随着电力、电子技术的飞速发展,供用电系统中增加了大量的非线性负载,由此产生不同程度的谐波,导致了电力质量的下降。本文对当今谐波治理方法进行了总结和研究,提出了一种无源滤波器和有源滤波器相结合的综合型滤波器的设计方案,有效的避免了单一采用无源滤波器或有源滤波器进行谐波处理的缺陷。

　　关键词:谐波 复合型 供用电

 

　　世界各国均采用正弦方式供电,这不仅给电力系统的设计与制造带来极大的方便,而且使系统及用电设备获得最佳的运行状态。但是,事实并非如此,电力系统中的电压、电流的波形不能保持完整的正弦波。公用电网中的谐波电流和谐波电压是对电网环境最严重的一种污染,是影响电能质量的重要因素。电力系统稳态方式下的谐波,都来自各种谐波源。所谓“谐波源”,通常是指各类特定的用电设备,即非线性用电设备,或称非线性电力负荷。这些非线性负荷在工作时向电源反馈高次谐波,导致供电系统的电压、电流波形畸变,使电能质量变坏。因此,谐波是电力质量的重要指标之一。

　　谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低,使电气设备过热,产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁设备。谐波可引起电力系统并联谐振或串联谐振,并使谐波含量放大,造成电容器等设备的烧毁损坏。谐波还会引起继电保护和自动装置的误动作,使电能计量出现混乱。对于电力系统外部,谐波对通信设备和电力设备会产生严重的干扰。国际上公认谐波污染是电网的公害,必须采取措施加以限制。

 

　　1 谐波治理的方法

　　为解决电力电子装置和其他谐波源的谐波污染问题,提高电网中电能质量,现抑制谐波主要采取三方面的措施[2～4]。

　　1.1 降低谐波源的谐波含量

　　在谐波源上采取治理措施,从源头上最大限度地避免谐波的产生。这就需要在设计、制造和使用谐波源设备时,要注重谐波对供电系统及其供用电设备的影响,采取切实可行的治理措施。用电业扩管理部门要严格把关。对没有采取治理措施的谐波源用户,要禁止入网运行。

　　1.2 改善供电环境

　　选择合理的供电电压并尽可能保持三相电压平衡,可以有效地减小谐波对电网的影响。谐波源由较大容量的供电点或高一级电压的电网供电,承受谐波的能力将会增大。对谐波源负荷由专门的线路供电,减少谐波对其它负荷的影响,也有助于集中抑制和消除高次谐波。

　　1.3 在谐波源处吸收谐波电流

　　这类方法是对已有的谐波进行有效抑制的方法.这是目前电力系统使用最广泛的抑制谐波方法。较为典型的主要方法有三种:无源滤波器、有源滤波器和混合型滤波装置。

　　1.3.1 电力无源滤波器

　　无源滤波装置是指由电感电容等无源器件构成的滤波装置。无源滤波装置一般由若干个无源滤波器并联构成,每个滤波器在一个或两个谐波频率附近或者在某一个频带内呈现低阻抗,吸收相应的谐波电流,从而使电网中的谐波电流减少,达到抑制谐波的目的。

　　1.3.2 有源电力滤波器

　　有源滤波装置是指由电力电子器件构成的谐波补偿设备。它主要由电压源型或者电流源型逆变器构成,通过控制其输出电压电流波形,达到抑制或消除谐波电流的目的。

　　1.3.3 混合型电力滤波器

　　基本思路是利用LC滤波器来分担有源滤波器的部分补偿任务。由于LC滤波器与有源电力滤波器相比,其优点在于结构简单、易实现且成本低,而有源滤波器的特点是补偿性能好。通过将有源滤波器和无源滤波器混合使用达到减小有源滤波器容量、承受的电压、电流的目的,以较小的代价达到和纯有源滤波器相近的效果。

 

　　2 综合型电力滤波系统

　　单独使用并联型无源滤波器和有源滤波器存在的各自缺点。并联型无源滤波器是通过在谐波频率上呈现出比电力系统低的阻抗来达到滤波日的的。故此,电力系统阻抗将对无源滤波器的滤波效果起着很大的影响,同时电力系统阻抗又很难精确的测量。这些因素都给无源滤波器的设计和确保其具有良好的滤波性能带来了困难。从中也可以看到,如果可以减小无源滤波器的谐波阻抗,就可以改善无源滤波器的滤波性能。当然,这可以通过增大无源滤波器的容量来实现,但显然这在经济上是不合算的,有时还会造成过补偿。为此,本文运用一种综合型电力滤波系统来实现这一目的进行了研究,它不仅可以减小无源滤波器支路的谐波阻抗,还可以使无源滤波器支路的谐波阻抗为零,使无源滤波器的滤波效果得以改善[1,6～7]。