电力谐波抑制与无源电力滤波技术

常用的无源滤波支路。除此之外，还有许多其它类型的无源滤波支路，如图13所示。

2.2 影响无源滤波器效果的主要因素

无源电力滤波器的工作原理是低阻抗并联分流，是被动滤波。由(4)式可以看出，无源电力滤波器的滤波效果是由滤波器的谐波阻抗和电网谐波阻抗共同决定的。对同一个无源滤波器而言，当电网内阻抗较小时滤波效果变差，如图14所示;对于相同的电网谐波阻抗而言，滤波器容量较小时，其谐波阻抗增加，滤波效果变差，如图15所示。

2.3无源电力滤波器滤波效果实例

图16为某企业无源电力滤波器滤波效果实测结果。由于该谐波负荷11次以上高次谐波含量丰富，滤波器设计充分考虑了对高次谐波的滤除效果。实测结果表明，滤波器对谐波电流的总滤除率在60%以上，滤波器投入前母排电压谐波含量高达8.2%，滤波器投入后降为4.3%，达到国家标准要求。

2.4无源电力滤波器系统构成

图17为典型无源电力滤波器系统图。系统由无源滤波支路、投切控制开关、保护元件、系统控制器等部分构成。投切开关可以采用机械开关，也可以采用晶闸管固态开关，主要视投切频繁程度而定。

2.5无源电力滤波器的设计选用

设计选用无源电力滤波器需注意以下几个方面：

(1)滤波器的额定电压等级和基波频率要与系统一致;

(2)确认系统中有无中线谐波滤波需求，有则选用3相4线系统;无则选用3相3线系统;

(3)无源滤波器的基波无功容量应符合系统无功补偿需求;

(4)滤波支路需根据系统谐波频谱进行设计或选用，必须从系统中最低次主要谐波开始;常用无源滤波器支路组合：无3次谐波时：5次，5次+7次，5次+7次+11次;有3次谐波时：3次，3次+5次，3次+5次+7次;

(5)滤波器各支路分流的谐波电流强度不得超过该滤波支路的谐波电流额定值;

(6)要根据系统阻抗和谐波电压含量进行滤波效果校验和安全运行校验。

(7)无源电力滤波器一般不可与常规无功补偿电容器并联运行，否则仍会导致谐波放大，如图18。

2.6 滤波电容器安全运行校验

设计选用无源电力滤波器时，必须对滤波电容器进行安全运行校验，以确保电容器的安全运行。安全运行校验的基本原则是，电容器的实际工作电压和实际工作电流，在最坏情况下均不得超过电容器的额定值，并应留有适当安全余量。电容器的实际工作电压和实际工作电流可按下式计算：

其中：α为串联电抗率;ω为工频角频率;h为谐波次数;US为系统电压;ICf和ICh分别为流过电容器的基波电流和h次谐波电流

3.无源电力滤波器与有源电力滤波器的对比

无源电力滤波器具有结构简单、造价低等优点得到广泛应用，但无源滤波器的滤波效果并不理想。在许多场合，由于各种因素的制约，采用无源滤波器后，谐波水平仍达不到相关标准要求。设计不良的无源滤波器还可能在滤除某些频率谐波的同时导致另外一些频率的谐波被放大。有源电力滤波器是电力谐波治理技术的最新发展方向，具有许多无源滤波器无法比拟的优点。关于有源电力滤波器的讨论已超出本文的范围，表1为无源电力滤波器与有源电力滤波器的对比，可供参考。

五 结 语

电力谐波问题是一种电网污染和公害，已引起人们的高度关注。在节能减排呼声日益增高的形势下，采取正确技术措施对电力谐波进行治理更加必要。采用电抗器等无源器件实现电力谐波抑制和谐波滤除，具有简单有效的突出优点，仍然是目前治理电力谐波问题的主要技术手段。正确掌握这一技术手段，有效治理电力谐波，具有重要意义。推广、应用电力谐波治理技术是有关专业技术人员义不容辞的责任。

参考文献

[1] George J. W.(徐政译)电力系统谐波. 机械工业出版社, 2003

[2] 王兆安等. 谐波抑制和无功功率补偿. 机械工业出版社, 1998