諧波濾波的技術(shù)講座

1、整理課件諧波濾波技術(shù)諧波濾波技術(shù) 主講人：張宗有主講人：張宗有 西安森寶電力電子設(shè)備有限公司西安森寶電力電子設(shè)備有限公司整理課件目 錄1. 諧波的概念諧波的概念1.1 諧波的定義1.2 諧波的表示1.3 諧波的標(biāo)準(zhǔn)1.4 諧波的危害1.5 產(chǎn)生諧波的常用設(shè)備及諧 波量估算2. 諧波的原理諧波的原理2.1 疊加原理計算諧波2.2 系統(tǒng)阻抗對諧波分流的影響2.3 現(xiàn)代整流機(jī)組的抑制諧波2.4 單調(diào)諧濾波器2.5 二階高通濾波器2.6 C型高通濾波器2.7 第三繞組濾波2.8 與其他用戶公用母線的濾波器3. 無功補(bǔ)償與濾波的關(guān)系無功補(bǔ)償與濾波的關(guān)系3.1 無源濾波兼具無功補(bǔ)償3.2 失諧濾波器3.3

2、 調(diào)諧濾波器3.4 調(diào)諧濾波器的分組投切4. 有源濾波器有源濾波器4.1 低壓有源濾波器4.2 高壓有源濾波器5. 濾波器的典型接線與布置濾波器的典型接線與布置5.1 低壓濾波器5.2 10kV高壓濾波器5.3 35kV高壓濾波器5.4 110kV高壓濾波器6. 濾波器設(shè)計所需資料濾波器設(shè)計所需資料整理課件1.諧波的概念1.1諧波的定義諧波的定義 對于周期變化的非正弦波，可用傅立葉級數(shù)進(jìn)行分解為：10sincosnnntnbtnaatU或：10sinnnntncatU式中：nnnbac)(nnnbaarctgnnncasinnnncbcosn=1為基波頻率為大于1的整數(shù)倍基波頻率的分量稱為諧波

3、整理課件1.2諧波的表示)(100001UUHRUnn)(10000122IITHDnnia) n次諧波電壓含有率：b) n次諧波電流含有率：)(100001IIHRInnc) 電壓諧波總畸變率：d) 電流諧波總畸變率：)(10000122UUTHDnnU整理課件1.3諧波的標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)標(biāo)稱電壓kV電網(wǎng)總諧波畸變率0/0各次諧波電壓含有率，0/0奇次偶次0.385.04.02.06 4.0 3.21.61035 3.0 2.41.2661102.01.60.8a)公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值：整理課件b)諧波電流允許值注：220kV基準(zhǔn)短路容量取2000MVA整理課件C)當(dāng)電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的最小短

4、路容量不同于上表的基準(zhǔn)容量時，按下式修正表 中的諧 波電流允許值：hpkkhISSI212KShpI式中：hI1KS公共連接點(diǎn)的最小短路容量，MVA基準(zhǔn)短路容量，MVA上表中的第h次諧波電流允許值，A短路容量為SK1時的第h次諧波電流允許值。d)在共同連接點(diǎn)處第i個用戶的第h次諧波電流允許值（Ihi)按下式計算：/1)/(tihhiSSII式中：Si 第i個用戶的用電協(xié)議量，MVA St 公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量，MVA 相位疊加系數(shù)，按下表取值，21.91.81.41.21.19,|13|偶次1311753h整理課件1.4諧波的危害1. 對供配電線路的危害 （1） 影響線路的穩(wěn)定運(yùn)行 （2）

5、 影響電網(wǎng)的質(zhì)量 2. 對電力設(shè)備的危害 （1）對電力電容器的危害 （2） 對電力變壓器的危害 （3）對電力電纜的危害 （4） 對弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾 （5）影響電力測量的準(zhǔn)確性整理課件1.5產(chǎn)生諧波的常用設(shè)備及諧波量估算類型特征諧波6脈整流：5，7，11=6k112脈整流：11，13，23=12k148脈整流：47，49，95=48k12，3，4，5，6，7次諧波發(fā)生量估算I5=1/5I1I7=1/7I1I11=1/11I1I13=1/13I1Ih=1/hI1I2=1.53.2%I1I3=3.56%I1I4=0.71.1%I1I5=2.85%I1I6=0.50.6%I1I7=0.51.5%I1

6、整理課件2.濾波的原理2.1疊加原理計算諧波（a)工頻電源的作用 （b)諧波電流的作用濾波器組用戶負(fù)荷Um（a）工頻電源的作用Xs濾波電流源濾波器組系統(tǒng)阻抗（b）諧波電流的作用整理課件2.2系統(tǒng)阻抗對諧波分流的作用Is(h)=IhZf(h)/（Zs(h)+Zf(h)）Is(h)流入系統(tǒng)的h次諧波 Ih諧波負(fù)載產(chǎn)生的h次 諧波電流Zf(h)h次頻率下的濾波器等效 阻抗ZS(h)h次頻率下系統(tǒng)阻抗XsPCC點(diǎn)ZfIh3Ih2Ih1整理課件2.3現(xiàn)代整流機(jī)組的抑制諧波現(xiàn)代整流機(jī)組的抑制諧波a)2臺變壓器星三角變換移相30度組成12脈整流。I1(6)=ImSin(6t+0)I1(6)=ImSin6(t

7、+30) =ImSin(6t+180)I1+I2=0 00 300 公式列表接線原理圖b)4臺12脈機(jī)組移相7.5度組成48脈整流I1(12)=ImSin(12t+0)I2(12)=ImSin12(t+7.5) =ImSin (12t+90)I3(12)=ImSin12(t+15) =ImSin (12t+180)I4(12)=ImSin12(t+22.5) =ImSin (12t+270)I1+I2+I3+I4=0 00 7.50 150 22.50 公式列表接線原理圖 整理課件2.4單調(diào)諧濾波器單調(diào)諧濾波器hhfChLhjRZ1001hhChLh0RZf全調(diào)諧時：整理課件hsSfIjhXR

8、jhXI0hssIjhXRRI00shsjhXRRII00shhnXCnLn1hshCXLn1發(fā)生并聯(lián)諧振的條件：并聯(lián)諧振舉例： 一個100MVA的10kV系統(tǒng)，電容補(bǔ)償量為3000Kvar時，基波容抗為：整理課件XCKX1310272.3404. 013102CX1248. 3)4104. 04(72.34)4(CXKX為電抗率對5次濾波器， KX=4%，則：假如負(fù)荷產(chǎn)生2A的4次諧波，則在4次諧波頻率下濾波器的阻抗為：負(fù)數(shù)為容性200HZ下系統(tǒng)阻抗為：4100104)4(2SX此時流入系統(tǒng)的4次諧波電流為：AIS14. 71248. 341248. 32)4(如果系統(tǒng)短路容量正好為128M

9、VA，則：1248. 3128104)4(2SXIS（4） 放大3.57倍整理課件2.5二階高通濾波器二階高通濾波器)(111)()(222LhKKjRKLhjRLhjRZLLhRK電感并聯(lián)的等效阻抗：式中：a)不并電阻的頻率曲線b)并電阻后的頻率曲線整理課件2.6 C型高通濾波器型高通濾波器整理課件2.7第三繞組濾波器第三繞組濾波器整理課件2.8與其他用戶共用母線的濾波器與其他用戶共用母線的濾波器 當(dāng)某個用戶的電源進(jìn)線側(cè)安裝濾波器時，如果同一個母線上還有其它濾波用戶（見下圖），則由于濾波器的調(diào)諧頻率下的阻抗遠(yuǎn)低于系統(tǒng)阻抗造成母線上的所有諧波流入濾波器，此時在PCC點(diǎn)測得的諧波電流就有可能是其

10、它諧波源流過來的，而不是該用戶流入系統(tǒng)的。此時判斷濾波器是否有效的依據(jù)應(yīng)是母線上諧波電壓畸變率的下降而不能依據(jù)PCC點(diǎn)測得的諧波電流大小。整理課件 上圖中，當(dāng)Zf(h)wL, 而而Qc= UnUn 1/wC -wL 所以無源濾波器總是會所以無源濾波器總是會 輸出容性無功輸出容性無功 濾波器兼具補(bǔ)償?shù)脑碚碚n件3.2失諧濾波器失諧濾波器 當(dāng)諧波負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流不超標(biāo)時，安裝的電容器可以采用失諧濾波器，此時電容器只要抑制諧波不放大即可，電容器只吸收少量的諧波。例如只產(chǎn)生5次及以上諧波的用戶，可以將濾波器的調(diào)諧頻率調(diào)至4.08次，這樣在5次及以上濾波器的阻抗呈感性且大于系統(tǒng)阻抗，所以吸收的諧波電

11、流很少，而且不會在5次以及以上頻率下發(fā)生并聯(lián)諧振。整理課件3.3調(diào)諧濾波器調(diào)諧濾波器 當(dāng)諧波負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流超標(biāo)時，安裝的電容器必須采用調(diào)諧濾波器，調(diào)諧濾波器就是在最大的幾個特征調(diào)諧頻率下必須使濾波器的阻抗遠(yuǎn)小于系統(tǒng)阻抗，使這些諧波電流都流入濾波器。整理課件3.4調(diào)諧濾波器的分組投切調(diào)諧濾波器的分組投切 特別是在低壓分組投切的情況下，分組自動投切往往是逐組試探往上投直至無功平衡才停止進(jìn)一步投入，當(dāng)投入第一組時，所有的濾波電流都將流入該組濾波器。如果單組濾波器容量不夠?qū)?dǎo)致濾波器的燒毀。另外各組濾波器的阻抗不可能調(diào)整到完全一致，這也會產(chǎn)生諧波電流在個組間分流不均的現(xiàn)象。整理課件 因此，采用分

12、組投切時，第一組的容量必須足以承受全部的濾波電流的流入，而且在無功過補(bǔ)時也不能切除。除非負(fù)荷已完全停止工作，在過補(bǔ)的情況下為了確保濾波效果，建議并聯(lián)電抗器僅補(bǔ)無功或采用有源濾波器。整理課件4.有源濾波器有源濾波器4.1低壓有源濾波器低壓有源濾波器 有源電力濾波器（有源電力濾波器（APF：Active Power Filter）采用并聯(lián)的方式，通過實(shí)時檢測負(fù)）采用并聯(lián)的方式，通過實(shí)時檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用載的諧波和無功分量，采用PWM變換技術(shù)，變換技術(shù)，將與諧波和無功分量大小相等、方向相反將與諧波和無功分量大小相等、方向相反的電流注入供配電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)濾除諧波、的電流注入供配電系統(tǒng)中，實(shí)

13、現(xiàn)濾除諧波、動態(tài)補(bǔ)償無功的功能。動態(tài)補(bǔ)償無功的功能。整理課件 低壓有源濾波原理圖整理課件特點(diǎn)： 1實(shí)時跟蹤、動態(tài)補(bǔ)償 2諧波無功同時補(bǔ)償 3DSP智能監(jiān)控 4電流跟蹤控制整理課件4.2高壓有源濾波器高壓有源濾波器 高壓有源濾波器是在已有的成熟的低壓有源濾波器技術(shù)通過隔離變壓器以及高壓電容器直接注入高壓母線實(shí)現(xiàn)的。 負(fù)荷6-35母線低壓有源濾波器整理課件5.濾波器的典型接線及布置濾波器的典型接線及布置5.1低壓濾波器低壓濾波器整理課件5.2 10kV高壓濾波器高壓濾波器整理課件10kV一次接線圖整理課件5.3 35kV高壓濾波器高壓濾波器整理課件5.4 110kV高壓濾波器高壓濾波器整理課件6.濾波器設(shè)計所需資料濾波器設(shè)計所需資料1.系統(tǒng)參考圖 (a)整流型負(fù)荷（含中頻爐） (b)電弧型負(fù)荷 整理課件 2、短路容量（如已有廠內(nèi)進(jìn)線的，可以不填總進(jìn)線的）3.變壓器短路容量進(jìn)線廠內(nèi)母線最大（MVA)最?。∕VA)名稱變比 容量（kVA） 臺數(shù) 阻抗電壓（）脈動數(shù) 過負(fù)荷倍數(shù) 主變整流變電弧變整理課件4、如果有兩臺及以上主變 主變運(yùn)行方式（打“”）： 分列運(yùn)行 并列運(yùn)行5、有多臺整流變時 單臺整流變的脈動數(shù)是（打“”）： 6脈 12脈 所有整流變組成的脈動數(shù)： 。6、濾波器安裝位置： 低壓 高壓7、濾波器接入電壓 （kv）： 。整理課件負(fù)荷情況1.已安裝電容器情況接線系統(tǒng)電壓（kv