有源滤波装置在电力电网中的应用

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1、有源滤波装置在电力电网中的应用2015-01-2614:27:02  作者：贵阳供电局刘鲲付焜森瀚电气成套设备（上海）有限公司  来源：《电能质量》  ·　　如今在电力电网中存在大量变频器、电弧炉、充电机、水泵、矿井提升机、电力机车、电焊机等非线性负载，这些设备的使用给供电系统带来大量的谐波污染，使电力系统的电能质量出现了很多问题。　　1谐波的定义及危害　　1.1概述　　如今在电力电网中存在大量变频器、电弧炉、充电机、水泵、矿井提升机、电力机车、电焊机等非线性负载，这些设备的使用给供电系统带来大量的谐波污染，使电力系统的电能质量出现了很多问题。　　1.2谐波的定义　　正弦波电压

2、施加到非线性负载产生非正弦波电流，非正弦波电流在电网阻抗上产生压降，使得电网电压波形也形成非正弦波形，对非正弦波进行傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波，频率大于工频的分量称为谐波。　　1.3谐波的危害　　(1)使公用电网中的设备产生附加谐波损耗，降低电网，输电以及用电设备的使用效率，增加电网线损;　　(2)在三相四线制系统中，由于零线流过大量的3次及其倍数次谐波电流，造成零线过热;　　(3)谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或串联谐振。使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造成过电流，引起电容器和与之相连的电抗器损坏，谐振严重时还会引起跳闸事故;　　(4)谐波会引

3、起一些保护设备误动作，同时也会导致电气测量仪表计量不准确;　　(5)谐波会对附近的通讯系统产生干扰，轻者产生噪音，降低通话质量，重者导致信号丢失，使通讯系统无法正常工作。　　鉴于谐波对电能质量影响的严重性，结合现有技术实力，拟对低压有源滤波装置的应用进行研究。也为后续高压无功补偿装置的应用研究进行技术、经验积累。　　过去大多采用LC无源滤波装置，由电力电容器，电抗器和电阻适当组合而成。每一次谐波成分需要一个滤波回路，滤除次数非常有限，并且有谐振隐患，有较大级差，响应速度慢，可能发生过载损坏。SWAPF具有自适应功能，实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波和变化的无功功率进行

4、补偿，对补偿的对象有极快的响应，可同时补偿谐波和无功，补偿无功时不需要储能元件，补偿谐波时所需储能元件容量不大，且补偿无功功率的大小可以做到连续调节。受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振，且可以跟踪电网频率的变化，故补偿性能不受电网频率变化的影响。　　SWAPF可以广泛应用于钢铁、矿山、码头、造纸、烟草、汽车、油田、城市轨道交通、通迅等领域。随着相关技术标准的出台，会得到各行业的广泛应用。可以通过技术招投标或者相关设计院进行推广。　　SWAPF的接入，可以满足国家标准《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-1993)要求，使电网系统和用电单位设备安全、可靠、稳定

5、运行。　　2有源滤波装置的发展　　随着高压直流输电技术的发展，大量关于变流器引起电力系统谐波的论文不断发表。伴随半导体行业的讯速发展，加上PWM技术的成熟进步，各种控制算法的创新完善，DSP的使用，保证了SWAPF的快速、适时的补偿性能和稳定性。我国起步较晚，1993年才进入试验性工业应用阶段。近年来，国内相关研究以理论和试验为主，理论已经接近国际先进水平，但受到技术和设备等方面的制约，实际应用水平不高，范围不广，与国外存在差距。　　弗吉尼亚理工大学等著名学府有诸多方面的研究成果，西屋、ABB、施耐德等跨国公司也有深入的研究和系列产品。　　清华大学、浙江大学、西安交通大学、华北

6、电力大学、华南理工大学、各电力研究所都有诸多论文发表。荣信股份、西安赛博、上海韦欧韦等也有相关研究和产品。　　如何快速准确的对谐波进行测量计算和对功率器件进行控制实现动态补偿，降低SWAPF系统的损耗，系统设计模块化，提高系统可靠性的同时增强可维护性。　　335kV，10kV供电系统中有源滤波装置的应用　　(1)电能质量关系到电力系统及其电气设备安全运行和效率，关系到节能降耗，关系到生产和生活以及国民经济的效益，因此提高电能质量对供电系统有着及其非凡的必要性。　　(2)在如今的10kV，35kV供电系统中，由于存在着大量的非线性负载，谐波的危害程度已经比较严重了。目前采取谐波治

7、理的方法主要有2种:　　①10kV，35kV侧采用高压动态SVC无源滤波装置方案;　　②10kV，35kV侧直接采用高压有源滤波装置方案。　　在上面2种方案中，第一种高压SVC，它的特点是费用成本高，治理效果不理想，且在使用时有发生谐振的事故隐患;第二种高压直挂式有源滤波装置，它的特点是效果理想但费用成本极高。根据以上所述，贵阳供电局与森瀚电气成套设备(上海)有限公司经过多年研究，现研发出第三种治理方案，即在低压侧加有源滤波装置，然后升压到10kV，35kV侧治理谐波，它的特点是：使用过程中