电力系统的谐波产生的原因

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1、电力系统的谐波产生的因素电网谐波来自于3个方面： 一是发电源质量不高产生谐波： 发电机由于三相绕组在制作上很难做到绝对对称，铁心也很难做到绝对均匀一致和其她某些因素，发电源多少也会产生某些谐波，但一般来说很少。 二是输配电系统产生谐波： 输配电系统中重要是电力变压器产生谐波，由于变压器铁心的饱和，磁化曲线的非线性，加上设计变压器时考虑经济性，其工作磁密选择在磁化曲线的近饱和段上，这样就使得磁化电流呈尖顶波形，因而具有奇次谐波。它的大小与磁路的构造形式、铁心的饱和限度有关。铁心的饱和限度越高，变压器工作点偏离线性越远，谐波电流也就越大，其中3次谐波电流可达额定电流0.5%。 三是用电设备产生的谐

2、波：晶闸管整流设备。由于晶闸管整流在电力机车、铝电解槽、充电装置、开关电源等许多方面得到了越来越广泛的应用，给电网导致了大量的谐波。我们懂得，晶闸管整流装置采用移相控制，从电网吸取的是缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，从而给电网留下的也是另一部分缺角的正弦波，显然在留下部分中具有大量的谐波。如果整流装置为单相整流电路，在接感性负载时则具有奇次谐波电流，其中3次谐波的含量可达基波的30%；接容性负载时则具有奇次谐波电压，其谐波含量随电容值的增大而增大。如果整流装置为三相全控桥6脉整流器，变压器原边及供电线路具有5次及以上奇次谐波电流；如果是12脉冲整流器，也尚有11次及以上

3、奇次谐波电流。经登记表白：由整流装置产生的谐波占所有谐波的近40%，这是最大的谐波源。变频装置。变频装置常用于风机、水泵、电梯等设备中，由于采用了相位控制，谐波成分很复杂，除具有整多次谐波外，还具有分多次谐波，此类装置的功率一般较大，随着变频调速的发展，对电网导致的谐波也越来越多。 电弧炉、电石炉。由于加热原料时电炉的三相电极很难同步接触到高下不平的炉料，使得燃烧不稳定，引起三相负荷不平衡，产生谐波电流，经变压器的三角形连接线圈而注入电网。其中重要是2 7次的谐波，平均可达基波的8% 20%，最大可达45%。 气体放电类电光源。荧光灯、高压汞灯、高压钠灯与金属卤化物灯等属于气体放电类电光源。分

4、析与测量此类电光源的伏安特性，可知其非线性十分严重，有的还具有负的伏安特性，它们会给电网导致奇次谐波电流。家用电器。电视机、录像机、计算机、调光灯具、调温炊具等，因具有调压整流装置，会产生较深的奇次谐波。在洗衣机、电电扇、空调器等有绕组的设备中，因不平衡电流的变化也能使波形变化。这些家用电器虽然功率较小，但数量巨大，也是谐波的重要来源之一。 供电系统的无功补偿及谐波治理在供电系统中，为了节能降损、提高电压质量和电网经济运营水平，常常采用多种无功补偿装置。近年来，配电网中整流器、变频调速装置、电弧炉、多种电力电子设备以及电气化铁路大量应用。这些负荷大都具有非线性、冲击性和不平衡性的特点，在运营中

5、会产生大量谐波。这些谐波对无功补偿装置导致了严重影响。在供电系统中，对于某次谐波，作为无功补偿用的并联电容器若与呈感性的系统电抗发生谐振，则会浮现过电压而导致危害。当无功补偿装置运营地点的谐波比较严重时，电压、电流波形会有很大畸变，电容器投切控制信号的传播就会受到影响，从而有也许引起装置的误动或拒动。另一方面，并联电容器对电网谐波的影响也很大。若电容器容抗和系统感抗配合不恰当?熏将会导致电网谐波电压和电流的严重放大?熏给电容器自身带来极大损伤。可见，无功补偿与谐波治理两者关系密切。产生谐波的装置大都是消耗基波无功功率的装置；治理谐波的装置一般也是补偿无功的装置。因此，为了谋求能同步实现无功补偿

6、和谐波治理的装置，就必须将两者结合起来进行研究。电容器无功补偿装置中的谐波问题谐波源有两种一种是谐波电流源，这些用电设备中的谐波含量取决于它自身的特性和工作状况。基本上与供电系统参数无关。此外一种是谐波电压源。发电机在发出基波电势的同步，也会有谐波电势产生，其谐波电势大小重要取决于发电机自身的构造和工作状况。事实上，在电网中运营的发电机和变压器等电力设备输出的谐波电势分量很小，几乎可以忽视。因此，在供电系统中存在并实际发生作用的谐波源重要是谐波电流源。在用并联电容器进行无功补偿的供电系统中电网以感抗为主，电容器支路以容抗为主。在工频条件下，并联电容器的容抗比系统的感抗大得多可发出无功功率，对电

7、网进行无功补偿。但在有谐波背景的系统中大量的非线性负荷会产生大量的谐波电流注入电网，对这些谐波频率而言电网感抗明显增长而补偿系统容抗明显减小导致谐波电流大部分流入电容器支路，若此时电容器的运营电流超过其额定电流的倍，电容器将会因过流而产生故障。此外，针对无功补偿系统的调谐频率，如果电网中存在该特定频率的谐波电流源，则该谐波将直接被放大严重时还会发生并联谐振或串联谐振。系统谐振将导致谐波电压和电流明显地高于在无谐振状况下浮现的谐波电压和电流。谐波与并联谐振当电网中的谐波重要由非线性用电负荷产生时，此时的谐波源可看作一种很大的电流源，其产生的谐波电流加在系统感抗和电容器的容抗之间，形成并联回路（如

8、图所示）。 由图可见，流入电容器支路的次谐波电流为： 由式（）可看出：当电网阻抗和电容器阻抗相等时，即：时，将形成并联谐振。此时，虽然系统中的次谐波电流不大，流入电容器的次谐波电流也将会很大（理论上为无穷大，事实上由于存在电阻谐波电流为一很大的有限值），被放大的谐波电流流经电容器时可导致其内部组件过热而浮现故障。谐波与串联谐振 当上一级电网系统电压波形严重畸变时此时的谐波源相称于一种很大的电压源。谐波电压将在变压器的感抗和电容器的容抗间形成串联回路（如图所示）。当感抗和容抗相等时?熏将形成串联谐振。此时谐波电压将在串联回路上形成强大的电流直接流经补偿电容器使电容器因过流而迅速故障。 由以上分析

9、可见在有谐波背景的供电系统中单独使用电容器进行无功补偿时若发生并联谐振或串联谐振大部分谐波电流将流入电容器组中而导致其迅速产生故障。为了避免上述状况的发生就必须谋求新的能同步实现无功补偿和谐波治理的装置。能同步实现无功补偿与谐波治理的装置无源滤波器 在有谐波背景的电网中，为了滤除谐波，就要为谐波提供一条释放途径即保存基波而使谐波短路也就是使谐波通过滤波器直接流回谐波源而不注入系统。为此，可采用一种无源滤波器，常用的是单调谐滤波器，它由合适数值的电容、电感和电阻组合而成（如图所示）。通过设立参数，使得在需要滤除的谐波频率上装置的感抗和容抗相等而抵消?熏即在调谐频率上滤波器呈现低阻抗，这样该频次谐

10、波就可顺利通过滤波器并返回谐波源，从而达到滤除谐波的目的。而对于非调谐的基波和其他次谐波滤波器则呈现高阻抗，带来的影响很小。除了上述针对某次谐波频率而设立的滤波器外常用的尚有一种高通滤波器如图所示，它对于某一频率后来的所有频率都呈现低阻抗，可滤除多种高次谐波。在实际工程应用中，根据供电系统中谐波的构成成分往往设立两组滤波器，一组为单调谐滤波器用来滤除含量较大的某次谐波；另一组为高通滤波器可对高次谐波实现减幅。 上述调谐滤波器实现起来非常简朴，就是在本来并联电容器的支路上串接一种合适大小的电抗器。此时，整个补偿电容器支路对谐波源基波仍呈容性保持其无功补偿作用不变。而对高次谐波补偿支路则呈感性避免

11、了与系统形成电流谐振消除或减小了由于补偿电容所引起的谐波电流放大现象。如何选择电抗器的大小呢？目前国内并联电容器配备电抗器的电抗率（，为电抗器的基波感抗为电容器的基波容抗）重要有种：，。配备电抗器的重要目的是限制电容器的合闸涌流；当采用电抗率为或的串联电抗器时，可克制次以上的谐波电流；当采用电抗率为的串联电抗器时，可克制次以上的谐波电流。 此外需注意，上述装置对谐振频率规定非常严格。若谐振点漂移，将有也许放大谐波电流，因此必须保证电抗器和电容器的数值不能因温度、环境等因素而发生变化。为满足此规定，滤波电抗器应采用电抗值可调的空芯或铁芯电抗器制造精度规定为正误差。对于电容器，最佳选用制造精度为正

12、误差具有防爆、损耗低、放电特性好等特点的谐波滤波电容器。在拟定其额定电压级别时，需考虑串联电抗器产生的电压降及谐波电压的影响，一般应选择高于系统电压。此外，在系统运营中，电容器组常常需要分组投切，此时就要根据补偿容量和谐波规定来解决各组间的配合问题。 随着电力电子技术的发展，用晶闸管实现的静止无功补偿装置因其优良的性能而被广泛应用。例如，有一种兼有谐波治理功能的动态无功功率补偿装置叫做晶闸管投切电容器（）这种装置性能良好，被诸多场合采用，但线路构成比较复杂，故障点多，维护量相对较大。此外尚有一种典型的动态无功补偿及谐波滤波装置为固定电容器晶闸管相控电抗器。该装置根据局部电网最低功率因数设立固定

13、电容器根据谐波的阶次，由电抗器串联固定电容器构成谐波吸取回路，根据电网功率因数变化量来调节相控电抗器的大小实现局部电网无功补偿和谐波治理。相对来说，该装置线路简朴故障率低运营也较稳定，值得推广。 近来又开发出一种新型无功补偿兼谐波治理装置晶闸管投切滤波器。它兼有老式和电力滤波器的长处，并且可克制因负载变动而引起的电网电压波动。在基波频率下，的基波阻抗呈容性，可向系统输出无功功率，并且其大小可通过晶闸管进行调节。对于系统中常用的重要的谐波，可接近谐振并呈现很低的阻抗，使谐波电流流入滤波器，从而可同步达到无功补偿和滤除谐波的目的。由于系统中存在的谐波电流一般有多种频率，若采用单调谐滤波器来滤除谐波

14、，则需安装多种滤波器。此时需注意，在投切滤波器时，必须从低次向高次逐次投入，而在切除时则必须从高次向低次依次切除。否则，不仅不能达到克制谐波电流的作用，反而会将其放大。研究表白，该装置构造简朴，易于实现，有实际应用和推广价值。 无源滤波器是老式的进行无功补偿和谐波治理的措施?熏具有投资少、效率高、构造简朴、运营可靠、维护以便等长处因此被广泛采用。但是无源滤波器的滤波性能受系统和负载参数的影响较大，易于与系统发生并联谐振，导致谐波放大从而使滤波器过载甚至烧毁，此外它只能消除特定次的谐波，动态性能相对较差，无功补偿效果也不是很抱负。为此，急需开发出新的装置来弥补上述缺陷。有源滤波器 目前在无功补偿

15、装置中进行谐波治理的一种重要趋势是采用有源滤波器。它通过实时检测电网的电压电流经运算解决后得到补偿控制指令控制主电路产生谐波补偿电流，此电流与所要滤除谐波电流的幅值大小相等相位相差从而可以互相抵消使电网电流只含基波分量。这种滤波器能对频率和幅值都变化的谐波进行跟踪补偿，滤波特性不受系统阻抗的影响可消除与系统阻抗或负载发生谐振的危险。此外，此装置不仅能补偿无功和各次谐波还可克制闪变，具有高度可控性和迅速响应性。它是目前无功补偿和谐波治理领域重要的研究发展方向。 这里简介一种采用有源滤波器进行无功补偿和谐波治理的方案，适合在谐波严重的工况下使用。此方案其实就是在本来的基本上，增长一有源滤波器。具体

16、实现措施为，将一变压器的原边串联接在电力系统和谐波源之间，副边接有源滤波器的输出部分。设计的初衷是，但愿基波电流可以从变压器的原边流过，而谐波电流被隔离，无功补偿装置中的电容器和电抗器串联的支路为被隔离起来的谐波提供通路，从而达到滤除谐波的目的。根据变压器的工作原理，要满足上述规定，就需要检测变压器原边电流中的基波分量，然后采用有源逆变的措施跟踪此基波分量，并将此基波分量注入变压器的副边，从而补偿变压器原边基波电流所产生的基波磁通，使得变压器对原边基波电流呈现低阻抗，而对于原边谐波电流呈现高阻抗。可见，为了在变压器的副边产生一种与原边基波电流大小成比例、方向相反的电流，就必须精确地从电网电流中

17、检测出基波电流，即需要有基波电流检测部分，这也是此有源滤波器的核心部分。此外此装置还要有功率放大部分，它由滞环控制、驱动和逆变器构成，将检测到的原边基波电流经转换作为给定信号采用滞环电流控制使其可以跟踪原边基波电流。从以上分析可见，该方案只需检测、跟踪基波电流，补偿基波磁通，性能比较稳定，电路构造也较简朴，易于在工程中实现。 从本质上讲，可看作一种大容量的谐波电流发生装置。通过对电网中的畸变波形实时跟踪补偿，可使任意频率、任意幅值和相位的谐波都能被滤除，并使无功功率得到完全补偿。其中，如何实时精确地检测无功电流和谐波电流，并将此信号作为有源滤波的控制信号，是同步实现无功补偿和谐波治理的核心问题

18、。为了使滤波器有较好的信号跟踪效果，有人提出运用自适应预测原理，实验证明，该措施效果明显，可达到预期目的。 有源滤波器在国内已开始挂网运营但还需要解决某些问题。例如：在大容量应用中有源滤波器逆变器的容量如何最小化；有源滤波器在负载动态过程条件下如何实现自适应调节；在严重畸变的不对称电网及负载下如何提高适应性等。现阶段有源滤波器研究和应用的一种明显特性是混合型有源滤波器，即将有源滤波器和无源滤波器相结合。有源部分相称于一种谐波隔离器?熏既能制止负载的谐波电流进入电网?熏又能避免电网的谐波电压影响负载，而电网公共连接点上其他负荷的谐波电流则流入无源滤波器。这样可以同步发挥两者的长处，达到良好的补偿

19、目的。混合型有源滤波器最大的好处是，逆变器只需承当谐波电流和谐波电压，从而极大地减少了有源部分的容量，非常适合于大功率谐波负载的补偿。结束语 无功补偿对改善电能质量电压起着重要作用。随着电网中非线性负荷的不断增长，其产生的谐波也急需治理。在谐波严重的地方，若仍使用老式的并联电容器补偿装置则有也许对谐波起放大作用?熏甚至产生谐振，从而给系统和补偿装置带来危害。低成本的无源滤波器是目前普遍采用的无功补偿和谐波治理装置。此装置使用简朴，但存在一定缺陷。有源滤波器可以对幅度和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，但也存在初期投资大、运营效率低的缺陷。为此，可将有源滤波器和无源滤波器结合起来使用，既可

20、以使有源滤波器容量减少，又可弥补无源滤波器的缺陷，是一种较好的发展方向。项目概述 1.1前言 单博博研制生产的低压谐波滤除装置是专用于低压电网3次、5次、7次、11次、13次及以上的谐波无源滤波装置。合用于中频冶炼、变频、轧钢、整流设备等的环境。该装置采用了电感和电容器构成串联谐振吸取回路，有效的将负载产生的谐波加以吸取，从而避免将谐波电流返送到电力变压器，大大减少电网的谐波量，同步有助于顾客电力变压器的运营，减少功耗，提高设备和其他电器组件的可靠性。此外该设备还提供一定容量的无功功率补偿，提高顾客负载的运营效率。该装置分综合控制柜和电抗柜，视顾客规定不同，配备的滤除谐波次数也不同。一般一套系

21、统4种谐波。系统的操作可分自动运营和手动操作。 1.2谐波的基本定义及基本知识 1.2.1领域内核心词语的基本概念 谐波：（harmonic） 对周期性交流信号量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率不小于1的整数倍的分量。国内供电系统频率为50Hz，因此5次谐波的频率为250 Hz。7次谐波的频率为350 Hz。11次谐波的频率为550 Hz，13次谐波的频率为650 Hz。 公共连接点：（PCC）顾客接入电网的连接处。 总谐波畸变率：（THD）周期性交流量的谐波含量的方均根值与基波分量的方均根值之比（用百分数表达）。电压总谐波畸变率以THDU表达，电流总谐波畸变率以THDI表达。 谐波源（

22、harmonic source）：向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。 感性无功：电动机，变压器在能量转换过程中建立交变磁场，在一种周期内吸取的功率和释放的功率相等，这种功率叫感性无功功率。 容性无功电容器在交流电网中接通时在一种周期内，上半周期的充电功率和下半周期的放电功率相等，不消耗能量，这种充放电功率叫容性无功功率。 功率因数：有功功率与视在功率的比值称为功率数。 功率因数调节电费：实行两部分电价制度的用电公司，供电部门根据顾客平均功率因数而加收或减免的电费，称为功率因数调节电费 1.2.2谐波的产生和危害 谐波的产生 谐波重要是由于大容量整流或换流设备以及其他非

23、线性负荷，导致电流波形畸变导致的。我们对这些畸的变交流量进行傅立叶级数分解，即可得到50Hz的基波分量和频率为基波分量整数倍的谐波分量。 谐波的危害 影响供电系统的稳定运营：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与安全运营。 影响电网的质量：高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，此外相似频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而减少电网电压，增长电路

24、损耗，挥霍电网容量。 影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易导致高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：此外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。 影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增长，直接影响变压器的使用效率；还会导致变压器噪声增长，缩短变压器的使用寿命。 影响用电设备：谐波的存在会导致异步电机电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业公司自动化的正常通讯导致干扰，影响电力电子计量设备的精确性。 1.2.3治理谐波及补偿无功功率的重要性 采用专门的滤波装置可以有效的滤除高次谐波，同步向电

25、网提供容性无功功率，其重要性重要表目前如下方面： 滤除高次谐波可以定化用电环境，减少视在功率，减少谐波电流在用电设备和输配电设备中的发热，直接节省有功功率；消除由于谐波产生的震动，延长电器的使用寿命；有效的消除对敏感元件的影响。 由于滤波回路是由电抗器和电容器串联形成的，因此在滤波的过程中能向电网注入容性无功，提高了功率因数，这样就能避免供电部门高额的功率因数调节电费，由于无功电流的抵消，也相称于提高了配电设备的容量，减少了线损。无功功率补归还能提高末端的电网电压，对优化用电环境有很重要的意义。 在设计滤波器时，一方面应满足多种负载水平下对谐波限制的技术规定，然后在次前提下，使滤波器在经济上最

26、为合理。除以上经济分析外，设计滤波器还应注意如下两点： 1）单调滤波器的谐振频率会因电容，电感参数的偏差或变化而变化，电网频率会有一定的波动，这将导致滤波器失谐。设计时应保证在正常是谐的状况下滤波装置仍能满足各项规定。 2）电网阻抗变化对滤波装置特别是其中的单调谐滤波器的滤波效果有较大影响，而更为严重的是，电网阻抗与滤波装置有发生并联谐振的也许，设计时应充足予以考虑。 1.3项目业主有关状况 根据顾客提供的供电系统资料可知，该配电系统中频生产线上既有供电变压器1台，容量均为400KVA，低压单母线运营，电压变比为10/0.4，带1台大功率中频电炉。由于中频机采用的是晶闸管整流技术，在工作时不同

27、限度地产生了一定的谐波发生量，根据顾客提供的参数及我公司对其他同类型项目的谐波测试数据分析可知，中频机工作时，在顾客配电系统中，5次谐波电流含量可达到20%以上，7次谐波电流也可达12%以上，谐波电流及谐波电压畸变率将会远远超过国标电能质量 公用电网谐波GB/T 14549-93的国标限值。高次谐波电流注入上端10KV电网，将导致电力系统中高次谐波含量迅速增长，引起供电电压波形畸变，增长了线损和用电设备的损耗，导致了多余的能耗，同步影响电网其她用电设备的正常运营，减少了电能质量，对设备的安全运营导致了安全隐患。同步由于设备运营时随着负荷的变化功率因数变压也较大，低负荷时只有0.8左右，这将产生

28、多余的无功损耗，给顾客导致较大无功罚款，使顾客蒙受了较大的电费损失。 为了保证设备正常运营、供电系统可靠供电和节省电能，需要对该设备采用克制谐波电流的技术措施，同步考虑补偿基波无功功率。根据国内有关电网电压质量的原则规定，以及目前国内外在谐波治理方面的研究成果，采用滤波兼动态补偿技术方案，针对该整流产生的特性谐波分别设立滤波回路，吸取谐波电流，同步也起到补偿基波无功功率、节省电能的作用。 乐清市中容电力补偿设备有限公司生产的谐波治理设备具有动态跟随负荷的变化的特性，能有效提高电网的电能质量、功率因数和节省电能，同步提高整个用电系统运营的可靠性及设备运营效率，减少运营成本和设备维护费用，延长设备

29、的使用寿命，给顾客带来明显的经济效益。 1.4中频负载产生的谐波对电网及设备的影响 中频电源根据整流脉数可以分为6脉整流，12脉甚至24脉，根据工作时的功率因数可以分为恒功率中频机与一般中频机。整流的相数越高，产生的谐波量就越低，对电网的影响就越小，危害大大减少。 中频电源由于采用的电气传动为晶闸管整流技术，因此在工作时除了功率因数较低外，同步也产生高次谐波，若中频电源变压器单个绕组侧采用的是六脉动整流技术，则产生的谐波重要以5，7，11，13次为主。 高次谐波对电网重要影响：引起电气设备发热，振动，增长损耗，缩短寿命，干扰通讯，使可控硅误触发，部分继电保护误动作，电气绝缘老化损坏等。 如下作

30、出中频机单边（一种绕组）六脉整流方式工作时的硬件仿真原理图及电压电流波形： 设计遵循的重要原则 2.3.1总设计及制造原则： 电能质量公用电网谐波GB/T14519-1993 电能质量电压波动和闪变GB12326-1000 电能质量供电电压容许偏差GB12325-1990 低压无功功率补偿装置总技术条件GB/T15576-1995 低压无功就地补偿装置 JB/T7115-1993 无功补偿技术条件；JB/T9663-1999低压无功功率自动补偿控制器 低压电气及电子设备发出的谐波电流限值 GB/T 17625.7-1998 电能质量 三相电压容许不平衡度 GB/T 14543-1995 钢铁公

31、司电力设计手册 国标GB1027 电压互感器 国标GB/T5356 电压互感器实验导则 国标GB1028 电流互感器 国标GB16847 保护用电流互感器暂态特性技术规定 国标JB/T5356 电流互感器实验导则 国标 GB11032-1000 交流无间隙金属氧化物避雷器 GB/T 15291-94 半导体器件 第6部分 晶闸管 2.3.2电容器 电工术语电力电容器GB/T2900.16-1996 低压并联电容器GB/T3983.1-1989 2.3.3电抗器 电抗器 GB10229-88 电抗器 IEC289-88 2.3.4控制器 低压无功补偿控制器定货技术条件DL/T597-1996 2

32、.3.5施工 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范GB50169-92 电气装置安装工程盘柜及二次回路结成施工及验收规范GB50171-92 低压电器外壳防护级别GB5013.1-1997 低压成套开关设备和控制设备GB7251.1-1997 低压电器电控设备GB4720-1984 2.4 方案设计、仿真分析及设备选型 2.4.1滤波方案设计、仿真分析及设备选型（单个绕组侧） 2.4.1.1基波补偿容量及安装容量的拟定 根据测试数据显示目前中频机以及部分生产装置功率因数,以如下公式计算出需要补偿的无功功率(总功率P取315KW，PF=0.8)。 QP（） 计及滤波电抗的滞后无功作用，取补偿后

33、的COS=0.96得到需补偿190kVar。 根据顾客提供的现场技术数据、技术规定，以及我公司谐波数据分析，结合我公司以往对其他同类型项目的设计经验，通过计算、修正及仿真，本方案设计在变压器的低压绕组侧各加装一套滤波补偿装置，设计单套滤波装置基波补偿容量为240kvar（能满足顾客月平均功率因数在0.95以上），装置共分为5，7，11次3条滤波支路。由于考滤到滤波装置投入后吸取大量谐波电流注入各滤波支路，因此滤波装置在满足基本补偿容量的同步，必须得加大安装容量，本方案设计系统总安装容量为240kvar。 滤波装置的一次接线图如下图所示： 2.4.1.2仿真分析及校验 采用滤波补偿方案，用仿真软件分析比较了多种效果，由于系统中的实际谐波发生量非常大，在相似基波的补偿容量下，采用5，7，11组合有助于对系统的实时无功补偿及最大限度吸取5，7，11次谐波电流，同步避免对其他次谐波产生放大。仿真给出系统谐波阻抗图，对于3次谐波稍微有大概1.3倍的放大，由于系统中3次谐波分量自身就比较小，故不会产生太大影响。 滤波装置投入后的系统阻抗曲线及谐波吸取曲线仿真图如下：