如何確定有源濾波設計容量

一、諧波的危害諧波主要是由諧波源產生。諧波對公用電網、電氣設備和通信系統(tǒng)都會有不同程度的影響。比如會導致電機的附加損耗，增大機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器局部嚴重過熱。諧波使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。諧波會引起公用電網中局部的并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大甚至引起嚴重事故。諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作。諧波會對鄰近的通信系統(tǒng)產生干擾，產生噪聲，或導致通信系統(tǒng)無法正常工作。目前解決諧波的最好方案是配置有源電力濾波器（APF)二、哪些場所需要安裝諧波治理裝置呢？在《GB/T14549-1993

電能質量公用電網諧波》規(guī)定了諧波電壓限值，以及諧波電流的允許值。在《JGJ

16-2008民用建筑電氣設計規(guī)范》也規(guī)定了諧波限值和諧波治理方法，原文內容如下：1.主要諧波源名稱所屬行業(yè)UPS、開關電源、逆變電源數據中心、通信、醫(yī)院、公用事業(yè)、商業(yè)等變頻設備工礦企業(yè)、商業(yè)、市政、、醫(yī)院、民用等地鐵、輕軌交通中頻爐、單（多）晶硅生產設備制造業(yè)電弧爐、交流弧焊機、感應加熱裝置機械、能源、化2.典型非線性負荷的諧波頻譜負荷3th5th7th9th11th13th辦公設備、服務器、PC√√自動化設備、PLC√√電子照明√√通信設備√√√UPS√√變頻設備√√√√廣播、電視演播室√√√√√

三、有源濾波設計容量如何確定？（這點是大家比較關注的）諧波治理根據諧波源的集中度情況，可選擇集中治理或就地治理。對于新建項目我們很難確切的計算出系統(tǒng)中的諧波含量，只能采取估算的方法，計算公式如下。若采用集中治理，有源電力濾波器容量計算公式為：

各行業(yè)諧波治理THDi推薦值行業(yè)類型典型諧波畸變率THDi地鐵、隧道、高鐵、機場15%通訊、商業(yè)建筑、銀行20%醫(yī)療行業(yè)25%汽車制造、船舶制造30%化工、石油35%冶金行業(yè)40%

若采用就地補償方式，有源電力濾波器容量計算公式為：

負載類型典型諧波含量THDi負載類型典型諧波含量THDi變頻器30~50中頻感應加熱電源30~35電梯15~30六脈沖整流器28~38LED燈15~20十二脈沖整流器10~12節(jié)能燈15~30電焊機25~58電子鎮(zhèn)流器15~18變頻空調6~34開關電源20~30UPS10~25

考慮到要預量，上述計算值留一定的余需放大1.3倍左右，作為最終諧波容量比較合適。

例如：某銀行配電系統(tǒng)：變壓器的額定容量為1600kVA，變壓器變比為10/0.4kV。K取值為0.7，THDi取值為20%，采用集中治理方案，根據上述公式（1）可得317A,計算值放大1.3倍得出需要配置的有源電力濾波器的容量

317×1.3=412A便于容量選擇最終按照400A的容量配置。對于改造項目，建議先進行電能質量測試后，再根據測試結果選定諧波治理的容量和安裝方案。

四、安裝位置設計方案上圖集中治理的選型方案，有源電力濾波柜建議安裝在無功補償柜與出線柜之間，這樣電流采樣回路最短，接線更簡單，成本也更低。另外，采樣CT的安裝位置也很關鍵，直接關系到諧波治理的準確性問題。從安裝和成本考慮，建議將采樣CT安裝于濾波柜和出線柜連接的那段主母排上。這樣安裝依據？有源濾波器自身相當于一個電流源，而我們安裝有源濾波器是為了治理系統(tǒng)負荷產生的諧波的，所以采樣CT只計量負荷的電流才是最準確的，濾波的效果才能達到最佳狀態(tài)。所以采樣CT不能計量無功補償柜和有源濾波柜自身的電流的。如果有源濾波柜按照在系統(tǒng)末端，就需要在有源濾波柜內再安裝一套CT，與系統(tǒng)端的CT做減法運算，得到負荷的電流。如果采樣CT安裝在電網側時，也需要在有源濾波柜內再安裝一套CT，與電網側的CT做減法運算，得到負荷的電流。下面是三種不同的系統(tǒng)結構，有源濾波柜和采樣CT安裝位置：如下圖（供貨實物圖片），圖片由上海正爾廠家提供，其有源濾波器采用模塊化設計，單臺模塊容量有50A、75A、100A、150A多種規(guī)格，模塊高度僅200mm，單柜最多可放置6個模塊。還有一點需要注意，在諧波源較多的系統(tǒng)，為防止發(fā)生電網諧振，無功補償系統(tǒng)電容器應串聯電抗器，除非經計算證實不會出現諧振現象。在配置有源濾波器后，也應該這樣做。讓我們一起來了解下SVC和SVG的相似和不同吧電能質量治理總是離不開電力系統(tǒng)中的無功補償部分，它的主要作用是提高供配電系統(tǒng)的功率因數，從而提高輸電設備和變電設備的利用率，提高用電效率，降低用電成本；另外，在長距離輸電線路中，在合適的地點加裝動態(tài)無功補償裝置，還可以改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力。隨著電力電子技術水平的提升，系統(tǒng)負載側的負載類型開始越來越多：老式同步調相機，純容并聯電容柜也已經趨于少見，逐步被動態(tài)無功補償器（SVC），靜止無功發(fā)生器（SVG）取代。但是對于不同的現場工況，如何選擇正確的無功補償方式已經成為電氣人應該要懂得的技能。本文就無功補償設備的種類與使用場合來闡述SVC與SVG的區(qū)別。

關鍵詞：無功補償，功率因數，SVC，SVG，簡介目前串聯電抗器的電容器補償裝置（LC組合）是提高功率因數廣泛的一種方式，當用戶系統(tǒng)負荷為連續(xù)性生產，負載變化率不高時，一般采用固定補償方式，也可以采用由接觸器控制的分步投切的自動補償方式，這個對于中壓、低壓供配電系統(tǒng)都適用。對于此種場合我們會使用靜止無功補償裝置：(SVC---StaticVarCompensator）--我司稱之為靜止型動態(tài)無功補償裝置（ANSVC）。

ANSVC例圖當負荷變化較快，或者為沖擊性負荷時，或者無功需量為感性無功則需要快速補償或感性無功補償，例如制鋼行業(yè)的軋鋼機，商業(yè)場合的LED燈群等，系統(tǒng)對于無功功率的需求為變化快速，無功需量為感性。常規(guī)電容投切開關會因為頻繁投切導致機械壽命與電氣壽命短時間結束，且由于電容器從運行狀態(tài)斷開，退出電網后，在電容器的兩極之間存有殘壓，殘壓的大小無法預知，需要1-3分鐘的放電時間，所以再次投入電網的間隔至少要等到殘壓通過電容器內部的放電電阻消耗至75V以下時才能進行第二次投入使用，所以無法做到快速響應而影響電網系統(tǒng)功率因數。對于此種場合我們會使用靜止無功發(fā)生器：（SVG---StaticVarGenerator）---我司型號（ANSVG）

ANSVG例圖SVG與SVC無功補償裝置的對比分析01工作原理不同(1)

SVC可以被看成是一個動態(tài)的無功源。根據接入電網的需求，它可以向電網提供容性無功，也可以吸收電網多余的感性無功，把電容器組通常是并聯的方式接入電網，就可以向電網提供無功，當電網并不需要太多的無功時，可以把電容器組斷開。(2)

SVG以大功率電壓型逆變器為核心，通過調節(jié)逆變器輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制交流側電流的幅值和相位，迅速吸收或發(fā)出所需的無功功率，實現快速動態(tài)調節(jié)無功功率的目的。02響應速度一般SVC的響應速度小于1秒；而SVG的響應速度不大于5ms，能更好的抑制電壓波動和閃變，在相同的補償容量下，SVG對電壓波動和閃變的補償效果最好。03低電壓特性SVG具有電流源的特性，輸出容量受母線電壓的影響很小。這一優(yōu)點使SVG用于電壓控制時具有很大的優(yōu)勢，系統(tǒng)電壓越低，越需要動態(tài)無功調節(jié)電壓，SVG的低電壓特性好，輸出的無功電流與系統(tǒng)電壓沒有關系，可以看作是一個可控恒定的電流源，系統(tǒng)電壓降低時，仍能輸出額定無功電流，具備很強的過載能力；而SVC是阻抗型特性，輸出容量受母線電壓的影響很大，系統(tǒng)電壓越低，輸出無功電流的能力成比例降低，不具備過載能力。因此SVG的無功補償能力與系統(tǒng)電壓無關，而SVC的無功補償能力隨系統(tǒng)電壓的下降線性降低。04運行安全性能SVC以電容投切為主要補償手段，而電容本身對諧波有吸收和放大的作用，對于諧波的抑制依靠串聯電抗器來實現。而對于部分諧波依舊會進入電容器組件引起電容發(fā)熱，導致安全事故，系統(tǒng)電壓波動大時，補償效果受很大影響，運行損耗大；SVG配套電容器不需要設置濾波器組，不存在諧振放大現象，SVG是有源型補償裝置，是采用可關斷器件IGBT構成的電流源裝置，從而避免了諧振現象，運行安全性能大大提高。05諧波特性SVC利用電容器進行無功補償，不僅受到系統(tǒng)諧波影響大，而且自身會產生諧波，必須配套采用電抗器，濾除SVC自身產生的諧波含量；SVG采用三電平單相橋技術，單相可輸出5電平電壓波形，采用載波移相的脈沖調制方法，不僅受系統(tǒng)諧波影響小，還可以抑制系統(tǒng)的諧波。與SVC相比，SVG采用多重化、多電平或脈寬調節(jié)技術等措施后，大大減少了補償電流中的諧波含量。06占地面積在相同的補償容量下，SVG的占地面積比SVC的減少1/2到1/3。由于SVG使用的電抗器和電容器比SVC少，因此大大縮小了裝置的體積和占地面積；SVC中的電抗器不僅本身體積比較大，而且考慮到相互間的安裝間隔，整體占地面積較大。07經濟性在相同的補償容量下，由于SVG采用的IGBT與控制技術多采用國外先進品牌，相比較SVC會昂貴很多