其装置包装贮运技术条件JB/T 9568-2000 电力系统继电器、保护及自动装置通用技术条件DL/T 620-1997 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合DL/T 672-1999 变电所电压无功调节控制装置订货技术条件GB 7251.1-2005 低压成套开关设备和控制设备第1部分：型式试验和部分型式试验GB 311.1-1997 高压输配电设备的绝缘配合注：所有标准规范执行最新版本3配电系统测试3.1测试单位某汽车工业（苏州）有限公司电泳涂装车间3.2谐波的基本定义及基础知识3.2.1领域内关键词语的基本概念★谐波：（harmonic）对周期性交流信号量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整数倍的分量。
我国供电系统频率为50Hz，所以5次谐波的频率为250 Hz。
7次谐波的频率为350 Hz。
11次谐波的频率为550 Hz，13次谐波的频率为650 Hz。
★公共连接点：（PCC）用户接入电网的连接处。
★总谐波畸变率：（THD）周期性交流量的谐波含量的方均根值与基波分量的方均根值之比（用百分数表示）。
电压总谐波畸变率以THDU表示，电流总谐波畸变率以THDI表示。
★谐波源（harmonic source）：向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。
★感性无功：电动机，变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫感性无功功率。
★容性无功电容器在交流电网中接通时在一个周期内，上半周期的充电功率和下半周期的放电功率相等，不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率。
★功率因数：有功功率与视在功率的比值称为功率数。
★功率因数调整电费：实行两部分电价制度的用电企业，供电部门根据用户平均功率因数而加收或减免的电费，称为功率因数调整电费3.2.2谐波的产生和危害●谐波的产生：谐波主要是由于大容量整流或换流设备以及其它非线性负荷，导致电流波形畸变造成的。
我们对这些畸的变交流量进行傅立叶级数分解，即可得到50Hz的基波分量和频率为基波分量整数倍的谐波分量。
●谐波的危害★影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与安全运行。
★影响电网的质量：高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加电路损耗，浪费电网容量。
★影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。
★影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。
★3.2.3 谐波含量的国标要求国标GB/T 14549-93式中 SK1SK2Ihp —表2 中的第h Ih —短路容量为3.2.4配电系统测量在某汽车工业（苏州）有限公司设施管理部的大力支持下，我方工程师于2014年8月14日应邀对电泳涂装车间10#和13#两台变压器低压配电系统进行了电能质量测试，量测情况如下：3.2.5测量仪器美国FLUKE公司的Fluke 434Ⅱ电能质量分析仪。
此设备用于监测电能质量，可以在线连续长时间测量电压、电流的谐波，三相不平衡，闪变，暂态过程，波形变动，频率变化等。
设备技术参数：·电压精确度: 0.1%·电流精确度: 0.5%·采样频率:1kHz~64kHz·脉冲采样频率:100kHz~10MHz·符合EN610529标准3.2.6测量内容此次测量使用Fluke 434Ⅱ电能质量测试仪进行不间断连续测量，获得连续的电流、电压、谐波情况及瞬时的波形、功率、谐波等详细数据。
3.2.7被测供电系统简介及说明1）系统测试点选择：分别对电泳涂装车间10#和13#两台变压器二次侧进行了电压谐波、电流谐波、功率因数等测试。
两台变压器测试点系统简图如图1和图2所示。
图1 10#变压器低压系统测试点选择示意图图2 13#变压器低压系统测试点选择示意图3.33.3.110#有谐有电谐113.3.213#电电27有电513在连续15个小时的监测中谐波电流总畸变率最高点截屏在连续15个小时的监测中谐波电流总畸变率最高点时基波电流值截屏测试数据图表解读分析：从上述图表数据对比分析可以得知，13#变压器低压400V母线在未投入电泳涂装物料只有配套负载运行时，系统内谐波电压总畸变率为2.8%，远低于国标谐波电压总畸变率5%的安全限值，而系统内的谐波电流总畸变率也只有21.5%，因为基波电流小，总谐波电流只有35.7A，电压波形未见明显畸变，电流波形畸变明显；而当13#变压器低压400V母线在投入电泳涂装物料后带载运行时，系统内谐波电压总畸变率达到3.7%，接近国标谐波电压总畸变率5%的安全限值要求，而系统内的谐波电流总畸变率升高到71.5%，总谐波电流高达380A左右，其中因为11#4、谐波治理方案分析设计4.1谐波治理设计依据谐波治理是一项系统工程，由于谐波本身产生的复杂性，以及谐波受电网结构及其设备阻抗影响，谐波在电网中呈现其特有的流动、变化的特性，因此对于谐波滤波装置的设计带来了非常大的困难，尤其对于分散的小容量谐波源的集中治理，更需要以对现有电网较长期的谐波跟踪测试数据为设计依据，进行合理而经济的谐波治理。
对于谐波治理工程，其滤波装置设计需要综合考虑以下几个方面：4.1.1国家标准我国对于电网谐波的国家标准是GBT-14549-93《电能质量公用电网谐波》，规定了电网电压畸变率限值和公共连接点（PCC）的谐波电流限值。
4.1.2谐波测试数据由于谐波的流动、变化波动特性，一般理论上只能做简单估算。
如果需要设计谐波治理方案或谐波滤波装置，最可靠的应该是谐波测试数据，这类情况适用于已经投运设备的电网或需要增容的电网谐波治理。
当然，为了测试数据的可靠性和准确性，需要熟悉谐波源工作原理和工艺，了解电网结构，并根据GBT-14549-93《电能质量公用电网谐波》标准中附录D的要求，采用可靠的谐波测试仪和准确的测试方法。
4.1.3系统容量供电系统容量越大，即系统的等值导纳越小，母线谐波电压水平越低，因此提高供电系统的容量，是遏制谐波影响的重要措施之一。
由于滤波装置总是与系统相连，因此系统阻抗对滤波效果的影响必须考虑，这种情况下滤波效果由滤波装置与系统综合阻抗决定，滤波装置设计时各参数选择必须考虑系统情况。
系统的阻抗原则上应该用实测值，有时也可以根据供电系统的短路容量或网络有关参数近似计算其等值阻抗，这种方法一般用于6~10kV的中小型滤波装置参数的初步选择中。