電力濾波裝置，諧波治理

諧波治理，濾波裝置

    概述

    輸電及配電系統是運行在固定頻率的正弦波電壓和電流波形下，然而在非線性負荷接入系統時，產生的附加諧波電流引起電流和電壓畸變。

    非線性的單相負荷如熒光燈、投射燈、計算機、打印機等，接入相與中性線之間產生三次諧波電流，并在中性線上進行并聯疊加，所有的諧波電流造成電流和電壓畸變。三次諧波電流除了在中性線累計引起過載風險外，還形成150Hz的磁場。

    諧波治理，即從電網上濾除三次諧波電流，消除諧波影響，使上述問題得以解決。濾波器與諧波源越近濾波效果越好，這是諧波電流和諧波電壓治理的最好辦法。如果由于三次諧波引起的三次諧波電壓畸變或變壓器過載是主要問題，建議在主電源配電柜裝設濾波器。

    低壓三次諧波濾波器的適用行業

    一般工業、商業大樓、寫字樓、居住小區及三相四線制負荷。

    三次諧波濾波器的組成和工作原理

    三次諧波濾波器由電容器串聯阻抗構成。諧波濾波器產生基波無功功率，以達到目標功率因數，電抗器的電感值選擇使其對三次諧波形成很低阻抗串聯諧振，其結果是絕大部分的諧波電流可被濾除。

    濾波器柜安裝有一臺接觸器、一臺熱繼電器、電抗器、電容器及一臺電壓控制繼電器。通常濾波器與主配電柜帶熔斷器的饋線相連，與通常的無功電容器組一樣，三次諧波濾波器也可以由一臺功率因數調整器控制。三次諧波濾波器也可以根據中性線中的電流由外部的電流繼電器控制其投入和切除，或濾波器與負荷同時控制投切。

    諧波濾波器通常根據具體項目的測量結果采用標準元件組合而成，這樣可以保障以合理的投資獲得最佳的無功補償和諧波濾波的效果。

    確定濾波器規格所需要的數據
     1.中性線和/或相線中的三次諧波電流。
     2.濾波器接入點的電壓畸變(相對中性線)。
     3.需要的無功補償功率。
     4.變壓器的容量(S/kVA)及短路阻抗百分比(Zk%)。
     5.安裝地點(主配電柜或分配電柜)。

    低壓動態無功補償裝置

    隨著電力電子裝置在一般工業用戶、大型商場、寫字樓、智能大廈、居住小區等配電網中的廣泛應用，非線性負載（如變流設備、日光燈、計算機、空調等）的大量使用，導致高次諧波的產生，如果直接投入電容器補償功率因數，容易引起高次諧波放大，使電壓和電流的畸變更加嚴重。三伊公司針對這種情況推出TSC-SYII型動態無功補償裝置，是在動態無功補償裝置的基礎上增加抑制諧波功能的產品，除具有動態無功補償裝置的全部優點外，還能可靠抑制電網內的高次諧波，防止諧波放大。

    低壓動態無功補償裝置主要設備構成

    1.晶閘管(投切電容器)
    2.電抗器(抑制諧波)
    3.電容器(補償功率因數)

    TSC-SYII無功補償裝置技術規范
     額定電壓：400V
     相數及頻率：單相或三相
     投切級數：3級，7級，10級（也可根據客戶需要設計其它等級）
     額定容量：30-5000kVar并可根據用戶需要定做，柱上式和柜機式兩種機型可供選擇
     環境溫度：-10°C~45°C
     環境濕度：相對濕度不大于85%
     海拔高度：不超過2000米
     高壓動態無功補償及濾波裝置(TCR型SCV) SVC=FC+TCR
     TCR: Thyristor Controlled Reactor 晶閘管控制電抗器
     SCV: Static Var Compensator 靜止型動態無功補償裝置

     高壓動態無功補償及濾波裝置主要設備構成
     1.全數字控制柜
     2.晶閘管閥組
     3.主電抗器
     4.純水冷卻系統

    SVC高壓動態無功補償及濾波裝置簡介
     基于DSP的全數字控制系統，具有運算速度快、處理數據量大，實現實時控制量計算。
     采用柜式結構，實現外來干擾屏蔽，抗干擾能力優越。
     控制整個系統的運行。
     采用臥式結構，晶閘管疊裝壓接式，純水冷卻、內取能、內阻尼、空氣絕緣、BOD保護。
     晶閘管選用ABB優質產品，電氣性能良好，串聯使用控制電抗器的投入與切除。
     主電抗器，通過晶閘管閥組連接到SVC系統中，成為SVC最重要的部分。
     電抗器為空心、干式、銅線或鋁線環氧固化型，線形度高、噪音小、動熱穩定性好，絕緣強度高，散熱好。通過晶閘管的相位控制達到動態無功補償的目的。
     主要設備采用國外著名公司進口元件，主循環泵、等離子交換機、精密過濾器等核心機構采用不銹鋼316L材質。
     PLC程序控制，保護、報警功能完備。
     無腐蝕，無污染，符合環保要求。

     TCR型SVC技術特點

     1.動態相應時間快，實現平滑調節。采用基于DSP的全數字化控制，動態相應時間小于10ms.         
     2.運行可靠，保護措施齊全，維護量小。系統信息傳遞采用光纜傳遞，光電方式轉換，抗干擾能力好。
     3.控制靈活，調節方式多樣�？砂礋o功電壓或無功功率投切，可手動/自動轉換，分相投切。
     4.采用封閉純水冷卻系統，冷卻效率高，運行可靠。
     5.可以實現電能質量根本優化。裝置投運后功率因數可達0.95以上，消除電壓波動及閃變，三相平衡符合國際標準。 

     高壓無功補償兼濾波裝置

     高壓無功補償兼濾波裝置主要用于6kV、10kV及35kV供電的冶金化工等行業有諧波源的場所。本裝置為“無源型”濾波裝置，主要由濾波電容器、濾波電抗器和電阻器適當組合，精密調諧后使濾波器對某一頻率的高次諧波電流呈現低阻抗，從而起到就地吸收諧波電流改善電能質量的目的。濾波裝置在運行中與諧波源并聯，除了濾波作用，還兼有無功補償的作用。

    裝置結構

     高壓濾波成套裝置主要由隔離開關(接地開關)、放電線圈、氧化鋅避雷器、干式空芯濾波電抗器、高壓濾波電容器、電流互感器、熔斷器和母線等組成。根據用戶及場地需要，可做各種結構的濾波成套裝置。具有安裝維護方便，占地而積小，布局合理等特點。

    濾波成套裝置可分為戶內安裝和戶外安裝：按調諧次數可分為2次、3次、5次、7次等濾波支路。裝置所包含的調諧次數及濾波支路數主要是根據用戶諧波源狀況而設計的。

    電抗器安裝方式采用三相平裝時，可采用“一”字排列或“品”字排列�？招倦娍蛊饔捎诨ジ杏绊懕容^大，因而在安裝時必須保證一定的防磁距離。

    電容器安裝方式可分為立式安裝、臥式安裝等�？筛鶕�場地情況、負荷特性、系統情況及用戶要求，并考慮接線方便有針對性的設計。

     工作原理

    無源濾波器主要由濾波電容器、濾波電抗器等適當組合成LC濾波裝置。LC濾波裝置主要有單調諧濾波器、雙調諧濾波器、高通濾波器、C型濾波器等。各種濾波器電氣接線如下圖。

    實際應用中根據諧波電流的特征及大小以及無功需求情況設計成幾組濾波器，每一組濾波器對應于某一次諧波，濾波器的分組需進行精密計算，既要滿足濾除諧波的要求，也要滿足無功補償要求，同時還要防止在某一整數次頻率下由于濾波器與系統阻抗發生并聯諧振而產生的諧波電流放大。

    技術參數和性能

    裝置的一次線為單星型或雙星型，對于35kV及以下電力系統，電容器組的中性點不接地，其絕緣等級與電力系統的絕緣等級相同。裝置能在1.1Un或1.3In下長期運行。

    裝置的額定安裝容量為所有電容器額定容量之和。

    電容器的保護對6-10kV等級，一般采用開口三角電壓保護或中性點不平衡電流保護。35kV以上等級采用差壓保護。此外，每臺電容器還可串接一只熔斷器做電容器的內部故障保護。

    放電線圈的額定放電容量應能使電容脫開電源后，在5s時間內，將電容器組上的剩余電壓自額定電壓峰值降至50V以下。帶有二次繞組的放心線圈還可用作開口三角零序電壓保護和電壓差動保護。

    氧化鋅避雷器用于吸收裝置的過電壓，電容器組保護用的氧化鋅避雷器必須選用無間隙避雷器。裝置采用三只避雷器接線，并聯與電容器組相與地之間。

    使用環境

    裝置用于戶內外：
    安裝運行地區的海拔不超過1000m：
    周圍空氣溫度為-25℃～+45℃：
    空氣相對溫度不大于85％(20℃時)：
    安裝場所應無劇烈的機械振動和顛簸：
    地震烈度8度；
    無有害氣體及蒸汽，無導電性或爆炸性塵埃等。