电网谐波的危害及抑制技术 - 图文(7)

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随着科技的发展对谐波的抑制提出了新的设想，它克服了以往滤波器仅固定在某些谐波频段,它采用如图2-2的拓扑类型。它对非线性负载产生的谐波进行采样、分析、建立频谱图，以此频谱图为依据向电网侧送一个与非线性负载产生的谐波相反的谐波，从而达到谐波抑制的效果。

图2-2 有源谐波调节器的基本工作原理

据此原理推出了有源谐波调节器（ACTIVE HARMONIC CONDITIONER）它能将2～25次谐波有效地抑制。可根据电网的情况调整电压与电流波形的相位角，修正电流波形，提高功率因数，有效地抑制谐波干扰。它的工作原理见图2-3。

图2-3 有源谐波调节器工作原理框图

有源谐波调节器具有友好的用户界面，通过对话窗进行现场设置，真实地将用户现场实际状态反馈至有源谐波调节器中，让其通过采样拾取器实时捕捉谐波，全面有效地抑制电网中的谐波。该调节器还具有标准的RS232接口，可方便地将谐波信息与实时计算机通讯。

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a.无有源谐波调节器

b.有有源谐波调节器

图2-3 带有非线性负载（计算机等）的输入电流波形

图2-4为非线性负载经有源谐波调节器调节前图a与调节后图b的输入电流波形比较。可以看出，这种有源谐波调节器将大大抑制谐波，提高了功率因数，同时大大地减小损耗，大大地节约了能源，保障了电网线路的安全。利用该谐波调节器可全面解决电网造成的损失。

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第三章 电力滤波器原理及应用

3.1无源电力滤波器

3.1.1无源电力滤波器的介绍

无源电力滤波器(Passive Power Filter，PPF，PF)又称为LC滤波器，是由电容元件、电感元件和电阻元件按照一定的参数配置，一定的拓扑结构连接而成。以对某次谐波或以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用。由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。无源电力滤波器是目前广泛采用的谐波抑制手段。

3.1.2无源电力滤波器原理

滤除谐波原理实质是为电路中的谐波提供一条释放路径，即保留基波而使谐波短路，使谐波可以通过滤波器直接流回谐波源而不注入系统。滤波器设置在需要滤除的谐波频率上使感抗和容抗相等而抵消，通常称为调谐。而R为低值电阻，在调谐频率上，滤波器表现出高阻抗特性，这样该频次谐波就可以顺利通过滤波器而返回谐波源。对于非调谐的基波和其它次谐波，滤波器则表现为高祖抗，因而影响很小。

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3.1.3无源滤波器的分类

无源滤波器分为单调谐滤波器、双调谐滤波器及高通滤波器。 （1）单调谐滤波器

一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单，缺点是电能损耗比较大，但随着品质因数的提高而减少，同时又随谐波次数的减少而增加，而电炉正好是低次谐波，主要是2～7次，因此，基波损耗较大。二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时，基波损耗可减少20％～50％，属节能型，滤波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器，但组成复杂些，投资也高些，用于电弧炉系统中，2次滤波器选用三阶滤波器为好，其他次选用二阶单调谐滤波器。

注意事项：①滤波电抗器和电阻器均接在电容器的低压侧，以便使电容器的外壳承受较小的对地电压。②在三相系统中，整个滤波器宜采用星形接线，其主要优点：一是，一相中任何一个电容器故障击穿时，短路电流较小，避免引起相间短路：二是，电抗器不承受短路电流冲击，且需要采用“半绝缘”，因为在系统单相接地时，电抗器对地电压仅为相电压；三是，便于分相调谐。 （2）双调谐滤波器

它有两个谐振频率，能同时吸收两个频率的谐波，其作用等效于两个并联的单调谐滤波器。双调谐滤波器的阻抗特性可以看作由上段L1、C1、

R1组成串联阻抗Z1和下段k、R2与C2、R3组成并联阻抗Z2，则滤波器阻

抗为Z=Z1+Z2。采用双调谐滤波器代替两个单调谐滤波器，可以减少基波损耗，降低k上的冲击电压。双调谐滤波器正常运行时，由于并联支路

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的基波阻抗比串联支路的基波阻抗小得多，因此并联支路所承受的基波电压远小于串联支路所承受的基波电压。

由于双调谐滤波器比两个单调谐滤波器成本低，近年来在一些高压直流输电工程得到了应用。目前已有国外公司开发出三调谐滤波器并在高压直流输电工程应用。 （3）高通滤波器

电网中高次谐波含量较低，同时由于高次谐波遇到的谐波阻抗大(系统阻抗一般是感性的)，因此滤除高次谐波时不采用调谐滤波器，为了降低成本，通常采用高通滤波器滤除谐波，高通滤波器对所有的高次谐波阻抗均较小，可以将某一频率以上的谐波滤除。高通滤波器又称减幅滤波器可分为：一阶高通滤波器、二阶高通滤波器、三阶高通滤波器和C型高通滤波器。

一阶高通滤波器需要电容较大、基波损耗太大，一般不采用；二阶高通滤波器基波损耗小，滤波性能好，结构简单，因此工程上应用最为广泛三阶高通滤波器基波损耗最小，但特性不如二阶高通滤波器，因此用的也不多；C型高通滤波器性能介于二阶高通滤波器和三阶高通滤波器中间，

C2与L调谐在基波频率上，使基波电流不通过电阻R，因此可以大大降

低基波损耗，C型高通滤波器也较常用。其缺点是工作时间长后，电容、电感参数变化导致调谐频率偏移，基波损耗将明显增大。一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波形成低阻抗通路。

用于大型电炉的滤波器组合最基本的有两类：一是用3～5组单调谐滤波器组成，二是由2～4组单调谐滤波器和一组二阶宽频带滤波器组成。

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