电力系统配置有源滤波器必要性分析

对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会增加铁损。与纯正基本波运行的正弦电流和电压相较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。须注意的是; 这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。而当你为非线性负载选择正确的变压器额定容量时，应考虑足够的降载因子，以确保变压器温升在允许的范围内。还应注意的是用户由于谐波所造成的额外损失将按所消耗的能量反应在电费上，而且谐波也会导致变压器噪声增加。

在导体中非正弦波电流所产生的热量与具有相同均方根值的纯正弦波电流相较，则非正弦波会有较高的热量。该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致损耗增加。

谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。对于旋转电机设备，与正弦磁化相比，谐波会增加噪音量。像五次和七次这种谐波源，在发电机或电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。

电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常须靠电压波形的过零点或其它电压波形取得同步运行。电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。控制系统对这两点(电压过零点与电压位置点)的判断错误可导致控制系统失控。而电力与通讯线路之间的感性或容性耦合亦可能造成对通讯设备的干扰。

像其它设备一样，谐波电流也会引起开关之额外损失，并提高温升使基波电流承载能力降低。温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。旧式低压断路器之固态跳脱装置，系根据电流峰值来动作，而此种型式之跳脱装置会因馈线供电给非线性负载而导致不正常跳闸。新型跳脱装置则根据电流的有效值(RMS)而动作。

保护继电器对波形畸变之响应很大程度取决于所采用的检测方法。目前并没有通用的准则能用来描述谐波对各种继电器的影响。然而，目前在电网上一般的谐波有可能对由负序滤过器组成启动元件的保护及自动装置产生干扰,容易引起误动。

电容器与其它设备相较有很大区别，因其容性特点在系统共振情况下可显著的改变系统阻抗。电容器组之容抗随频率升高而降低，因此，电容器组起到吸收高次谐波电流的作用，此作用提高温升并增加绝缘材料的介质应力。频繁地切换非线性电磁组件会产生谐波电流，如变压器，这些谐波电流将增加电容器的负担。应当注意的是熔丝通常不是用来当作电容器之过载保护。由谐波引起的发热和电压增加意味着电容器使用寿命的缩短。

在电力系统中使用电容器组时，必需考量因素是系统产生谐振的可能性。系统谐振将导致谐波电压和电流会明显地高于在无谐振情况下出现的谐波电压和电流。

在容量范围内，对目标谐波的有效滤除率达到97%以上；

能滤除2~51次谐波电流，并可根据需要设定谐波滤除次数和谐波滤除比例；

具有快速的谐波补偿能力，全响应时间≤5ms；

可实现精细化无功功率，无功补偿率>99%；

提供两种无功补偿方式：①恒无功模式；②恒功率因数模式；

平衡系统三相电流，避免变压器单相过载，降低变压器损耗；

按照电力谐波源的频谱规律，配电线路对谐波电流的等效阻抗约为其对基波阻抗的2倍，电力变压器绕组对谐波电流的等效阻抗约为其对基波阻抗的10倍。因此30%的电流谐波含量，可导致配电线路损耗增加20%，电力变压器铜损增加90%。因此，消除配电线路中的谐波，能有效降低谐波导致的线损及变压器铜损，降低线路损耗和绝缘老化，避免安全事故发生。

有源滤波器不仅可以进行2～51次谐波治理，滤除率可达95%以上，全响应时间≤5ms，还可以提供超前或滞后的无功电流（感性、容性无功双向平滑输出）进行无功治理；在三相电流不平衡的场所平衡三相电流，大大提高了供电系统的安全性能。

电力谐波是现代企业用电质量中的一个突出问题，它不仅会导致用电设备绝缘老化、损耗增加、甚至还会引起火灾和爆炸，严重影响了生产企业的安全运行。对于大量采用变频设备的用电场合，配电网中的谐波含量较高，用电环境比较恶劣，采用有源滤波器进行电能质量治理是必要且行之有效的手段。通过以上实用案例，采用有源滤波器能够有效的治理电网中存在的各次谐波，大幅降低配电线路及设备的附加损耗，提高了配电环境的安全性和可靠性，解决了由谐波导致的配电网电能质量问题，达到了节能降耗的目的，值得广泛推广应用。