谐波滤波的技术讲座PPT课件.ppt

谐谐波波滤滤波技波技术术 主主讲讲人：人：张张宗有宗有 西安森宝西安森宝电电力力电电子子设备设备有限公司有限公司1.目 录1.谐谐波的概念波的概念1.1 谐波的定义1.2 谐波的表示1.3 谐波的标准1.4 谐波的危害1.5 产生谐波的常用设备及谐 波量估算2.谐谐波的原理波的原理2.1 叠加原理计算谐波2.2 系统阻抗对谐波分流的影响2.3 现代整流机组的抑制谐波2.4 单调谐滤波器2.5 二阶高通滤波器2.6 C型高通滤波器2.7 第三绕组滤波2.8 与其他用户公用母线的滤波器3.无功无功补偿补偿与与滤滤波的关系波的关系3.1 无源滤波兼具无功补偿3.2 失谐滤波器3.3 调谐滤波器3.4 调谐滤波器的分组投切4.有源有源滤滤波器波器4.1 低压有源滤波器4.2 高压有源滤波器5.滤滤波器的典型接波器的典型接线线与布置与布置5.1 低压滤波器5.2 10kV高压滤波器5.3 35kV高压滤波器5.4 110kV高压滤波器6.滤滤波器波器设计设计所需所需资资料料2.1.谐波的概念1.1谐谐波的定波的定义义 对于周期变化的非正弦波，可用傅立叶级数进行分解为：或：式中：n=1为基波频率为大于1的整数倍基波频率的分量称为谐波3.1.2谐波的表示a)n次谐波电压含有率：b)n次谐波电流含有率：c)电压谐波总畸变率：d)电流谐波总畸变率：4.1.3谐波的标准电网标称电压kV电网总谐波畸变率0/0各次谐波电压含有率，0/0奇次偶次0.385.04.02.06 4.0 3.21.61035 3.0 2.41.2661102.01.60.8a)公用电网谐波电压（相电压）限值：5.b)谐波电流允许值注：220kV基准短路容量取2000MVA6.C)当电网公共连接点的最小短路容量不同于上表的基准容量时，按下式修正表 中的谐 波电流允许值：式中：公共连接点的最小短路容量，MVA基准短路容量，MVA上表中的第h次谐波电流允许值，A短路容量为SK1时的第h次谐波电流允许值。d)在共同连接点处第i个用户的第h次谐波电流允许值（Ihi)按下式计算：式中：Si 第i个用户的用电协议量，MVA St 公共连接点的供电设备容量，MVA 相位叠加系数，按下表取值，21.91.81.41.21.19,|13|偶次1311753h7.1.4谐波的危害1.对供配电线路的危害 （1）影响线路的稳定运行 （2）影响电网的质量 2.对电力设备的危害 （1）对电力电容器的危害 （2）对电力变压器的危害 （3）对电力电缆的危害 （4）对弱电系统设备的干扰 （5）影响电力测量的准确性8.1.5产生谐波的常用设备及谐波量估算类型特征谐波6脉整流：5，7，11=6k112脉整流：11，13，23=12k148脉整流：47，49，95=48k12，3，4，5，6，7次谐波发生量估算I5=1/5I1I7=1/7I1I11=1/11I1I13=1/13I1Ih=1/hI1I2=1.53.2%I1I3=3.56%I1I4=0.71.1%I1I5=2.85%I1I6=0.50.6%I1I7=0.51.5%I19.2.滤波的原理2.1叠加原理计算谐波（a)工频电源的作用 （b)谐波电流的作用10.2.2系统阻抗对谐波分流的作用Is(h)=IhZf(h)/（Zs(h)+Zf(h)）Is(h)流入系统的h次谐波 Ih谐波负载产生的h次 谐波电流Zf(h)h次频率下的滤波器等效 阻抗ZS(h)h次频率下系统阻抗11.2.3现现代整流机代整流机组组的抑制的抑制谐谐波波a)2台变压器星三角变换移相30度组成12脉整流。I1(6)=ImSin(6t+0)I1(6)=ImSin6(t+30)=ImSin(6t+180)I1+I2=0 00 300 公式列表接线原理图b)4台12脉机组移相7.5度组成48脉整流I1(12)=ImSin(12t+0)I2(12)=ImSin12(t+7.5)=ImSin(12t+90)I3(12)=ImSin12(t+15)=ImSin(12t+180)I4(12)=ImSin12(t+22.5)=ImSin(12t+270)I1+I2+I3+I4=0 00 7.50 150 22.50 公式列表接线原理图 12.2.4单调谐滤单调谐滤波器波器全调谐时：13.发生并联谐振的条件：并联谐振举例：一个100MVA的10kV系统，电容补偿量为3000Kvar时，基波容抗为：14.KX为电抗率对5次滤波器，KX=4%，则：假如负荷产生2A的4次谐波，则在4次谐波频率下滤波器的阻抗为：负数为容性200HZ下系统阻抗为：此时流入系统的4次谐波电流为：如果系统短路容量正好为128MVA，则：IS（4）放大3.57倍15.2.5二二阶阶高通高通滤滤波器波器电感并联的等效阻抗：式中：a)不并电阻的频率曲线b)并电阻后的频率曲线16.2.6 C型高通型高通滤滤波器波器17.2.7第三第三绕组滤绕组滤波器波器18.2.8与其他用与其他用户户共用母共用母线线的的滤滤波器波器 当某个用户的电源进线侧安装滤波器时，如果同一个母线上还有其它滤波用户（见下图），则由于滤波器的调谐频率下的阻抗远低于系统阻抗造成母线上的所有谐波流入滤波器，此时在PCC点测得的谐波电流就有可能是其它谐波源流过来的，而不是该用户流入系统的。此时判断滤波器是否有效的依据应是母线上谐波电压畸变率的下降而不能依据PCC点测得的谐波电流大小。19.上图中，当Zf(h)wL,而而Qc=UnUn 1/wC-wL 所以无源所以无源滤滤波器波器总总是会是会 输输出容性无功出容性无功 滤波器兼具补偿的原理21.3.2失失谐滤谐滤波器波器 当谐波负荷产生的谐波电流不超标时，安装的电容器可以采用失谐滤波器，此时电容器只要抑制谐波不放大即可，电容器只吸收少量的谐波。例如只产生5次及以上谐波的用户，可以将滤波器的调谐频率调至4.08次，这样在5次及以上滤波器的阻抗呈感性且大于系统阻抗，所以吸收的谐波电流很少，而且不会在5次以及以上频率下发生并联谐振。22.3.3调谐滤调谐滤波器波器 当谐波负荷产生的谐波电流超标时，安装的电容器必须采用调谐滤波器，调谐滤波器就是在最大的几个特征调谐频率下必须使滤波器的阻抗远小于系统阻抗，使这些谐波电流都流入滤波器。23.3.4调谐滤调谐滤波器的分波器的分组组投切投切 特别是在低压分组投切的情况下，分组自动投切往往是逐组试探往上投直至无功平衡才停止进一步投入，当投入第一组时，所有的滤波电流都将流入该组滤波器。如果单组滤波器容量不够将会导致滤波器的烧毁。另外各组滤波器的阻抗不可能调整到完全一致，这也会产生谐波电流在个组间分流不均的现象。24.因此，采用分组投切时，第一组的容量必须足以承受全部的滤波电流的流入，而且在无功过补时也不能切除。除非负荷已完全停止工作，在过补的情况下为了确保滤波效果，建议并联电抗器仅补无功或采用有源滤波器。25.4.有源有源滤滤波器波器4.1低低压压有源有源滤滤波器波器 有源有源电电力力滤滤波器（波器（APF：Active Power Filter）采用并）采用并联联的方式，通的方式，通过实时检测负过实时检测负载载的的谐谐波和无功分量，采用波和无功分量，采用PWM变换变换技技术术，将与将与谐谐波和无功分量大小相等、方向相反波和无功分量大小相等、方向相反的的电电流注入供配流注入供配电电系系统统中，中，实现滤实现滤除除谐谐波、波、动态补偿动态补偿无功的功能。无功的功能。26.低压有源滤波原理图27.特点：1实时跟踪、动态补偿 2谐波无功同时补偿 3DSP智能监控 4电流跟踪控制28.4.2高高压压有源有源滤滤波器波器 高压有源滤波器是在已有的成熟的低压有源滤波器技术通过隔离变压器以及高压电容器直接注入高压母线实现的。29.5.滤滤波器的典型接波器的典型接线线及布置及布置5.1低低压滤压滤波器波器30.5.2 10kV高高压滤压滤波器波器31.10kV一次接线图32.5.3 35kV高高压滤压滤波器波器33.5.4 110kV高高压滤压滤波器波器34.6.滤滤波器波器设计设计所需所需资资料料1.系统参考图 (a)整流型负荷（含中频炉）(b)电弧型负荷 35.2、短路容量（如已有厂内进线的，可以不填总进线的）3.变压器短路容量进线厂内母线最大（MVA)最小（MVA)名称变比 容量（kVA）台数 阻抗电压（）脉动数 过负荷倍数 主变整流变电弧变36.4、如果有两台及以上主变 主变运行方式（打“”）：分列运行 并列运行5、有多台整流变时 单台整流变的脉动数是（打“”）：6脉 12脉 所有整流变组成的脉动数：。6、滤波器安装位置：低压 高压7、滤波器接入电压（kv）：。37.负荷情况1.已安装电容器情况接线系统电压（kv）容量（kvar）组数 电容器额定电压（kv）电抗率（）38.2、自然功率因数：。3、总进线处平均电流：。4、月电费单总有功千瓦时（Kw.h）。5、月电费单总无功千乏时（Kw.h）。6、负荷波动情况（打“”）大；中；小；快；中；慢 7、要求补偿后的功率因数：。39.结束语 森宝电力电子设备有限公司致力于与用户建立战略联盟，为用户提供可靠的产品，优质的服务和整套解决方案，为建设节能型社会做出贡献。40.谢谢！41.