高壓無功補償及諧波治理

    一、產品簡介

    在一個理想的電力系統和供電系統中，電能是以單一固定的工業頻率(50Hz或60Hz)、正弦波電壓和電流向用戶供電的。但若有非線性負荷，如整流器、變頻器、電弧爐、電焊機等接入系統，會產生大量高次諧波電流導致系統電壓和電流波形畸變，造成電力系統諧波污染，對電力設備和用電設備造成危害。因此，當注入系統的高次諧波電流超過國家標準限制時，就必須采取濾波措施，即采用諧波濾波裝置。

    鋼鐵、石油化工、冶金、煤炭以及印染等行業的負荷在工作過程中產生大量諧波，對電力系統造成嚴重的污染，影響供電質量。無源電力濾波裝置就近吸收諧波源產生的諧波電流，是抑制諧波污染的一種有效措施。無源電力濾波裝置主要由濾波電容器、空心濾波電抗器和無感電阻的適當組合而成，運行中與諧波源并聯，起濾波作用并兼顧無功補償和調壓的需要。由于它經濟實用、結構簡單、運行可靠、維護方便等原因，得到了廣泛的應用。

    二、結構原理

    無源電力濾波器主要由濾波電容器、濾波電抗器和無感電阻器等適合連接組成，完成濾除諧波兼無功補償的作用。其主要的工作原理是電路的串聯諧振，在某一個諧波頻率下，當電容器的容抗和電抗器的感抗相等時，其串聯等效電抗為很低值，對相應頻次諧波表現出低阻抗，從而有效的一直了流向系統或其它符合的諧波電流，改善了系統的電壓畸變。

    按結構和接線方式分，無源電力濾波器主要有以下幾種：單調諧波濾波器、雙調諧波濾波器、C型濾波器、高通濾波器等。單調諧波濾波器是工程中使用最多的濾波器，它僅對某一次諧波起濾波作用，特點是結構簡單，但對元件的工作穩定性要求高，較小的額定值改變會帶來較大的濾波效益劣化。雙調諧波濾波器同時吸收兩種頻率的諧波，實際上相當于兩個并聯的單調諧波濾波器，但減少了回路，基波損耗較小，只有一個電抗器承受全部沖擊電壓。這種濾波器結構復雜，調諧困難，但在高壓大容量裝置中采用有一定的技術經濟的優越性。高通濾波器對截至頻率以下的頻次呈現高阻抗，對截止頻率以上的頻次在寬廣的范圍內呈現較低的阻抗值，可以一直高次諧波對系統的影響，其特點是基波損耗較小，阻抗頻率特性較好，結構簡單，對工頻偏差及元件參數變化不敏感，故工程上應用較多。C型濾波器是一種新型濾波器，它的基波損耗很小，適合用在較低的頻次上，但它對工頻偏差幾元件參數變化比較敏感。

    三、適合范圍

    ☆ 大功率整流裝置：例如電解鋁、中頻爐、軋機等，半導體器件在關斷與開通的過程中會產生與其接線方式有關的特征諧波，其流入系統的諧波電流會影響變壓器和電動機等的正常工作，造成其過載甚至燒毀。

    ☆ 電力機車：目前各國正在運行時用的電氣化鐵路機車大多采用交流25~35KV電源，有前應變電站兩相供電。這就不可避免的引起三相負荷不對稱，由此向電力系統中一并注入諧波電流和付序電流。一般在牽引變壓器的兩個供電臂上裝設容量相同的濾波器。

    ☆ 含鐵磁特性器件的負荷：如變壓器，鐵心電抗器等，當其工作在飽和狀態時，由于磁化曲線的非線性，會產生一定次數的諧波，其中以三次為主，當系統存在并聯補償電容器時，電容器的容抗和系統感抗的一個合適比例，就會造成三次諧波的嚴重放大。<