無(wú)源式諧波濾波器

1、無(wú)源式諧波濾波器使用說(shuō)明建德巨龍電爐有限公司 在電力電網(wǎng)中，存在大量非線性負(fù)載,引起電網(wǎng)電流波形不再是正弦波。這一非正弦波可用傅里葉級(jí)數(shù)分解成為一個(gè)直流量，基波正弦量和一系列頻率為基波頻率整數(shù)倍的高次諧波正弦分量之和。對(duì)目前三相交流發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電壓而言，認(rèn)為基波為正弦波，即波形中基本無(wú)直流量和高次諧波分量。但由于電力系統(tǒng)中存在著各式各樣的諧波源，如目前廣泛應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)的可控硅變頻器(中頻電源),使得高次諧波的干擾成了當(dāng)前電力系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的一大“公害”，各國(guó)對(duì)電力電網(wǎng)電壓正弦波形畸變的極限值都有明確的規(guī)定，要求用戶對(duì)接入電網(wǎng)的設(shè)備產(chǎn)生的諧波應(yīng)采取一定措施，進(jìn)行抑制。 1.高次諧波產(chǎn)生的

2、原因及其對(duì)電網(wǎng)的危害 高次諧波產(chǎn)生的原因主要是由于電力系統(tǒng)中存在非性線元件及負(fù)載產(chǎn)生的。如：電容性負(fù)載、感性負(fù)載及開關(guān)變流設(shè)備，諸如計(jì)算機(jī)及外設(shè)、電動(dòng)機(jī)、整流裝置等。由于其為儲(chǔ)能元件或變流裝置，故使電壓、電流波形發(fā)生畸變，見圖1。 圖1帶有非線性負(fù)載時(shí)的電流波形 高次諧波電流通過(guò)變壓器，可使變壓器的鐵芯損耗明顯增加，從而變壓器出現(xiàn)過(guò)熱，效率降低，縮短變壓器的壽命。高次諧波對(duì)電網(wǎng)的影響也是如此，電纜內(nèi)耗加大，電纜發(fā)熱，縮短電纜的使用壽命；對(duì)電動(dòng)機(jī)影響更大，不僅損耗增加，還會(huì)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子振動(dòng)；而高次諧波對(duì)電容的影響更為突出，含有高次諧波的電壓加至電容兩端時(shí)，由于電容器對(duì)高次諧波的阻抗很小，所以電容

3、器很容易發(fā)生過(guò)負(fù)荷導(dǎo)致?lián)p壞。高次諧波的干擾，往往還會(huì)導(dǎo)致供電空氣開關(guān)誤動(dòng)作，造成電網(wǎng)停電，嚴(yán)重影響用電設(shè)備的正常工作。同時(shí)，高次諧波對(duì)通訊設(shè)備也產(chǎn)生干擾信號(hào)。 對(duì)于電容負(fù)載：ZC=1/2fC 當(dāng)f=n×50（n=2、3）中n很大時(shí)，由上式可見ZC很小。 2.高次諧波的抑制方式 （1）三相整流變壓器采用Y或Y，這樣聯(lián)接可以消除3的整數(shù)倍的高次諧波，電網(wǎng)中的諧波電流只有5、7、11、13等奇次諧波。 這恰恰是可控硅變頻器(中頻電源)的特征諧波.（2）增加整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)。整流變壓器二次側(cè)的相數(shù)越多，整流波形的脈波數(shù)越多，奇數(shù)低的諧波被消去的也越多。 即大功率可控硅變頻器(中頻電源)

4、,當(dāng)功率大于4000kw時(shí)采用十二脈整流的原因.（3）裝設(shè)分流濾波器，分流濾波器是由R、C、L等元件組成的。串聯(lián)諧振電路一般采取三相星形聯(lián)接，它往往接在大型整流設(shè)備與電網(wǎng)的聯(lián)接處，見圖2。 圖2分流濾波器接線圖 （4）裝靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置 上述四種抑制方式都對(duì)電網(wǎng)的凈化起了一定的作用，根據(jù)具體情況決定采用不同的方式.3.可控硅變頻器(中頻電源)諧波電流對(duì)基波電流的典型值<<國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 10236-88>>脈波數(shù)P諧波次數(shù)不勝數(shù) h (相對(duì)于基波電流的標(biāo)么值)5711131719232560.1750.1100.0450.0290.0150.0100.0090.00812

5、0.0260.0160.0450.0290.0020.0010.0090.008180.0260.0160.0070.0040.0150.0100.0010.001240.0260.0160.0070.0040.0020.0010.0090.0084.GB/T 14549-93<<電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波>>關(guān)于公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值電網(wǎng)標(biāo)稱電壓(kV)電壓總諧波畸變率(%)各次諧波電壓含有率(%)奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.85.IEC61000-2-2公共低壓電網(wǎng)中的電壓諧波畸變限制

6、值(IEC:國(guó)際電工委員會(huì))奇數(shù)次諧波偶數(shù)次諧波三倍數(shù)次諧波h%Vhh%Vhh%Vh562235754191.5113.560.5150.313380.5>=210.2172100.5191.5>=120.2231.5251.5>=29x對(duì)直到40次的諧波THDv<=8%x=0.2+12.5/h. 對(duì)29,31,35,37 Vh=0.63%,0.60%,0.56%,0.54%6.IEC6100-2-4工業(yè)用戶中的電壓諧波畸變限制值IEC61000-2-4第2類奇數(shù)次諧波偶數(shù)次諧波三倍數(shù)次諧波h%Vhh%Vhh%Vh562235754191.5113.560.5150.3

7、13380.5>=210.2172100.5191.5>=120.2231.5251.5>=29xx=0.2+12.5/h. 對(duì)29,31,35,37 Vh=0.63%,0.60%,0.56%,0.54%IEC61000-2-4第3類奇數(shù)次諧波偶數(shù)次諧波三倍數(shù)次諧波h%Vhh%Vhh%Vh58771152336134.541.592.5174>=61152194211.75233.5>=271253.5>=29yy=511h. 對(duì)29,31,35,37 Vh=3.1%,3.0%,2.8%,2.7%7.諧波濾波器工作原理通過(guò)使用無(wú)源濾波器能有效地減小諧波,一般

8、地,無(wú)源濾波器由電容器和電抗器串聯(lián)而成,并調(diào)諧在某個(gè)特定諧波頻率.濾波器對(duì)其所調(diào)諧的諧波來(lái)說(shuō)是一個(gè)低阻抗的“陷阱”.理論上在其調(diào)諧頻率處阻抗為零,因此可以吸收掉要濾除的諧波.8. 諧波濾波器設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇根據(jù)用戶諧波源的諧波頻譜,裝置電壓,電網(wǎng)短路容量,供電電網(wǎng)對(duì)諧波的限制要求,合理選擇諧波濾波器的各項(xiàng)參數(shù).9. 諧波濾波器常用的保護(hù)裝置:序號(hào)名 稱用 途定 值備 注1熔斷器單臺(tái)電容器故障時(shí)熔斷1.5倍單臺(tái)電容器電流2電容器組內(nèi)部故障保護(hù)防止電容器部分切除后,其余承受過(guò)高的運(yùn)行電壓時(shí)限0.2S切除相應(yīng)的濾波器3過(guò)電壓保護(hù)防止過(guò)電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行1.1Un 時(shí)限2-5min動(dòng)作后切除部分濾波器4欠電壓保護(hù)防止失壓后立即復(fù)電,造成過(guò)電壓損壞0.5Un瞬時(shí)動(dòng)作切除全部濾波器5過(guò)電流保護(hù)防止濾波器長(zhǎng)期過(guò)電流1.5Icn,時(shí)限0.2秒切除相應(yīng)的濾