有源电力滤波器在变电所谐波治理中的应用.pdf

设备 与 防腐 齐 鲁 石 油 化 工 ，2 0 1 1 ， 3 9 ( 2 ) ： 1 4 4 ～ 1 4 6 Q IL U P E T R O C H E M IC A L T E C H N O L O G Y 有源电力滤波器在变 电所谐波治理 中的应用 方涛 ( 中国石化齐鲁分公司塑料厂， 山东淄博 ， 2 5 5 4 1 1 ) 摘要通过有源电力滤波器投用前后电流、 电压波形和畸变率等数据对比， 说明其谐波治理的效果。 关键词有源电力滤波器谐波应用 中图分类号 ： T M 6 3 文献标识码： B 文章编号 ： 1 0 0 9— 9 8 5 9 ( 2 0 1 1 ) 0 c2— 0 1 4 4—0 3 1概况 在工厂供电中， 谐波的危害主要是电压和电 流的波形发生畸变， 这不仅加大了供电线路的损 耗、 浪费电网容量， 而且影响继电保护装置的稳定 性， 造成异步电动机效率下降、 噪声增大， 并增加 变压器的损耗， 降低供电质量。 据检测， 中国石 化齐鲁分公 司塑料厂某变电 所在配电线路上存在由大功率变频器产生的大量 的谐波电流， 谐波电流同时又加剧了电压畸变 ， 超 出了国标 要求 。 因此在谐波源所在的 4 0 0 V进线 电源下侧并 联一台 S P A 3—1 5 0 A ／ 0 ． 4型有源 电力滤波器 ， 以 改善供 电质量。 2 有源电力滤波器的工作原理及特点 有源电力滤波器工作原理是通过实时检测负 载的谐波和无功分量 ， 采用脉宽调制( P WM) 变换 技术， 将与谐波和无功分量大小相等、 方向相反的 电流注人供配电系统 ， 实现滤除谐波 ， 动态补偿无 功功率 的功能。如图 1所示。 电网 负裁 电源电流 补偿 电流 负载电流 图 1 有源电力滤波器工作原理示意 有源电力滤波器具有过流 、 短路 、 过压及过热 保护， 有源的控制部分采用美国 T I 公司最新的控 制芯片， 主电路采用正负母线重叠工艺和 日本富 士公司最新的功率模块， 分布电感小， 提高模块的 安全性和整机可靠性。 3 具体实施情况 2 0 0 9年 6月 6日， 在齐鲁分公 司塑料厂某变 电所安装有源电力滤波器进行谐波治理 。安装调 试完毕后， 对滤波器投入前后数据进行了测试， 测 试仪器为 F l u k e 4 3 4电能质量分析仪( 电压测量 范围为5— 6 0 0 V ， 电流范围 0～ 2 0 0 0 A ， 精度 0 ． 5 ％ ) 。 i 见 4 试数据如下： ( 1 ) 电流和电压波形见 图 2 。 从图2可知， 补偿前电流 7 4 0 A， 补偿后电流 7 0 1 A， 系统的谐波问题得到改善， 电流波形已经 接近正弦。 ( 2 ) 电流总畸变率如图 3所示。 ( 3 ) 5次谐波电流如图 4所示。 ( 4 ) 7次谐波电流如图 5所示 。 ( 5 ) l 1 次谐波电流如图 6所示 。 从图3— 6 可以看出， 该变电所谐波超标主要 存在5次及7次谐波电流， 1 1 次及以上次谐波含 量相对较少， 不存在谐波超标问题， 尤其是 1 1次 以上谐波电流数值很小， 可不予考虑。表 I 可以 更直观地看到谐波治理 的效果。 收稿 日 期： 2 0 1 1 一 O 1 — 0 6 ； 修回日期： 2 0 1 l — o 4 — 2 1 。 作者简介： 方涛( 1 9 7 7一) ， 男， 工程师。2 0 0 0年毕业于青岛 科技大学工业电气 自动化专业。现在中国石化齐鲁分公司 塑料厂 电工车问任技术 员。电话 ： [phone] 。 第 2 期 方涛． 有源电力滤波器在变电所谐波治理中的应用 1 4 5 龋 踵Il 匿罄 露 l l 甏 ≯≯建≯麓 蛰I ◇ 奄 ≯ ： 0 ⋯’。 ⋯ ⋯ 7 ⋯ ⋯ 补偿前 l_一_ 0 0 0 。 。 l l ll l_ } ：s 。 ： H z ⋯ ⋯⋯ ⋯ ． ． ⋯ 口 2 、 ． I 2 等 ⋯ ， ⋯ ．9 ： ⋯ 0⋯⋯ ⋯⋯ l j ／ ＼ ： ＼4 0 0 t：1 ＼ 步≯ ＼ 二善 ／ ＼ ／ i,L i ⋯⋯⋯⋯⋯’ 。。 ⋯⋯ ⋯⋯⋯’ ， ： ～ ： 图2 电流和电压波形 I , l l e t t,,~ | l 痛键翟 _ _ 0 ll - __ ： 番0：0 4 ： 2 2 回 田 I ， ’ - -1 9 9 ~ I _ l ⋯ S O ％ _ ⋯ S ． I 1 3。 ．1 2 S⋯9 3 3⋯7 4l、S 4 9， ⋯ ， ⋯ ⋯ ⋯ ． ． 、 } f _ 1 H BOC ‘ 补偿前 补偿后 甏 l I漱 瞪 豳 1囊 0_ 0 } 尊 o ： ol ： S 7 p氆口 I ● ‘ ⋯ t l ∞ } { ⋯． ． S O ．五 } f } } }I ． ⋯ ． ． ⋯ ⋯ ， ⋯ ， ⋯ ． ． ． ⋯ ⋯ ． ⋯ ～ ， ． ⋯ ． 1 HDD C i 5 9 l 3 l 7 2， 2 S 2 9 3 3 3 7 4 1 4 5 9． 图3 电流总畸变率 补偿前 补偿后 蠲 麟 幽 叠 母0 ： O1 ： 5 7 p回 ⋯ ，l O 0 鬟 一 ‘’ ⋯ ⋯ ’ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ ’ ⋯ ’ ’ ⋯ 。 ⋯ ⋯； ⋯ S O X ● ● _ j { ～⋯一 ^ ● J ⋯ l⋯ 2 ’ 2 S商 9 3 3 7 4 ’ 4 S ’ 4⋯ 91 3 7 I i } T H D 0 C 1 图 4 5次谐波电流 ． t．t1 0 8, ~ ． ， - ， 西0 ： 0 4 ： 2 2 回 j ‘ ‘ ⋯ ’ ’ ’ ‘ ’ ’ ‘ ’ ⋯⋯ ’ ’ 一。 。 ‘ ⋯ ⋯ { c { ⋯一 口 X ⋯_ l ⋯l，． { l 一 ．．．．． S ⋯9 1 3 ⋯1 7 ’ 商 ’ ‘ ⋯4 1 ⋯4 5 ‘ ⋯4 9 ‘ { T H D D C ’ 补偿前 补偿后 图5 7次谐波电流 补偿后 1 4 6 齐鲁石油化工 Q I L U P E T R O C H E M I C A L T E C H N O L O G Y 2 0 1 1年第 3 9卷 补偿前 图6 1 1次谐波电流 表 1 补偿前后数据比较 补偿后 不足之处， 由于此次滤波器选取容量小于实 际负荷容量， 滤波器容量补偿率为9 2 ． 4 ％， 没有 达到完全补偿。因此， 要达到完全补偿， 根据公 式 ： ， 总 电 流 J ， 总 电 流 畸 变 率 I】} 谐 波 裕 度 =7 4 00 ． 2 6 7 1 ． 2 5=2 4 7 A， 至少要选用规格为 2 4 0 A以上的滤 波 器 。 4 效益分析 补偿前电流为 7 4 0 A， 补偿 后电流为 7 0 1 A， 减小3 9 A ， 节约率为5 ． 5 4 ％。由于装置停车期间 无谐波电流， 有源 电力滤波器不工作 ， 因此减去装 置年停车检修时间 3 0 0 0 h ， 有源 电力滤波器按年 运行5 0 0 0 h 计算， 则每年节省电量 7 8 0 0 0 k W h ， 按 0 ． 7 ( k W h ) 计算， 年节约电费 5 4 6 0 0元， 节电效益相当可观。 5结 语 投入有源电力滤波器后 ， 各次谐 波均得 到很 好的抑制， 治理效果相当明显。同时电压畸变率 也得到了很大程度的降低， 达到国标要求。可在 谐波较大的类似装置进行推广。 参考文献 [ I ] G B ／ T 1 4 5 4 9 --1 9 9 3 ．电能质量公用电网谐波 ． AP PLI CAT I oN oF ACT I VE P oW ER FI LTER I N S UBS TATI oN F oR HARM oNI C S UP PRES S I ON Fa ng Ta o ( P l a z t ic s C o m p l e x o f Q i l u B r a n c h C o ． ， S I N O P E C ， Z i b o ， S h a n d o n g ， 2 5 5 4 1 1 ) Ab s t r a c t T h i s p a p e r c o mp a r e d f o r e— — a n d— — a f t d a t a o f t h e c o mmi s s i o n i n g o f a c t i v e p o w e r fi l t e r ，s u c h a s c u r r e n t wa v e f o r i b，v o l t a g e w a v e f o r i l l a n d T HD ， w h i c h c o u l d s h o w t h e e f f e c t i v e — n e s s o f h a r mo n i c s u p p r e s s i o n ． Ke y wo r ds a c t i v e p o we r fil t e r ，h a r mo n i c， a p p l i c a t i o n