电网谐波污染治理可行性分析报告

第一篇：电网谐波污染治理可行性分析报告

电网谐波污染治理可行性分析报告

1．项目名称

电网谐波污染治理 2。项目所在地

河北省廊坊市文安县新镇工业区 3。项目承办企业

保定三伊电力电子有限公司 4。项目简介

补偿无功、提高功率因数、达到降低损耗、节约电能

增强变压器或线路带负载能力；

减少谐波的集肤效应，降低损耗；

延长变压器和其他相关电器设备的使用寿命；

降低电磁干扰，提高自动化设备、通讯系统、保护工作的可靠性；

抑制电压变化提高产品质量。5。项目所需投资额

项目所需投资额400万元 6．项目需资金原因

主要用谐波测试及谐波设备购置安装调试，现用于谐波治理的设

备已投入138万元，检测设备17万元。7．项目承办企业规模

保定三伊电力电子有限公司是一间以提供电力系统电能质量监测控制、无功补偿设备与器件、谐波治理产品为核心事业的高科技企业。公司被保定市高新技术认定委员会认定为保定市高新技术企业。2002年11月通过ISO9001-2000版质量保证体系的全面认证。企业现有一批经验丰富的中、高级技术人员和管理人员，拥有一批训练有素的技术工人；公司拥有生产车间、组装车间、测试车间等生产部门和一个技术开发中心。公司拥有全套完整的波峰焊接生产线和各种产品组装线，检测设备齐全，生产工艺精湛测试手段完善，服务周到，技术一流。企业通过IS009001：2000质量体系认证后，其有效运行为保证质量奠定了坚实的基础。

8．产品型号规格与产量

三伊无功补偿及滤波装置

STF-SY 9。产品节能效益

我局自2005年加大了对谐波治理的力度，局长亲自带领谐波治理 负责人去谐波治理设备厂去考察，购置了谐波测试系统，对谐波 进行再线监测。对超标的谐波坚持就地的原则进行谐波治理。武 局长亲自到新镇，组织谐波源用户多次开会，并邀请新镇镇政府 领导参加，讲明了谐波治理的重要性，谐波治理给用户带来的效 益。并帮助用户定货签协议。有的用户对谐波治理工作不支持，我们局组织有关科室对其作了大量工作，但厂总经理就是不理解 我们对其作了强制整改的通知，并对其采取了停电措施，现在该 厂已经安装并投运了谐波治理设备。现已有15个厂投运了谐波治 理设备，已经投运的用户各项指标均达到国家标准，电能质量符合 国际GB/T14549-93《电能质量

公用电网谐波》的要求，功率因 数达到0。92以上，节电率75%，年节电量600万千瓦时。

第二篇：电网谐波检测分析方法

电网谐波检测分析方法

随着非线性负荷的发展和增多,在多个供电点向系统流入谐波电流,使电网的谐波水平及日益升高，为保证电能质量，向广大用户提供优质合格的电能，特制定本办法，望公司有关科室，及广大电力客户予以认真贯彻执行。

一、目的:限制系统电压、电流正弦波形畸变程度或偕波分量的大小，以保证电力系统包括用户的安全、经济运行，特别是容易遭受偕波危害和干扰的设备的正常运行。

二、保证系统的电能质量，使系统的电压波形保持在合格的范围内，满足各种用电设备的正常供电要求。

三、把电网中的电压总偕波畸变率及含有率控制在允许的范围内，保证电能质量。

二、适用范围

本办法适用与交流50HZ，35KV及以下公共电网及供电的电力用户。

三、监测点和测试量

（1）原则上选取偕波用户和接入公用电网公共连接点作为偕波监测点，测量该点的偕波电压和偕波源用户流入公用电网的偕波电流，监测点的偕波水平符合国家标准规定。

（2）偕波电压和偕波电流的偕波次数一段量第2-19次，根据偕波源的特点或测试分析结果可适当的变动偕波次数的测量范围，前者用含有率（%）表示，后者用有效值（A)表示。偕波电压测量取总偕波畸变率THDu(%)。

（3）日常检测是对检测点的偕波电压、偕波用户的偕波电流以及引发偕波事故的有关量进行连续或定时测量，统计超标偕波及观察变化趋势。

四、偕波预测

（1）偕波预测包括偕波评估计算。新偕波源的接入、电容器补偿的投入，电网偕波的发展趋势以及使偕波异常或事故采取的对策等，均需要进行较为正确的预测计算工作，一般借助于计算程序进行计算。

五、偕波源管理

（1）现有偕波源的管理：应建立和健全偕波源的技术档案，包括设备的容量、型式、参数，主接线，有关供电系统及参数，有关电容器的参数，偕波设计计算值和实测值等。当偕波源产生的偕波电压超出标准规定的允许值时，应按就地处理的原则，限期采取措施。

（2）新建或增容的偕波源的管理：偕波源用户在申请用电时，应根据偕波源和系统公用电网参数，进行偕波计算，对于超出标准的用户，需采取限制偕波的措施。

六、电网偕波管理

（1）根据系统的结构，建立偕波源用户、电容器及偕波电压监测数据的档案，重点管理电网容量较小，偕波源较大，结构薄弱，易引起偕振的地区。

（2）分析和寻找电网偕波电压超标的原因，对有关偕波源和电容器采取针对性的措施。

（3）对新增电容补偿的设计，核算偕波的可能性。

（4）偕波管理应采取分层，分级的管理体系，下级电网应满足上级电网的管理要求。

七、各科室的职责及分工

（1）生技科负责电网和用户偕波的日常管理工作，建立健全偕波源档案及汇总偕波定期报表，负责新上偕波源用户的审批，提出偕波监测点的设置及更改方案。增加新的偕波监测点，定期开展偕波普查分析工作，完善偕波管理网。

（3）营销科、四到户办公室、各供电所分别负责各自管辖范围内的偕波源用户日常数据的采集工作，监督其偕波情况，对于超指标的用户限期整改。定期报表，同时，负责各用户的偕波监测仪的正常运行及缺陷统计工作。

（3）调度所负责湘东电网的偕波检测管理工作，根据湘东电网的运行情况，及时监测偕波流入量。负责各变电所的消偕装置及偕波监测仪的日常巡视（4）检修安装公司负责各变电所及用户的削偕装置及偕波监测一的维护及安装工作。

八、各级电网偕波电压允许值（1）电压总偕波畸变率

（2）用户流入电网的偕波电流允许值

第三篇：电网高次谐波问题分析

电网高次谐波问题分析

梁晓红1，李贞2

（1．平顶山工业职业技术学院电力工程系，河南平顶山；2．平顶山工业职业技术学院电力工程系，河南

平顶山）

摘要：文中对电网高次谐波的产生及危害进行了阐述，介绍了电网谐波分析的一种常用数学基础——小波分析法，并通过装设滤波器等抑制方法阻止高频谐波进入电网，保证电网供电质量。关键词：电网；高次谐波；小波分析；无源滤波器

在电力系统中，供电波形畸变是影响电能质量的重要因素之一。近年来，各工矿企业大量采用各种晶闸管整流装置、变频装置以及交流电力调整装置，增大了电网的非线性负载，再加上电网本身存在的非线性元件，均向电网注入了大量的高次谐波。高次谐波是一个周期电气量的正弦波分量，周期性的非正弦交流电进行傅里叶级数分解可得基波（其频率与工频相同）以及频率为基波频率整数倍的各次谐波，基波以外的各次谐波通常称为“高次谐波”。电网中高次谐波的出现是造成波形畸变的主要原因。

一、高次谐波危害

电网高次谐波的危害主要有以下方面：

1、引起电网中局部并联谐振或串联谐振，放大谐波电压或谐波电流；

2、加速电容器介质老化，还可导致电容器成倍地过负荷，出现异常声响、熔丝熔断、“鼓肚”等现象，严重时导致其他设备无法正常运行，不得不将电容器组断开，电网被迫在低的功率因数下运行；

3、增加附加损耗，降低发电、输电及用户设备的效率；

4、使继电保护及其自动装置误动作，导致电气测量仪表计算误差增加。谐波电流能影响甚至破坏利用电力线路作为联系通道的远动装置的动作。母线电压的畸变，还能引起整流设备触发脉冲控制装置的触发周期不稳定，使晶闸管阀的触发角或触发时间间隔不相等，影响整流设备的正常运行；

5、谐波对邻近的电话线路产生了静电感应和电磁感应，造成其对通信系统产生严重干扰，轻则降低信号的传输质量，重则导致信息丢失。

由于这些非线性负载的增加，引起高次谐波这一电网公害，导致电网电压正弦波形严重畸变。我国于1993年颁布了谐波管理的国家标准《电能质量公用电网谐波》，明确规定了用户注入电网的谐波电流的允许值和在电网公共连接点处产生的电压畸变值。当超过标准时，必须采取相应的抑制措施，从根本上解决谐波污染问题。

二、高次谐波数学分析方法

电力电子装置所产生的高次谐波污染，已日渐成为阻碍电力电子技术发展的重大问题。实时谐波检测，对谐波问题进行研究，前提是研究谐波测量的数学分析方法。

电网中的电流和电压等物理量，无论其是否为正弦量，都可作为信号（非正弦周期函数）进行分析处理，其数学基础方法是傅里叶级数展开和傅里叶变换。在实际系统中，波形大都可以用解析式表示，有些波形则不能用解析式表示，此时，均可以采用将此周期函数离散化的处理方法，转化为时间函数，采用离散傅里叶变换（DFT）和快速傅里叶变换（FFT）计算出各次谐波值。在此基础上，小波分析是近年来数学研究成果之一，因其在理论上的完美性和应用上的广泛性，使小波分析在信号处理、图像分析、模式识别等领域中得到了广泛应用。

小波分析可以根据波形不同的频率成分，在时域和空间域自动调节取样的疏密；频率高时，则密；频率低时，则疏。基于小波分析这些优秀特性，研究人员可以观察波形的任意细节并加以分析。小波变换及性质可定义为函数h(x)LR如果满足以下的容许条件：

2ˆh()2d

（1-1）

则称h(x)是一个基本小波或小波母函数，而称

ha,b(x)a12xbh,(a,bR,a0)

（1-2）

a式（1-2）为由小波母函数Φ(x)生成的依赖于参数a和b的小波。ha,b(x)也可以看成是由h(x)经伸缩平移后得到的一个函数簇。小波变换中参数a、b有明确的物理意义，a是频率参数，b是时间参数。

小波变换的主要性能是其“变焦”性能，该特性能将高次谐波信号中各种不同频率成分分解在相应的时空域，并给出不同频率正弦波的相位。在有源滤波器的检测电路中，需要检测的只是除去基波外的所有畸变波形的含量，不需要分析出各次畸变波形的大小，但是实时性要求很高，而傅里叶变换能分析出各次畸变波形的分量，但实时性较差。小波变换是一种调和，不仅能实现实时，而且变换本身对波形的奇异点非常敏感，该特点可以用来跟踪那些变化非常突然的谐波信号，而这种信号正是高次谐波检测的难点。

三、抑制电网谐波的方法

抑制和消除高次谐波的目的，是为了使电网电压的畸变率不超过2%，电压的负序分量不超过正序分量的1%或1.5%，电压的零序分量不超过正序分量的1%时，电机可以保证正常运行。抑制谐波措施有以下几方面：

1、减少谐波源

具体措施是让系统整流设备容量远远小于系统短路容量，由于系统短路容量大，系统电抗小，因此系统电压畸变就小。

1）采用多脉冲波换流器，采用多相脉冲换流器以增加脉波数，可以大幅度地消除低次谐波，一般采用脉波数为12。少用半控桥式接线，因为这种接线所产生的谐波中含有不易处理的偶次谐波。

2）采用变压器相位移，比如三绕组变压器，通过二次绕组相位移30o电角度后，由两个格雷兹桥串联组成的换流器单元，脉波数提高为12。

3）受电变压器的一次和整流变压器的二次分别采取Δ型连接方式，这样做可消除3次、6次、9次谐波。

2、改进电气设备结构，提高抗谐波能力

在电网中，为了抵抗轴电流，电机采用接地电刷装置或轴承座加绝缘措施。电气设备采用叠片磁路，减少涡流损耗。同时，为了提高耐热能力，采用真空压力敷设V·P·I浸渍工艺措施，用于提高抗谐波能力。

3、装设滤波器

滤波电容器是指与有关器件，如电抗器、电阻器等连接在一起，对一种或多种谐波电流提供低阻通道的一种电容器。其作用是对某种谐波电流发生共振而被吸收，不注入电网。滤波器安装在非线性负载侧的母线上。

滤波器分为无源型和有源型。无源滤波器具有简单可靠维护方便等优点而被广泛使用，有源滤波器是新一代的谐波补偿装置，具有良好的补偿特性，能同时满足补偿谐波和无功功率要求，由于其价格较高维护复杂等缺点，在我国应用还不太广泛。

四、结语

电网高次谐波引起电网公害，导致供电质量下降，严重影响各种电气设备的安全运行。本文从高次谐波分析数学方法入手，阐述了高次谐波的抑制方法，如装设滤波器，通过这些措施，阻止这些高次谐波进入电网，达到了抑制谐波的目的。

参考文献：

【1】 潘志．近代分析数学基础．徐州：中国矿业大学出版社．1993年

【2】 任子晖．煤矿电网谐波分析与治理．徐州：中国矿业大学出版社．2003年 【3】 吴敬昌．电力系统谐波．北京：水利电力出版社．1988年

第四篇：谐波治理方法

谐波治理方法

1、谐波治理原则。

通过分析，对通信、信号设备造成干扰的谐波主要来自牵引负荷，而铁路10kv电力供电设计多采用27.5/10kv供电方式，选择谐波干扰小的电源作为主供电源会降低安全风险。但当地方电力系统检修时，或地方电源因居民用电导致谐波上升时，仍会干扰信号、通信供电电源的质量，所以改变设计方法，并不能解决此问题。从供电的电源集中整治，然后供给相应的负荷，也不经济，固需要解决的容量太大，且即便是集中解决，从供电的角度讲，电源也并非单独供给通信、信号，目前的生产、生活设备大量采用了变频设备，如地热井水泵恒转矩变频供电装置，变频空调，电磁炉，炊事机械等等，也会产生大量的谐波，进而干扰通信、信号电源的质量，所以，大的方案就是通信信号根据设备的重要程度和对谐波要求的高低，来选择小容量的谐波治理设备，才能达到既经济又安全的效果。各车站的通信、信号设备，其总功率一般不超过40kvA，治理相对容易。

2、谐波治理方法。

采用交—直—交系统进行隔离，此方法在国外早有使用，我也曾在朔黄线三汲、段庄两个分区所进行试验。采用进口交—直—交，通过改变蓄电池的容量，还可满足因利用下雨导致10kv电源线供电中断而引起的行车干扰。如2013年8月4日，朔黄线肃北至太师庄间大面积树木倒伏，导致贯通、自闭全部中断，影响行车近2小时，如果采用交—直—交逆变电源，在电池容量允许的情况下，就不会影响通信、信号的供电，不仅解决了谐波问题，还解决了供电中断对行车的影响，是一个一举双得的好事。

3、谐波治理措施。

3.1采用无源滤波器滤波。日常采用的滤波治理方法，其中一种方法就是采用无源滤波装置，即所谓LC滤波器，主要由滤波电容器、电抗器和电阻器组成。其与谐波源关联，除了起滤波作用外，还兼顾无功补偿的需要。这种滤波器最早出现，具有结构简单，投资少的特点，运行可靠性高，所以运行费用较低，应用较为广泛。但也存在一些问题，如当系统结构或参数发生变化或滤波器本身参数变化时，滤波器可能产生谐波放大，而且这种滤波器对电压波动负序等不能综合治理。如电气化铁路在使用直流车作为牵引动力源时，其特征谐波主要为3、5、7次谐波。而采用交流机车后，谐波含量以17、19、21次为主，导致许多设备发生故障，如果交流车上线后，原SS4G型车的高通滤波器经常损坏，原先的通信、信号对谐波感觉不明显，而交流车上线后，通信、信号设备感觉明显，这与特征滤波的变化有关，所以通信、信号设备电源加装特征谐波滤波器也能收到良好的效果。

3.2 采用有源滤波器滤波。

随着大功率电力电子器件技术的突破与发展，ABB公司推出了采用脉冲宽度调制（PWM）技术构成的有源谐波滤波器。其基本原理是从补偿对象中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等极性相反的补偿电流，从而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很好的补偿，且补偿特性不会改变，阻抗特性不会受到影响，因而受到了广泛的重视，并且已获得应用。

3.3 采用交—直—交逆变电源。

4、结束语。

谐波在今后的社会发展中，谐波含量只会越来越多。为了节能的要求，家用电气设备，如节能灯、电磁炉、变频洗衣机、空调、电视及微波炉等，都采用工业的大型换流设备。集中治理已不太可能，除非将来传统的发电、输电、用电设备，全部改为直流电输电方式，在用户处变为可用的不同步骤的交流电，否则谐波将不可避免。谐波的治理要本着区别对待，减少用户的投入，使用户获得最大收益为原则。对于谐波的治理不能遵循一成不变的原则，而一定要滤波。如何把谐波的污染降到最低程度，又不要太花钱，是值得同行们一起探讨和研究的问题。

第五篇：供电系统谐波治理技术讲座供电系统谐波治理技术讲座

供电系统谐波治理技术讲座

无源电力滤波器的设计与调试

华北电力大学电气工程学院

一、无源LC滤波器根本原理和结构

LC滤波器仍是应用最多、最广的滤波器。

1、常用的两种滤波器：调谐滤波器和高通滤波器。

2、滤波器设计要求

1〕使注入系统的谐波减小到国标允许的水平；

2〕进行基波无功补偿，供应负荷所需的无功功率。

3、单调谐滤波器

由图主电路可求：

调谐频率：

调谐次数：

在谐振点：∣z∣＝R

特征阻抗：

品质因数：

q为设计滤波器的重要参数，典型值q=30～60。

4、高通滤波器

用于吸收某一次数及其以上的各次谐波。如下图。

复数阻抗：

截止频率：

结构参数：，一般取m=0.5~2；

q=0.7

~

1.4

依据以上三式可设计高通滤波器的参数。

二、滤波器设计内容和计算公式

1、滤波器参数选择原那么

原那么：最小投资；母线

THDU

和进入系统的谐波电流最小；满足无功补偿的要求；保证平安、可靠运行。

参数设计、选择前必须掌握的资料：

1〕系统主接线和系统设备〔变压器、电缆等〕资料；

2〕系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等；

3〕谐波源特性〔谐波次数、含量、波动性能等〕；

4〕无功补偿要求；要到达的滤波指标；

5〕滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求。

以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。

案例设计问题：没有系统最终规模的谐波资料……

2、滤波器结构及接线方式选择

由一组或数组单调谐滤波器组成，有时再加一组高通滤波器。工程接线可灵活多样，但推荐采用电抗器接电容低压侧的星形接线，主要优点是：

1〕任一电容击穿短路电流小；

2〕设备承受的仅为相电压；

3〕便于分相调谐。

高通滤波器多采用二阶减幅型结构〔基波损耗小，频率特性好，结构简单〕。经济原因高通滤波器多用于高压。

1、滤波器参数选择原那么

原那么：最小投资；母线

THDU

和进入系统的谐波电流最小；满足无功补偿的要求；保证平安、可靠运行。

参数设计、选择前必须掌握的资料：

1〕系统主接线和系统设备〔变压器、电缆等〕资料；

2〕系统和负荷的性质、大小、阻抗特性等；

3〕谐波源特性〔谐波次数、含量、波动性能等〕；

4〕无功补偿要求；要到达的滤波指标；

5〕滤波器主设备参数误差、过载能力、温度等要求

以上资料是滤波器参数选择、设计必要条件。

本案例1段母线滤波器接线〔图纸拷贝〕……。

3、滤波器设计参数的分析处理

参数设计必须应依据实测值或绝对可靠的谐波计算值，但根据具体情况可作一些近似处理：

1〕母线短路容量较小或换算得到的系统电抗〔包括变压器〕XS较大时，可忽略系统等值电阻RS；

2〕系统原有谐波水平应通过实测得到，在滤波器参数设计时，新老谐波电流源应一起考虑；

3〕L、C制造、测量存在误差，以及f、T变化可能造成滤波器失谐，误差分析是参数设计必须考虑的问题；

4〕参数设计涉及技术指标、平安指标和经济指标，往往需经多个方案比拟后才能确定。

4、滤波器方案与参数的分析计算

1〕确定滤波器方案

确定用几组单调谐滤波器，选高通滤波器截止频率，以及用什么方式满足无功补偿的要求。

例如：三相全波整流型谐波源，可设5、7、11次单调谐滤波器，高通滤波器截止频率选12次。无功补偿要求沉着量需求平衡角度，通过计算综合确定。

2〕滤波器根本参数的分析

电容器根本参数：额定电压UCN、额定容量QCN、基波容抗XC，而XC=3

U2CN/

QCN〔这里QCN

是三相值〕。

为保证电容器平安运行，电压应限制在一定范围内。

3〕滤波器参数的初步计算〔按正常条件〕

设h次谐波电压含有率为HRUh，通过推导可得到：

其中，q

为滤波器的最正确品质因数。以上是从保证电容器电压要求初步选择的参数。但为保证电容器的平安运行还应满足过电流和容量平衡的要求，公式如下：

4〕滤波器参数的初步计算

串联电抗器参数

以上为单调谐滤波器参数的初步选择。

5〕滤波器参数的最后确定

滤波器最终参数需通过大量、屡次频率特性仿真计算结果确定；并根据要求指标进行校验。

为保证平安运行，还要选断路器、避雷器、保护等。

自动调谐滤波器〔改变电感

L〕能提高滤波效果。但由于技术经济的原因，目前应用不普遍。

5、滤波器参数指标的校验

1〕电压平衡

：校验支路滤波电容器的额定电压

2〕电流平衡：校验滤波电容器的过电流水平，IEC为1.45倍。

3〕容量平衡：QCN=

QC1〔基波容量〕+ΣQ

h

(谐波容量)；

对滤波支路仅考虑I1

和Ih

通过时，近似有：

6、其它分析、计算工作

1〕滤波支路等值频偏〔总失谐度〕的计算

2〕滤波支路品质因数q值的计算

其中，δs为滤波器接点看进去的系统等值阻抗角。

3〕滤波器性能和二次保护等分析计算

滤波器设计的技术性很强，需有专门的程序。除参数计算外，要能对滤波器的谐波阻抗、综合阻抗、谐波放大、局部谐振〔串、并联〕等滤波性能进行分析。

三、案例滤波器设计方法介绍

1、案例简介

2、谐波数据合成中频炉属交－直－交供电，换流脉动数为6，特征谐波值为6K±1次谐波。非对称触发等原因，存在非特征谐波。

福建中试测试：线2、线4和中频炉馈线；各谐波电压畸变率全部超标，5、11、13及以上谐波电流超标。

非在电网最小方式、钢厂非满负荷下的测试，测试结果偏小；及今后8台炉投运超标肯定更大。

设计问题：没有单台电炉谐波测试数据，没有新供电方案下负荷同时运行测试数据，需根据经验及现有供电方案谐波测试数据进行分析获取设计数据。

按电炉变80％负荷率合成各母线谐波电流……。

3、基波无功容量计算

按母线电炉全部运行功率因数大于0.9，单炉运行功率因数应小于1，治理前平均功率因数取0.85条件，通过程序计算各段母线的三相基波补偿容量：

10KV

I段：Q=3.8MVAR

10KV

II段：Q=2.65MVAR

605频炉线：

Q=1.9MVAR4、考核标准计算和滤波器配置选择

根据各母线的短路容量，计算各段母线电炉运行过程中的谐波考核标准；以及比照合成的谐波电流水平，选择、配置各段母线的滤波器。

总电压畸变率国标规定的限值

各级电网谐波电压限值〔%〕

电压〔KV〕

THD

奇次

偶次

0.38

5..4.0

2.0

6.10.4

3.2

1.6

35.66

2.4

1.2

1.6

0.0

允许注入电网的各次谐波电流国标规定限值〔局部〕

短路容量不同时的换算公式：

根据短路容量换算案例的各母线谐波电流允许值。

标称电压〔KV〕

基准短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

0.260

020.0

013.0

020.0

008.5

015.0

006.4

006.8

005.1

009.3

〔I〕010.0

116.0

025.0

016.5

012.5

016.9

008.2

013.3

006.1

006.5

004.9

008.7

(II)010.0

116.0

019.1

010.1

009.5

010.8

006.2

009.0

004.7

005.0

003.7

006.5

(605)010.0

080.0

011.1

005.1

005.6

005.6

003.6

004.9

002.7

002.9

002.2

003.7

标称电压〔KV〕

基准短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

004.3

007.9

003.7

004.1

003.2

006.0

002.8

005.4

002.6

002.9

〔I〕010.0

116.0

004.1

007.5

003.6

003.9

003.1

005.8

002.7

005.2

002.5

002.8

(II)010.0

116.0

003.2

005.7

002.7

003.0

002.3

004.4

002.1

004.0

001.9

002.1

(605)010.0

080.0

001.8

003.3

001.6

001.8

001.4

002.6

001.2

002.3

001.1

001.2

标称电压〔KV〕

基准短路容量〔MVA〕

010.0

100.0

002.3

.004.5

.004.5

002.1

004.1

〔I〕010.0

116.0

002.2

004.3

004.3

002.0

003.9

(II)010.0

116.0

001.7

003.3

003.3

001.5

003.0

(605)010.0

080.0

001.0

001.9

001.9

000.9

001.8

与合成的案例谐波比拟：各母线谐波电流均超标，由于装置的非同时触发，存在非特征谐波超标的现象。因此只能对主要的频谱进行设置滤波器；由于电炉运行方式大幅度变化，特别是10KV

I段负荷变化较大，受基波无功补偿容量限制，参数设计存在难度及影响其滤波效果。

综合考虑：各母线配置5、7、11、13次滤波器。

5、滤波器参数设计〔以10KV

I段为例〕

由于中频炉谐波为连续频谱谐波，以及基波补偿电容器的限制，滤波器参数设计很难满足要求，经几十次分析、比拟，确定的案例最终单相参数如下：

H5

H7

H11

H13

合计

电容器〔μF〕

27.51592

20.77733

22.98421

三相电容器安装容量〔kvar〕

1830

1350

1860

1269

6309

三相基波输出容量〔kvar〕

900

666

1108

726

3400

电抗器〔毫亨〕

14.74522

9.96178

2.39522

2.61115

考虑的问题：滤波效果，电压、电流、容量是否能够平衡，是否存在谐波放大，无功是否过补等，通过对参数进行屡次仿真，调整、比拟和评估设计效果，……。

1段母线补偿电容器和滤波器同时运行仿真例如：

仅滤波器投入运行的仿真例如。……。

四、设备定货、施工和现场调试

1、拟合标准指标与产品定货

按设计参数选配、拟合标准规格电容器，考虑电抗器调节范围，提出温升、耐压、损耗等指标。

电容器要求+误差，电抗器±5%可调，电容器质量…。

注意滤波电容器，干式、油侵电容器等问题……。

2、工程施工需要注意的问题

LC滤波器属工程，结合用户现场条件、情况，设计单位应提供完善的工程资料，安装、施工要求；由于滤波器现场安装，要求工程单位按设计施工、保证质量；做详细安装检查，保证连接正确，防止相序、设备接线错误

案例施工中的问题：连接、保护……

3、现场调试主要要求和方法

1〕要求：保证系统可靠运行，防止系统与滤波器谐振造成的谐波放大；投切过电压限制在有效范围内；保证滤波本身平安运行，不会导致电容、电感、电阻等不发生稳态过负荷，以及投、切时的过电压、过电流不损坏本体设备。

其中，多数与设计有关……。

2〕步骤：测量各种工况谐波；计算系统和滤波器频率特性，研究是否可能出现谐波放大，决定滤波器是正调偏还是负调偏；计算调整后的过电压、过电流；分析、考虑配置的保护，避雷器对投切、断路器重燃过电压有重要作用；编写滤波器投入方案，测量考核滤波效果。

案例调试中发生的问题：……。

3〕方法：

幅频特性法：谐振时Z=R，滤波器电流最大；电阻上的电压最大，滤波器总电压最小；因此，通过观测两个电压与预估的电压比拟，可确定调谐回路的谐振。

缺点：误差大，有计算误差、试验误差和观测误差。

相频特性法：把电阻电压和滤波器总电压分别送示波器两个通道进行相角比拟，可确定滤波器是否谐振。可采用同轴或不同轴两种方法。同轴法看到的是点重合或相反，因此误差大；不同轴法通过椭圆变成直线确定谐振，因此观察比拟容易，准确，工作量小。

放电振荡法：过程如图

放电时测量R上电压，记录波形；

测量周波时间，可计算谐振频率。

缺点：每测一次都需充、放

电一次，过程复杂，也不够准确。

因此，三种方法中，相频特性法比拟实用，而且可用频率计实际测量谐振频率；改变信号发生器频率，还可以测量滤波器的阻抗频率特性。

实际工程一般采用-5%〔负偏〕调谐滤波器。

4、案例工程运行测试结果〔1段母线〕

投运前：

电压〔V〕

电流〔A〕

功率因数

电压总畸变率%

电流总畸变率%

9800

540

0.88

10.1

5.1

投运后：

电压〔V〕

电流〔A〕

功率因数

电压总畸变率%

电流总畸变率%

10200

560

0.99

1.5

4.2

投运后各次谐波电流的95%最大值

五、关于电弧炉谐波治理的简介

1、电弧炉负荷特点和治理要求

1〕三相负荷电流严重不对称，严重时负序可达正序的50%～60%，熔化期也占20%。需解决不平衡问题；

2〕含有2、3、4、5、7等次谐波，产生的谐波电流频谱广，含有偶次谐波，谐波治理要求高；

3〕电弧炉随机运行在开路--短路--过载状态，很大的功率冲击，引起PCC母线电压变动，存在电压闪变问题。

4〕电炉变压器和短网消耗大量无功，因此运行功率因数非常低，增大电网损耗、降低电压水平。

小容量电弧炉可用

LC

无源滤波器，但对设计的要求比拟高，一般采用C型电力滤波器。

2、常用SVC形式和TCR补偿原理

常用的SVC有晶闸管控制电抗器〔TCR〕、自饱和电抗器〔SR〕和晶闸管投切电容器〔TSC〕三种。

TCR原理、结构，以及相关工程、技术问题如下：

3、TCR补偿与LC滤波的原理区别

1〕电弧炉负荷三相不平衡、无功冲击是根本原因，要求进行动态、分相补偿，TCR是解决问题的必须手段。同时解决电弧炉负荷产生、存在的问题。

TCR为动态补偿装置，响应时间在20ms内。

2〕LC滤波器以治理谐波为主，兼顾补偿系统无功。目前一般应用场合，不具备动态补偿功能。

电力机车谐波治理可采用投切方式〔非动态〕。

3〕采用那种类型的装置，涉及到负荷性质、滤波〔

或补偿〕效果、可行性和工程投资等。

解决问题是类型选择的原那么。TCR设计方法略。