电力滤波装置，谐波治理

谐波治理，滤波装置

    概述

    输电及配电系统是运行在固定频率的正弦波电压和电流波形下，然而在非线性负荷接入系统时，产生的附加谐波电流引起电流和电压畸变。

    非线性的单相负荷如荧光灯、投射灯、计算机、打印机等，接入相与中性线之间产生三次谐波电流，并在中性线上进行并联叠加，所有的谐波电流造成电流和电压畸变。三次谐波电流除了在中性线累计引起过载风险外，还形成150Hz的磁场。

    谐波治理，即从电网上滤除三次谐波电流，消除谐波影响，使上述问题得以解决。滤波器与谐波源越近滤波效果越好，这是谐波电流和谐波电压治理的最好办法。如果由于三次谐波引起的三次谐波电压畸变或变压器过载是主要问题，建议在主电源配电柜装设滤波器。

    低压三次谐波滤波器的适用行业

    一般工业、商业大楼、写字楼、居住小区及三相四线制负荷。

    三次谐波滤波器的组成和工作原理

    三次谐波滤波器由电容器串联阻抗构成。谐波滤波器产生基波无功功率，以达到目标功率因数，电抗器的电感值选择使其对三次谐波形成很低阻抗串联谐振，其结果是绝大部分的谐波电流可被滤除。

    滤波器柜安装有一台接触器、一台热继电器、电抗器、电容器及一台电压控制继电器。通常滤波器与主配电柜带熔断器的馈线相连，与通常的无功电容器组一样，三次谐波滤波器也可以由一台功率因数调整器控制。三次谐波滤波器也可以根据中性线中的电流由外部的电流继电器控制其投入和切除，或滤波器与负荷同时控制投切。

    谐波滤波器通常根据具体项目的测量结果采用标准元件组合而成，这样可以保障以合理的投资获得最佳的无功补偿和谐波滤波的效果。

    确定滤波器规格所需要的数据
     1.中性线和/或相线中的三次谐波电流。
     2.滤波器接入点的电压畸变(相对中性线)。
     3.需要的无功补偿功率。
     4.变压器的容量(S/kVA)及短路阻抗百分比(Zk%)。
     5.安装地点(主配电柜或分配电柜)。

    低压动态无功补偿装置

    随着电力电子装置在一般工业用户、大型商场、写字楼、智能大厦、居住小区等配电网中的广泛应用，非线性负载（如变流设备、日光灯、计算机、空调等）的大量使用，导致高次谐波的产生，如果直接投入电容器补偿功率因数，容易引起高次谐波放大，使电压和电流的畸变更加严重。三伊公司针对这种情况推出TSC-SYII型动态无功补偿装置，是在动态无功补偿装置的基础上增加抑制谐波功能的产品，除具有动态无功补偿装置的全部优点外，还能可靠抑制电网内的高次谐波，防止谐波放大。

    低压动态无功补偿装置主要设备构成

    1.晶闸管(投切电容器)
    2.电抗器(抑制谐波)
    3.电容器(补偿功率因数)

    TSC-SYII无功补偿装置技术规范
     额定电压：400V
     相数及频率：单相或三相
     投切级数：3级，7级，10级（也可根据客户需要设计其它等级）
     额定容量：30-5000kVar并可根据用户需要定做，柱上式和柜机式两种机型可供选择
     环境温度：-10°C~45°C
     环境湿度：相对湿度不大于85%
     海拔高度：不超过2000米
     高压动态无功补偿及滤波装置(TCR型SCV) SVC=FC+TCR
     TCR: Thyristor Controlled Reactor 晶闸管控制电抗器
     SCV: Static Var Compensator 静止型动态无功补偿装置

     高压动态无功补偿及滤波装置主要设备构成
     1.全数字控制柜
     2.晶闸管阀组
     3.主电抗器
     4.纯水冷却系统

    SVC高压动态无功补偿及滤波装置简介
     基于DSP的全数字控制系统，具有运算速度快、处理数据量大，实现实时控制量计算。
     采用柜式结构，实现外来干扰屏蔽，抗干扰能力优越。
     控制整个系统的运行。
     采用卧式结构，晶闸管叠装压接式，纯水冷却、内取能、内阻尼、空气绝缘、BOD保护。
     晶闸管选用ABB优质产品，电气性能良好，串联使用控制电抗器的投入与切除。
     主电抗器，通过晶闸管阀组连接到SVC系统中，成为SVC最重要的部分。
     电抗器为空心、干式、铜线或铝线环氧固化型，线形度高、噪音小、动热稳定性好，绝缘强度高，散热好。通过晶闸管的相位控制达到动态无功补偿的目的。
     主要设备采用国外著名公司进口元件，主循环泵、等离子交换机、精密过滤器等核心机构采用不锈钢316L材质。
     PLC程序控制，保护、报警功能完备。
     无腐蚀，无污染，符合环保要求。

     TCR型SVC技术特点

     1.动态相应时间快，实现平滑调节。采用基于DSP的全数字化控制，动态相应时间小于10ms.         
     2.运行可靠，保护措施齐全，维护量小。系统信息传递采用光缆传递，光电方式转换，抗干扰能力好。
     3.控制灵活，调节方式多样。可按无功电压或无功功率投切，可手动/自动转换，分相投切。
     4.采用封闭纯水冷却系统，冷却效率高，运行可靠。
     5.可以实现电能质量根本优化。装置投运后功率因数可达0.95以上，消除电压波动及闪变，三相平衡符合国际标准。 

     高压无功补偿兼滤波装置

     高压无功补偿兼滤波装置主要用于6kV、10kV及35kV供电的冶金化工等行业有谐波源的场所。本装置为“无源型”滤波装置，主要由滤波电容器、滤波电抗器和电阻器适当组合，精密调谐后使滤波器对某一频率的高次谐波电流呈现低阻抗，从而起到就地吸收谐波电流改善电能质量的目的。滤波装置在运行中与谐波源并联，除了滤波作用，还兼有无功补偿的作用。

    装置结构

     高压滤波成套装置主要由隔离开关(接地开关)、放电线圈、氧化锌避雷器、干式空芯滤波电抗器、高压滤波电容器、电流互感器、熔断器和母线等组成。根据用户及场地需要，可做各种结构的滤波成套装置。具有安装维护方便，占地而积小，布局合理等特点。

    滤波成套装置可分为户内安装和户外安装：按调谐次数可分为2次、3次、5次、7次等滤波支路。装置所包含的调谐次数及滤波支路数主要是根据用户谐波源状况而设计的。

    电抗器安装方式采用三相平装时，可采用“一”字排列或“品”字排列。空芯电抗器由于互感影响比较大，因而在安装时必须保证一定的防磁距离。

    电容器安装方式可分为立式安装、卧式安装等。可根据场地情况、负荷特性、系统情况及用户要求，并考虑接线方便有针对性的设计。

     工作原理

    无源滤波器主要由滤波电容器、滤波电抗器等适当组合成LC滤波装置。LC滤波装置主要有单调谐滤波器、双调谐滤波器、高通滤波器、C型滤波器等。各种滤波器电气接线如下图。

    实际应用中根据谐波电流的特征及大小以及无功需求情况设计成几组滤波器，每一组滤波器对应于某一次谐波，滤波器的分组需进行精密计算，既要满足滤除谐波的要求，也要满足无功补偿要求，同时还要防止在某一整数次频率下由于滤波器与系统阻抗发生并联谐振而产生的谐波电流放大。

    技术参数和性能

    装置的一次线为单星型或双星型，对于35kV及以下电力系统，电容器组的中性点不接地，其绝缘等级与电力系统的绝缘等级相同。装置能在1.1Un或1.3In下长期运行。

    装置的额定安装容量为所有电容器额定容量之和。

    电容器的保护对6-10kV等级，一般采用开口三角电压保护或中性点不平衡电流保护。35kV以上等级采用差压保护。此外，每台电容器还可串接一只熔断器做电容器的内部故障保护。

    放电线圈的额定放电容量应能使电容脱开电源后，在5s时间内，将电容器组上的剩余电压自额定电压峰值降至50V以下。带有二次绕组的放心线圈还可用作开口三角零序电压保护和电压差动保护。

    氧化锌避雷器用于吸收装置的过电压，电容器组保护用的氧化锌避雷器必须选用无间隙避雷器。装置采用三只避雷器接线，并联与电容器组相与地之间。

    使用环境

    装置用于户内外：
    安装运行地区的海拔不超过1000m：
    周围空气温度为-25℃～+45℃：
    空气相对温度不大于85％(20℃时)：
    安装场所应无剧烈的机械振动和颠簸：
    地震烈度8度；
    无有害气体及蒸汽，无导电性或爆炸性尘埃等。