电力系统谐波治理与有源滤波器

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1、万方数据第36卷第8期2008年8月善菜电力EastChirMiElect：rioPowerVol。36No．8Aug．2008电力系统谐波治理与有源滤波器陈恺。王如玫(上海电力学院电力与自动化工程学院，上海200090)摘要：电力系统中的谐波源危及电网的正常运行。从谐波源及谐波补偿方法的分析出发．着重介绍了一种目前新兴的滤波措施——电力有源滤波器的工作原理和内部结构。有源滤波器滤波性能卓越，能起到减少电网谐波污染，提高电能质量的作用。关键词：电力系统；谐波补偿；有源滤波器基金项目：上海市重点学科建设项目(P1

2、301)作者简介：陈恺(1987．)，女，从事电力系统谐波研究。中图分类号：TM71文献标识码：A文章编号：1001-9529(2008)08-0055-04Powersystemharmonicscontrolandactivepower衄tersCHENKai，WANGRu—mei(SchoolofPowerandAutomationEngineering。ShanghaiUniversityofElectricPower，Shanghai200090，China)Abstract：Theharmonic8

3、0urc∞tendtothreatenthenormaloperationofpower鲥ds．Basedontheanalysisofthe]mrmonicsourcesandthemethodsofcompensation，ailewfilteringmeasure，activepowerfilter(APF)ispresented，includingitsworkingpnncipleandinternalstructure．Withanexcellentfilteringpedormanee，theAP

4、FCanbeusedtoreduceharmonicpollutionandimprovepowerquality．Keywords：powersystem；harmoniccompensation；activepowerfilter(APF)电力有源滤波器(ActivePowerFiber，简称APF)是抑制电网谐波和补偿无功功率，改善电网供电质量最有希望的一种电力装置。与无源电力滤波器相比，APF具有高度可控制和快速响应的特性，并能跟踪补偿各次谐波，自动产生所需要的变化无功功率，其特性不受系统影响，无谐波放

5、大的危险，相对体积小，重量轻⋯。电力有源滤波器的技术理论在1967年被提出，20世纪80年代后，由于电力电子技术和控制技术的发展，APF技术逐渐走向成熟。我国在这方面起步较晚，除少数几台APF已投入工业试运行外，目前大部分技术尚处于研究阶段。1谐波源及其危害分析电力系统的谐波由谐波源传人电网中。现代化电力系统中，非线性设备作为谐波源，包括传统非线性设备和现代电力电子设备两大类。传统非性设备：包括变压器，旋转电机以及荧光灯等；现代电力电子非线性设备：有在工业界和现代办公设备中广泛使用的电子控制装置和开关、电源、晶

6、闸管控制设备等。其中晶闸管控制设备包括整流器，逆变器，静止无功补偿装置，变频器，高压直流输电设备等拉J。谐波对电力系统危害很大，不但会大大降低供电质量，还会对电力系统的设备产生一定程度的损坏。首先，谐波可能使电网中的电容器产生谐振。电网主要是按基波频率设计的，在基频下，系统装设的各种用途的电容器比系统中的感抗要大得多，不会产生谐振，但谐波频率时，由于感抗与频率成正比而容抗与频率成反比，这时就有可能出现谐振。谐振可能将谐波电流放大几倍甚至数十倍，导致电容器及与之串联的电抗器等设备被烧毁。此外，谐波还会使电网中的供

7、电线路及电气设备产生额外的损耗(谐波功率)。由于集肤效应和邻近效应，线路电阻随频率增加而提高，因此在线路中通过谐波时。有功损耗大于流过基波电流时的有功损耗，造成电能的浪费，降低了输电的效率口J。其次，谐波会影响设备的正常工作，如变压器局部严重过热，电容器、电缆等设备过热，绝缘部分老化、变质，严重时甚至损坏设备。万方数据56(总932)．i}暮电力2008，36(8)另外，谐波还可能使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差。谐波对其他系统及电力用户危害也很大：如对附近的通信系统产生干扰，轻者

8、出现噪声，降低通信质量，重者丢失信息，使通信系统无法正常工作。谐波还会影响电子设备工作精度，使精密机械加工的产品质量降低；设备寿命缩短，家用电器工况变坏等。2电力有源滤波器根据接人电网的方式，电力有源滤波器可以分为串联型，并联型和混合型三大类。每一种类型的有源滤波器结构不同，因而其工作原理和特性也各不相同。与并联型有源滤波器相比，串联型有源滤波器中流过的是正常的负荷电流，因此损耗较大；