毕业论文_电力系统谐波及其抑制技术的研究

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1、编号毕业设计报 告设计题目：电力系统谐波分析及抑制技术的研究姓名专业名称电力系统及其自动化班级 09电自3班 指导老师姓名：（姓名） （单位）江西电力职业技术学院报告准备日期2013年1月2013年5月提交日期：2013年5月答辩日期： 2013年5月答辩委员会主席：评阅人：2013年五月内容摘要随着电子技术的迅猛发展和电力电子装备的广泛应用，人们对电能的使用及电能的质量提出更高的要求。本文根据对龙海电网的简介了解电力系统谐波的危害，以及对鹰潭纸业电力电子装置谐波治理进行分析和总结. 利用无源滤波器的基本原理、系统构成和主电路形式的原理，以及各种类型无源电力滤波器的基本构成和优缺点。指出了其相

2、应的谐波管理原则和综合治理方法，并对实际谐波治理工作进行总结。 关键词：电力电子； 谐波； 危害 ； 谐波抑制目 录1 引言11.1 绪论11.2 谐波的基本概念21.3 谐波的产生及其危害31.4 鹰潭市电网谐波情况82 谐波抑制技术122.1 降低谐波源的谐波含量122.2 无源滤波器132.3 有源滤波器162.4 防止并联电容组对谐波的放大172.5 加装静止无功补偿装置193 鹰潭市纸业谐波抑制治理案例203.1基本情况203.2 谐波分析213.3谐波治理方案213.4 无源滤波器的设计223.5 设计参数值的计算及校验244 结论26参考文献27致谢281.引言在电力系统中采用电

3、力电子装置可灵活方便地变换电路形态，为用户提供高效使用电能的手段。但是，电力电子装置的广泛应用也使电网的谐波污染问题日趋严重，影响了供电质量。目前谐波与电磁干扰、力系统功率因数降低已并列为电的三大公害。电力系统的波形畸变（谐波）给电网、电能用户及其周边电磁环境带来了严重的危害。谐波已成为国内外电力工作者和用户普遍关注的问题。 随着电力电子技术的高速发展，电力网中非线形负载的逐渐增加是全世界共同的趋势，如变频驱动或晶闸管整流驱动设备,计算机，重要负载所用的不间断电源，节能荧光灯系统等 ,这些非线性负载将导致电网污染,电力品质下降,引起供电设备故障,甚至引发严重火灾。因而了解谐波产生的机理，研究消

4、除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。1.1 绪论1.1.1 电能质量电能既是一种经济、实用、清洁、容易控制和转换能源形态，又是电力部门向电力用户提供发、供、用三方共同保证质量的一种特殊产品。如今，电能作为走进市场的商品，与其它商品一样，无疑也应讲求质量。电力系 统供电的电能质量是电力工业产品的重要指标，涉及发、供、用三方权益。优良的电能 质量保证电网和广大用户的电气设备和用电设备安全、经济运行。现代社会中，电能作 为一种广泛使用的能源，其应用程度成为一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术和国民经济的发展，对电能的需求量日益增加，同时对电

5、能质量的要求也越来越高。 电能质量问题的提出由来已久，衡量电能质量的指标也是随着电力系统的发展而备 受关注阵l删。在电力系统的发展早期，电力负荷的组成比较简单，主要由同步电动机、 异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成，衡量电能质量的指标主要有：频率偏移和 电压偏移两种。20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件 和装置在现代工业中得到广泛应用，不少用户对电能的利用都要经过电力电子装置的转 换和控制，这些装置给人们生产和生活带来方便和效率的同时，使电力系统的非线性负 荷明显增加.1.2 谐波的基本概念电力系统谐波的定义是对周期性非正弦电量进行傅立叶级数分解，除了得到与电网

6、基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量尔为谐波。电力系统中的正弦电流由电网从发电厂、输配电线路和变压器传送，作用于非线性元件时，就会产生不同于工频的其它频率的正弦电压或电流，这些不同于工频频率的正弦电压或电流，称为电力谐波。电力系统中的非线性元件主要是换流和整流设备、变频设备、中频感应炉、电弧炉、轧钢机、电解槽和电解化工设备、大容量电弧焊机等负载。谐波实际上就是一种干扰盆，使电网受到“污染”。1.3谐波的产生及其危害谐波产生的原因谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，从而产生谐波。其中谐波源大多是

7、非线性元件，工作波形为非正弦波，有的用电设备是切割正弦波进行工作的，如可控硅整流设备等；有的是将直流电源变换成方波工作，如变频器等。这些设备与电力系统发生关系时，都能使电力系统的基波产生畸变。而非线性阻抗设备常利用感抗涡流工作或利用容性电离做功，如中频感应炉、电弧炉等，这些用电设备在运行时可使电流产生大幅度的浪涌、尖脉冲，造成电力系统的基波产生畸变，形成电能污染。以下以桥式全控整流电路为例介绍谐波的产生。 单相桥式整流电路 输入波形图单相桥式整流电路，当在阻感负载且串联电感L，且忽略换相过程和电流脉动，在阻感负载且串联电感L足够大时电流i2的波形见下图1-1图1-1 i2波形图其中： n=1，

8、3，5由变压器二次侧电流谐波分析可知：电流中仅含奇次谐波。各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。基波电流有效值为： ，i2的有效值I=Id，结合上式可得基波因数为：电流基波与电压的相位差就等于控制角a，故位移因数为所以，功率因数为： 三相桥式整流电路由变压器二次侧电流谐波分析可知：电流中含有奇次谐波。以a =30为例，在阻感负载时，忽略换相过程和电流脉动，且直流电感L为足够大。此时，电流为正负半周各120的方波，如下图1-2所示，其有效值与直流电流的关系为： 图1-2输出波形图带阻感负载a =30时的波形由变压器二次侧电流谐波分析可知，电流基波和各次谐波有效值分

9、别为： 电流中仅含6k1（k为正整数）次谐波。各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。基波因数：，位移因数仍为：功率因数为：通过非线性元件装置的整流使得设备吸收的电流与施加的电压波形不同，电流因而发生了畸变，因此产生了谐波。对于电力系统来说，电力谐波的危害主要表现以下几个方面：1： 增加输、供和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和经济效益。由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，使导体对谐波电流的有效电阻增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热严重。2：增加输电线路的功耗。谐波电流使输电线路

10、的电能损耗增加。当注入电网的谐波频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，对输电线路会造成绝缘击穿。由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大集肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆允许通过的电流减小。3：对变压器的危害。谐波会大大增加变压器的铜损和铁损，降低变压器有效出力。特别是3次及倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。4：对电容器的危害。含有电力谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对谐波阻抗很小，谐波电流叠加在

11、电容器的基波上，使电容器电流变大，温度升高，寿命缩短，引起电容器过负荷甚至爆炸，同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成谐波谐振，使故障加剧。5：对用电设备的危害。电力谐波会使电视机、计算机的图形畸变，并使机内元件温度出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误，严重甚至损害机器。和变压器中的道理一样，谐波畸变会加大电动机中的损耗。使电动机的力矩下降，造成电机的振动而降低电机寿命。6：影响电网的质量。电力系统中的谐波使电网的电压与电流波形发生畸变，从而降低电网电压，浪费电网的容量。1.4 鹰潭市电网谐波源情况市电网谐波源的分布鹰潭市属于地级市。由于近年来工业发展迅猛，主要集中在加工、造纸、冶炼行业，

12、遍布分散的中小谐波源用户较多，多数不采取任何治理措施直接接入电网，使得我市成为谐波污染较严重的地区. 谐波源主要集中在贵溪市及开发区、工业园区。 鹰潭市电网谐波污染情况谐波污染的主要计算方法。1993年频发的国家标准GB/T14549-1993电能质量 公用电网谐波中规定，谐波含量（电压或电流）是指从周期性交流量中减去基波分量后所得的量。谐波含有率是指周期性交流量中含有的第h次谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比（用百分数表示），总谐波畸变率是指周期性交流量中的谐波含量的方均根值与基波分量的方均根值之比（用百分数表示）。谐波电压含量UH：U = 谐波电流含量IH：I = 电压总谐波畸变率

13、THDU： = x100% 电流总谐波畸变率THDi： = x100% 110kV变电所、35kV变电所的10kV母线电压各次谐波含有率、电压总谐波畸变率不应超过公用电网谐波电压（相电压）限值，公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过规定的允许值。鹰潭市电网有110kV变电站7座，35kV变电站3座。经过对全市110kV变电所、35kV变电所的10kV母线进行谐波测试，10kV母线电压总谐波畸变率均超标。1：谐波对并联电容器的影响是最显著的。一方面由于电容器阻抗和频率成反比的特性，谐波的存在会造成电容器电流值的急剧增大，引起电容开关、熔丝等保护装置经常动作，根本无法正常

14、运行。另一方面，由于电容器独特的容性阻抗特性，容易和电网中大部分都是感性阻抗的电气设备配合而构成谐振和谐波电流（谐波电压）成倍地放大，导致电容器寿命的明显缩短及系统、电容支路谐波在原有基础上的放大。若构成并联谐振，严重的谐波过电压及过电流将导致电气设备的损坏，危及系统安全。2：谐波对电力变压器的影响。变压器本身既是谐波源，又是传送其他谐波源所产生谐波的中间环节，谐波电流的涡流损耗会引起变压器的附加损耗和附加发热，谐波电压引起的附加损耗（铁心的谐频磁滞损耗和涡流损耗），会影响绝缘的局部放电和介损增大，受到较大的谐波电流或电压时会导致损坏（其中包括谐波过电压使绝缘击穿），谐波还会使变压器噪声增大。

15、3：谐波对电力电缆的影响。由于电缆的分布电容可使谐波放大，因此谐波对电缆有较大的影响，会造成介损和温升的增大，使电缆的绝缘水平下降及损坏率增高。4：谐波对继电保护和自动装置的影响。谐波的严重超标容易引起继电保护和自动装置误动和拒动，使微机保护动作频繁。5：谐波对网损的影响。谐波功率和谐波电能是有害无益的，谐波在电力系统和用户电气设备上都要造成附加损耗，谐波功率本身可以说完全是损耗，从而造成网损的增大。2.谐波抑制技术在电力系统中对谐波的抑制就是如何减少或消除注入系统的谐波电流，以便把谐波电压控制在限定值之内，抑制谐波电流主要有三方面的措施：2.1 降低谐波源的谐波含量也就是在谐波源上采取措施，

16、最大限度地避免谐波的产生。这种方法比较积极，能够提高电网质量，可大大节省因消除谐波影响而支出的费用。具体方法有：增加整流器的脉动数整流器是电网中的主要谐波源，其特征频谱为：nKp1，则可知脉冲数p增加，n也相应增大，而InI1n，故谐波电流将减少。因此，增加整流脉动数，可平滑波形，减少谐波。如：整流相数为6相时，5次谐波电流为基波电流的185，7次谐波电流为基波电流的12，如果将整流相数增加到12相，则5次谐波电流可下降到基波电流的45，7次谐波电流下降到基波电流的3。脉宽调制法采用PWM，在所需的频率周期内，将直流电压调制成等幅不等宽的系列交流输出电压脉冲可以达到抑制谐波的目的。在PWM逆变

17、器中，输出波形是周期性的，且每半波和14波都是对称的，幅值为1，令第一个14周期中开关角为i（i1，2，3m），且012m2。假定00，m12，在（0，）内开关角0，1，2，m，m，2，1。PWM波形按傅里叶级数展开，由式可知，若要消除n次谐波，只需令bn0，得到的解即为消除n次谐波的开关角值。三相整流变压器采用Yd（Y）或D、Y（Y）的接线这种接线可消除3的倍数次的高次谐波，这是抑制高次谐波的最基本的方法2.2无源滤波器无源滤波器，又称LC滤波器，由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用。 无源滤波器工作原理图无源滤

18、波器安装在电力电子设备的交流侧，由L、C、R元件构成谐振回路，其工作原理是：当LC回路的谐振频率和某一高次谐波电流频率相同时，即可阻止该次谐波流入电网。无源滤波器可分为单调谐滤波器和高通滤波器及双谐滤波器等,原理上两者完全相同,均为LC串联谐振回路。 无源滤波器 单调滤波器及阻抗频率特性其原理为：令得 =又因为推出为角频率，下标fn表示第n次单调谐滤波器，n为谐波次数，当谐波频率与谐振频率相同时，滤波器对该频率的谐波阻抗最小，因此可以将该次谐波短路过滤。图2-1高通滤波器高通滤波器有一阶减幅型（图2-1 a）、二阶减幅型（图2-1 b）、三阶减幅型（图2-1 c）和C型（图2-1 d）四种。这

19、四种高通滤波器的对比：1) 一阶高通滤波器由于基波损耗太大，需要的电容也很大，一般不采用。2) 二阶高通滤波器的滤波性能最好，结构简单，工程应用较多，但相对于三阶高通滤波器而言其基波损耗较大。3) 三角高通滤波器对基波的阻抗较大，基波的损耗很小，但滤波性能不够好，实际应用较少。4) C型高通滤波器的性能介于二阶与三阶之间，存在基波串联谐振支路，可大大减小基波损耗，有一定的应用价值，但它是通过牺牲较大的投资来换取较小的基波损耗，而且它对基波频率偏差及元件参数变化比较敏感。二阶高通滤波器对n次谐波的阻抗为： 二阶高通滤波器阻抗频率特性 双调谐滤波器及阻抗频率特性如图2-5所示为双调谐滤波器的原理图

20、，它有两个谐振频率，能同时 吸收这两个频率的谐波，其作用等效于两个并联的单调谐滤波器。双调谐滤波器的阻抗特性可以看作由上段、串联阻抗和下段、与、并联阻抗串联相加组成，滤波器阻抗： 采用双调谐滤波器代替两个单调谐滤波器，可以减少基波的损耗，降低L2上的冲击电压。双调谐滤波器正常运行时，由于并联支路的基波阻抗比串联支路的基波阻抗小得多，因此并联支路所承受的基波电压远小于串联支路所承受的基波电压。由于双调谐滤波器比两个单调谐滤波器成本低，近年来在一些高压电流输电工程中得到了应用。由于具无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，无源滤波是目前采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。

21、但无源滤波器存在着许多缺点，如滤波易受系统参数的影响；对某些次谐波有放大的可能；耗费多、体积大等。因而随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。2.3有源滤波器即利用可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。与无源滤波器相比，APF具有高度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点；在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。目前在国外高低压有源滤波技术已应用到实践，而我国还仅应用

22、到低压有源滤波技术。随着容量的不断提高，有源滤波技术作为改善电能质量的关键技术，其应用范围也将从补偿用户自身的谐波向改善整个电力系统的电能质量的方向发展。 有源谐波调节器的基本工作原理如下图 有源谐波调节器的基本工作原理有源谐波调节器工作原理框图如下图有源谐波调节器工作原理框图指令电流检测电路从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后发生补偿电流的指令信号。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路。这样电源电流中只含有基波的有功分量，从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。根据同样的原理，电力有源滤

23、波器还能对不对称三相电路的负序电流分量进行补偿。电力有源滤波器的主电路一般由PWM逆变器构成。根据逆变器直流侧储能元件的不同，可分为电压型APF(储能元件为电容)和电流型APF(储能元件为电感)。电压型APF在工作时需对直流侧电容电压控制，使直流侧电压维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电压波。而电流型APF在工作时需对直流侧电感电流进行控制，使直流侧电流维持不变，因而逆变器交流侧输出为PWM电流波。电压型APF的优点是损耗较少，效率高，是目前国内外绝大多数APF采用的主电路结构。电流型APF由于电流侧电感上始终有电流流过，该电流在电感内阻上将产生较大损耗，所以目前较少采用。但是电流型APF

24、由于开关器件不会发生直通短路现象，随着超导储能磁体研究的进展，也将促进多功能电流型APF投入实用。2.4防止并联电容器组对谐波的放大在电网中并联电容器组起改善功率因数和调节电压的作用。在工频频率的情况下，这些电容器的容抗比系统的感抗大得多，不会产生谐振。当谐波存在时，在一定的参数下电容器组会对谐波起放大作用，危及电容器本身和附近电气设备的安全。STC等值电路图InIcnXcnISnXsnRsn系统化简图在未加Xc前，略去电阻，谐波源In母线处的谐波电压为：；并联了补偿电容器后，则谐波源的输入谐波电抗为：此时谐波电压： 注入系统的谐波电流：又因为Un Un,所以IsnIn, 即并联电容器使系统的

25、谐波被放大了。如果对应某次谐波有Xsn-Xcn=0,即发生谐波，则其谐波电流、电压都趋于无穷大。为了摆脱这一谐振点，通常在电容器支路串接电抗器，其感抗值的选择应使在可能产生的任何谐波下，均使电容器回路的总电抗为感抗而不是容抗，从根本上消除了产生谐波的可能性，或将电容器组的某些支路改为滤波器，可以采取限定电容器组的投入容量，避免电容器对谐波的放大。2.5加装静止无功补偿装置快速变化的谐波源，如：电弧炉、电力机车和卷扬机等，除了产生谐波外，往往还会引起供电电压的波动和闪变，有的还会造成系统电压三相不平衡，严重影响公用电网的电能质量。静止无功补偿器是一种没有旋转部件，利用可控硅等电子开关投切电容，快

26、速、平滑可控的动态无功功率补偿装置。它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并联使用。电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸收无功功率（感性的）。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进行），并且响应快速。在谐波源处并联装设静止无功补偿装置，可有效减小波动的谐波量，同时，可以抑制电压波动、电压闪变、三相不平衡，还可补偿功率因数。它的缺点是本身产生谐波，若不采取措施将污染电力系统，一般有配套的电力滤波器。为了实现双向连续调节，克服并联电容调节效应的弱点，要求增大补偿容量。3.鹰潭造纸厂谐波抑制治理案例3.1基本情况鹰潭造纸厂由一台型号为

27、S11-2000/35-0.4 容量：2000kVA 阻抗：6.135%的变压器供电。负荷包括制浆动力约为45%(529.3 kVA)，造纸动力约为40%（457.8 kVA），锅炉动力约为10%（112.3 kVA），及其他5%，共1120 kVA，系统的短路阻抗为25%。动力装置大都采用变频装置。造纸，频繁投切乃至损坏，给厂方造成了一定损失。由于造纸厂三班工作制，负荷变化情况比较平稳；所以可以使用短时间的测量数据来估计长期的负荷谐波情况。对总线、电容柜、#1动力柜、#2动力柜和#3动力柜进行了连续半小时的监测。监测电压为低压侧母线和地线间的A、B和C相的三相相电压，监测电流为原测量回路的电

28、流互感器的A、B和C相三相相电流。同时监视和记录三相电压和电流，采样频率采用4800Hz，每间隔一分钟对三相电压和三相电流采样一次，每次采样时长为0.25s。 采集到的数据如下：1 母线谐波次数3571113Uh（%）2.023.771.630.480.14Ih（%）3.0221.443.612.870.61总的谐波畸变率THDU =4.7%，THDI =22.3% 谐波电流与基波电流的有效值谐波次数3571113Ih/A37.72267.8145.2135.857.58GB/A1861861328472总线的电压波形良好，电流畸变严重，其中以5次谐波电流为主。2 无功补偿装置电容柜电流的谐波

29、水平谐波次数3571113Uh（%）0.3520.4711.335.21.51Ih（%）1.0762.8434.7815.964.62电容柜的电压情况与总线相同，总的谐波畸变率，THDU =4.9%，THDI =24.3%电容柜的电流畸变十分严重，5次和7次最为严重。大量的高次谐波是造成无功补偿装置（电容柜）异常的主要原因。由于4组电容柜为每2组并联控制，所以所测的电容电流为实际电容电流的一半。3 负荷造纸负荷主要是各种动力装置，如制浆动力，造纸动力，锅炉动力等，总容量占到全厂的81%。谐波次数13571113车间1 Ih/A156.493.4730.126.1912.465.63车间2 Ih

30、/A93.791.6212.3113.435.632.74车间3 Ih/A360.93.7324.557.763.960.873.2谐波分析该厂由于设备改造后投入新设备大量的采用了变频装置，产生了大量的谐波，在母线上测得的数据反应出谐波主要以5次谐波为主，而在无功补偿装置上出现的5次、7次谐波超标，主要是由于并联电容器组对谐波进行了放大，造成电容柜的电流畸变十分严重。因此对于该厂谐波治理主要以治理母线上5次谐波为主。3.3谐波治理方案电容器组的投入放大了5次、7次谐波，因此从理论上讲可以在电容器组中串联电抗器增加感抗来减小电容器组对谐波分量的放大，从而抑制谐波，但从实际出发，增加感抗来滤波，滤

31、波的能力弱，而且不能直接在原来的无功补偿装置上串联电抗器，因为这样可能会使电容器过流和过压，要通过计算重新设计改造、重新分配电容器组。根据厂方的实际情况，从较少投入，获得最大收益角度来设计，决定在母线上加装一组单调滤波器器来抑制谐波的污染。3.4无源滤波器的设计单调滤波支路参数计算主要包括确定C、L、R的大小，额定电流，额定电压等部分。1根据系统谐波电流情况确定单调谐支路的谐振频率f；2根据谐波电流的大小计算所需电容器C的容量，计算公式为其中为电容器容量，为相电压有效值，为该次电流谐波有效值。若继续考虑无功补偿要求，可以按平均分配的原则增大，满足系统的无功补偿需要；3根据计算出所需电容C的大小

32、，计算公式为其中为系统的基波角速度，为电容器的额定电压；4根据C和支路谐振频率计算电感L的大小，计算公式为其中n为谐波电流次数，为了增加系统稳定性，计算时基波频率取49.7Hz；5根据滤波效果选取滤波支路品质印数Q，一般Q选取范围是3060，假设电抗器电阻为，则需要加的电阻器R的大小为考虑到散热以及成本问题，在滤波效果满足要求的情况下，可以不加电阻器；6得到滤波器参数C、L、R之后，计算出率特性，根据图4所示模型计算流入电网的谐波电流XdnXsnIsnILnIs谐波源负载模型图中谐波源等效为一个电流源并联其内阻，即负载电抗的形式。流入滤波装置电抗Z的谐波电流为，流入电网电抗的谐波电流为，其中等

33、效电抗流入电网的谐波电流为若流入电网的谐波电流满足国家标准，则进行下一步的校核，若不满足要求，则降低R的大小，并对C、L参数进行微调，进一步减少流入电网的谐波电流；7计算滤波器正常失谐情况下，滤波性能是否能够达到标准，若不能达到标准需要进一步调整C、L、R参数；8计算电网阻抗和滤波支路的等效并联阻抗，检验是否在特征频率下发生并联谐振，若发生并联谐振则需要进一步微调C、L、R参数；9当C、L、R参数满足上述所有要求的情况下，进一步校核各器件的额定电流以及额定电压，使得电容器的额定电流电压容量满足其中U，I，Q依次为电压，电流，容量，下标C1，Ch，CN依次为基波、谐波和额定值。3.5设计参数值的

34、计算及校验设计参数值的计算：变压器额定容量为2000KVA，短路阻抗为6.135%，所以变压器的短路容量为 Sd = 2000/6.135%=32.6MVA负荷容量为1.12MVA，若系统的短路阻抗为25%，所以负荷的短路容量为Sd1= 1.12/25%=4.48MVA高压侧短路容量估计为100MVA，所以总线的两端短路容量约为30MVA。5次电流含有量为21.44%，5次电流为267.81A，所以基波电流有效值为I1=I5/ U5（%）=267.81/21.44%1250A如果不考虑补偿电容的影响，5次谐波电流约为250A设定此滤波器滤掉70%的谐波电流，Ih5取250A即25070%=17

35、5A。设定谐振频率在谐振频率在247Hz。所以谐波电流有效值，相电压有效值取220V=1265*220=278300VA所以设计单相补偿320kvar(由无功补偿装置生产厂家提供的型号选择)，三相共补偿960kvar，电容器组额定电压取300V单相电容总量应为 =0.011392 F根据滤波器原理可得电抗 36.7uHXc1(2f5C)代入计算得XC为0.2812 XL2f5L代入计算得XL=0.01153 参数值的校验（1）过电压校验Ucn 为300V，Uc1为220V，Uch8.24+3.586+1.056+0.2028=13.48VUc1+Uch220+13.481.1Ucn，满足过电压

36、要求。（2）过电流校验Icn=125A，Ic1=1250A=12801.3Icn满足过电流的要求（3）容量平衡校验Qc1=220*1250=275000Qc1+Qch满足容量平衡的要求。4 结论随着我国电能质量治理工作的深入开展，通过无源滤波器进行谐波治理将会有巨大的市场潜力。通过企业的谐波治理，将给龙海电网减小谐波带来的危害。综合动态的谐波治理措施并同时考虑电网的无功功率补偿问题，是电力企业当前面临的一大课题。但是要消除谐波污染，除在电力系统中大力发展高效的滤波措施外，还必须依靠全社会的努力，在设计、制造和使用非线性负载时，采取有力的抑制谐波的措施，减小谐波侵入电网，从而真正减少由于谐波污染

37、带来的巨大经济损失。参考文献1 郝江涛，刘念等，单相及三相电路谐波和无功电流的检测研究，高电压技术，2005年第三期2 陈振生，电网谐波的危害及抑制技术3 王兆安，杨君，刘进军，谐波抑制和无功功率补偿，北京：机械工业出版社4李红, 杨善水. 傅立叶电力系统谐波检测方法综述J. 现代电力, 2004, 21(4): 39-44.5 GB/T14549-93，电能质量公用电网谐波s6 蒋麦占. 无源滤波器和并联电容器的应用J. 变频器世界, 2006, 3:106-112.7 吴镝, 肖海红. 变压器容量测试仪的原理及开发要点J. 供用电, 2006, 23(6): 24-28.8 赵贺, 林海雪

38、. 单调谐滤波电容器参数选择的工程方法J. 电网技术, 2006, 30(20):52-55.9 张喜验, 田滢, 苏悦业等. 无源滤波器在抑制电网谐波中的作用J. 山东科学, 2006, 19(5): 62-65.10 吴竞昌供电系统谐波M北京：中国电力出版社，199811翁利民抑制电力系统高次谐波的有效方法J电力电容器，1998（4）12刘进军，陈瑞安瞬时无功功率与传统功率理论的统一数学描述及物理意义电工技术学报，1998，（12）致 谢本文是在导师郑忠玖老师的悉心指导下完成的。郑老师诲人不倦的工作作风，一丝不苟的工作态度，严肃认真的治学风格给我留下深刻的影响，让我终生受益，值得我永远学习.郑老师从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。他的指导使我受益匪浅.在此，谨向郑忠玖老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！