4 滤波补偿装置的仿真运行
使用电磁暂态程序（Electro?Magnetic Transients Program，EMTP）和PSpice进行数模信号混合仿真，可以评价有源电力滤波器的效率和控制系统的功能。在未进行物理试验的情况下，采用软件，可以对有源电力滤波器的结构进行评价［5］。采用CHP谐波潮流计算程序，可以进行10kV并联式混合型有源滤波器装置仿真运行和安全校核，优化参数和结构。
分别按照3种不同的安装位置和控制方法来分析有源滤波器和无源滤波器混合结构的补偿效果。对于每一种结构，仅在谐波滤波效果和串、并联谐振抑制方面进行分析。仿真结果表明,使用有源和无源滤波器相结合的谐波补偿装置的优点为：①能有效地补偿负荷在运行过程中所产生的宽范围的频率变化的谐波电流。②能有效地抑制系统可能产生的并联谐振和串联谐振。
通过分析3种有源和无源滤波器不同的组合结构形式，其仿真结果表明，总谐波电流补偿法和总电流反馈补偿法都具有良好的谐波补偿特性以及抑制系统并联或串联谐振的能力。仿真中还发现，电源电压的谐波分量可能会引起在有源滤波器和无源滤波器之间的电流振荡，这种现象在实际应用中应注意解决。
仿真结果还表明，有源滤波器使用的注入变压器的接线方式，最好为D,d或者Y,y接线方式。这样，对于负荷的配电变压器的接线方式就不需要作规定，任意形式的接线方式都可取得预想的补偿效果。否则会因为注入变压器引起的补偿电流的相移而损坏了补偿效果，导致谐波电流的增加。
5 装置的特性和工业运行效果
该套补偿装置安装在某工业区的一35kV变电站。由上级110kV变电站提供35kV线路主供电。该变电站装有2台分列运行的SZ9－8000/35主变压器。根据当地供电局的长期监测，变电站10kV母线电压总畸变率经常超过国家标准GB/T
14945—1993中规定的谐波电压限值（4%），有时甚至达到5%～7%。该变电站的非线性负荷主要是一些钢管厂的直流轧机和高频感应加热炉。直流轧机和高频感应加热炉的主要特征谐波为5、7、11和13次谐波，此外还有2、3、4、6等次谐波。
5.1 谐波治理和无功补偿方案
设计无源5次滤波器一组，安装容量为1500kvar，用于滤去5次谐波电流和补偿所需的基波无功。同时并联高压有源滤波器BHY480/10 1台，用于滤除其他各次谐波电流，而且不输出基波无功，以免无功过补。
5.2 装置性能的测量结果和工业投用效果
鉴定委员会专家测试组对该套装置进行特性测量的结果如下：①有源滤波装置三相输出补偿容量设计值为480kVA，实测的输出补偿容量达到508.1kVA以上。②有源滤波装置空投时的空投损耗为563.8W，为额定补偿容量的0.12%。③有源滤波装置具有快速反应跟踪补偿特性，动态响应时间小于0.3ms。④变电站5号10kV母线电压总畸变率在该套滤波补偿装置投运前的测量值为4.9%～5.9%；在该套装置投入运行后的测量值为1.3%～1.5%。由此可见，10kV母线电压波形得到显著改善，电压波形总畸变率下降为1.5%以下。⑤10kV负荷谐波电流的总补偿率为76.4%。⑥装置投运后系统的功率因数从0.75上升到0.93以上。
补偿装置投运前后10kV侧线路电流的频谱分析见图3。补偿装置投运前后10kV侧母线电压的谐波总畸变率变化曲线见图4。
图3 补偿装置投运前后10kV侧线路电流的频谱分析
图4 补偿装置投运前后10kV侧母线电压的谐波总畸变率变化
6 结论
高压并联式混合型电网高次谐波有源滤波装置是一种可直挂在10kV系统中使用的新型滤波补偿装置。无源滤波设备有滤除谐波的功能和兼顾系统所需的无功补偿，有源滤波设备对系统的高次谐波进行有源补偿，具有高度的自适应性，同时可以抑制因系统参数改变而产生的并联或串联谐振，还可以防止无功过补偿等，是现代企业中对含有各种换流装置的非线性负荷进行电力谐波治理和合理补偿无功的设备。
国家电网公司于2004年12月在北京召开了该项目的科技成果鉴定会。鉴定意见认为，该装置是我国首次自主研制并投入工业运行的第一套10kV大容量电网高次谐波有源滤波装置，填补了国内10kV直挂电网的高次谐波有源滤波装置（GAPF）的空白，其主要技术指标达到了当前国际先进水平，具有广阔的应用前景。可以方便地从三相10kV拓展到单相27.5kV的电压等级，为电铁牵引站的谐波治理工程提供高效的补偿装置。
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