采用并聯(lián)有源濾波器治理變頻器類諧波的研究時(shí)慶兵/劉華2（1安徽淮化集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院，安徽省淮南市232038；2.上海追日電氣有限公司，上海市200062）出采用并聯(lián)有源濾波器濾除諧波的方法。并分析了淮化集團(tuán)甲胺生產(chǎn)線如何采用并聯(lián)有源濾波器，解決因變鐸器所導(dǎo)致的諧波問題。

　　近年來，我國變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)取得了相當(dāng)大的發(fā)展，安徽淮化集團(tuán)甲胺生產(chǎn)；線中含有大量變頻設(shè)備，對(duì)電能質(zhì)量造成較大的干擾，變壓器和電機(jī)在不同程度上均出現(xiàn)了溫度過高和噪聲較大的現(xiàn)象，集團(tuán)公司提出了迫切的治理要求。

　　1諧波的危害變壓器。諧波電壓和諧波電流將增加變壓器銅損和鐵損，結(jié)果使變壓器溫度上升，影響絕緣能力，造成容量裕度減小。諧波還能產(chǎn)生共振及噪聲。

　　電動(dòng)機(jī)。諧波電壓在電動(dòng)機(jī)短路阻抗上產(chǎn)生的諧波電流和電動(dòng)機(jī)負(fù)序基波電流一起使設(shè)備產(chǎn)生附加銅耗和鐵耗，引起電機(jī)發(fā)熱，甚至燒毀，并且在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)容易發(fā)展成脈動(dòng)干擾力矩，這些力矩產(chǎn)生較大的噪聲。諧波電流和負(fù)序基波電流有效值之和一般不得大于電動(dòng)機(jī)額定電流的5%電容器。諧波可使電容器介質(zhì)損耗增加、發(fā)熱和壽命縮短；大量吸收諧波會(huì)導(dǎo)致電容器過流，引起熔絲熔斷；電容器與電網(wǎng)電感形成串聯(lián)諧振回路，能導(dǎo)致諧波的放大、電容燒毀等。在畸變電壓下電容器的電流有效值為：規(guī)程規(guī)定電容器長期工作電流不得超過1.3倍額定電流。位于諧波源附近的電容器或者濾波電容器通常按較高的電流有效值特殊制造。

　　電子裝置。諧波電壓可使晶閘管觸發(fā)裝置發(fā)生觸發(fā)錯(cuò)誤，甚至導(dǎo)致設(shè)備故障。諧波也會(huì)對(duì)電網(wǎng)音頻控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)產(chǎn)生不良影響。

　　通信系統(tǒng)。在2.5kHz以下導(dǎo)線間電感電容耦合作用隨頻率呈近似線性上升，特別是較高次諧波會(huì)對(duì)通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾。

　　2諧波的濾除針對(duì)淮化集團(tuán)這一類典型的使用變頻器比較多的企業(yè)，在改善電能質(zhì)量方面通?？刹捎们医?jīng)濟(jì)可行的方法是，在企業(yè)內(nèi)部的主電路上裝設(shè)一套i皆波濾除裝置。濾除諧波的方式按工作原理主要分為“主動(dòng)型”和“被動(dòng)型”兩類。傳統(tǒng)的LC濾波器為“被動(dòng)型”

　　的代表，它結(jié)構(gòu)簡單，控制方式較容易實(shí)現(xiàn)，不需要很大的經(jīng)濟(jì)投入，目前仍有相當(dāng)多的應(yīng)用。隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，諧波治理技術(shù)的一個(gè)重要趨勢是應(yīng)用有源電力濾波器，即主動(dòng)型。有源電力濾波器通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式連接到主電路中，從主電路中實(shí)時(shí)檢測出諧波電流，然后控制逆變電路產(chǎn)生一個(gè)與該諧波電流大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流分量，并注人到主電路中抵消原i皆波電流，從而達(dá)到濾除諧波的目的。并聯(lián)有源濾波器因其在諧波治理方面的良好性能以及在工程實(shí)施中便于安裝，在目前得到相當(dāng)多的應(yīng)用。為并聯(lián)有源濾波器的原理框圖。

　　并聯(lián)有源濾波器原理并聯(lián)有源濾波器特性不受系統(tǒng)阻抗影響，不會(huì)與電網(wǎng)發(fā)生諧振，并具有篼度可控性和快速跟蹤性，可以適應(yīng)多臺(tái)變頻器不同步運(yùn)行的復(fù)雜工況?？梢酝瑫r(shí)辛次諧波電流，克服了LC濾波器只能針對(duì)某次諧波電流進(jìn)行濾波的缺點(diǎn)，從而保障了良好的濾波效果，可以對(duì)系統(tǒng)中的所有負(fù)載進(jìn)行綜合治理，性價(jià)比較為合理。

　　3并聯(lián)有源濾波器的應(yīng)用淮化集團(tuán)甲胺生產(chǎn)線共有2個(gè)低壓配電房NF71變和NF73變，系統(tǒng)主接線圖如所示。其中NF71變分別有2臺(tái)變壓器，容童均為1600kVA，電壓等級(jí)為6.3kV/0.4kV，采用YynO連接方式，阻抗電壓百分比為4 3%，2臺(tái)變壓器長期單獨(dú)運(yùn)行；NF73變也分別有2臺(tái)變壓器，容量均為1 250kVA，電壓等級(jí)為6.3kV/0.4kV，采用YynO連接方式，阻抗電壓百分比分別為4.4%，2臺(tái)變壓器長期單獨(dú)運(yùn)行。4臺(tái)變壓器下的主要負(fù)載都是變頻器和部分整流設(shè)備，這是主要的諧波源。并聯(lián)濾波裝置的安裝點(diǎn)如中所示的A、B、C、D4處。各個(gè)變壓器下負(fù)載的運(yùn)行方式都很類似，現(xiàn)以NF71變下的1號(hào)變壓器為例進(jìn)行分析。

　　該支路的短路容量為35MVA，為現(xiàn)場測試時(shí)所抓拍的電壓畸變圖和電流頻譜圖。從圖片可以看出，諧波成分以5次和7次為主，根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析出5次諧波電流大小為235.6A（95%概率大值，下同），7次諧波電流大小為161.2A，5次、7次諧波電流均已超出國標(biāo)值所規(guī)定范圍?？傊C波電流大小為305.9A.系統(tǒng)功率因數(shù)在0.92左右。在整個(gè)測試周期中，系統(tǒng)總電流在665.1~1Q23.7A之間波動(dòng)，在鶴時(shí)段內(nèi)電流短時(shí)間的變化幅度特別大，這主要是由于生產(chǎn)工藝對(duì)速度、壓力等物理量的要求較嚴(yán)格所造成的。對(duì)應(yīng)在這些時(shí)段中的諧波電流分量變化也非常地大，這就對(duì)濾波裝置的快速響應(yīng)能力提出了較篼的要求。

　　電壓畸變圖和電流頻譜圖表1使用ZRAF系列并聯(lián)有源濾波器前后現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)比較濾波裝置投人前國標(biāo)值投人濾波裝置后備注A相5次諧波電流95%概率大值A(chǔ)相7次諧波電流95%概率大值A(chǔ)相電壓畸變率95%概率大值A(chǔ)相電流畸變率95%概率大值TH>樺幽MBA幽幽幽幽（a）濾波裝置使用后電壓畸變圖（b）濾波裝置使用后電流頻講圖電網(wǎng)側(cè)電壓畸變圖和電流頻譜圖定，原有的變壓器和電機(jī)出現(xiàn)的溫度過高和噪聲較大現(xiàn)象均得到明顯改善。

　　4結(jié)論淮化集團(tuán)甲胺生產(chǎn)線因諧波電流影響所導(dǎo)致的各種電氣故障在使用了并聯(lián)有源濾波裝置后得到了明顯改善。并聯(lián)有源濾波裝置針對(duì)變頻器類諧波源的治理效果具體體現(xiàn)為消除諧波電流、降低電氣故障率、提篼電能使用效率等。隨著變頻器日益廣泛的使用，諧波所造成的電能質(zhì)量問題越來越受到社會(huì)的重視，并聯(lián)有源濾波裝置在治理電能質(zhì)量問題方面將會(huì)有越來越多的應(yīng)用。

　　淮化集團(tuán)甲胺生產(chǎn)線改造工程是綜合考慮以上各方面因素后選擇了上海追日電氣有限公司ZRAF系列并聯(lián)有源濾波器的。表1為裝置使用前后的現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)。為系統(tǒng)使用ZRAF系列并聯(lián)有源濾波器后，電網(wǎng)側(cè)電壓畸變圖和電流頻譜圖。

　　使用并聯(lián)有源濾波裝置后，系統(tǒng)中的各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)生產(chǎn)線的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)-07-11：時(shí)慶兵（1970-），男，工程師，主要從事工業(yè)電氣與自控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)、智能建筑電氣設(shè)計(jì)及應(yīng)用軟件開發(fā)與設(shè)計(jì)工作。

　?。ㄘ?zé)任編輯張蕾）