有源电力滤波器系列 有源滤波装置 无谐振隐患

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有源滤波与无源滤波的区别
目前，谐波治理方式主要有两种：有源滤波方式、无源滤波方式。
无源滤波器
采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是谐波污染的措施。通常采用由电力电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的无源滤波装置进行滤波。
无源滤波器由电容电抗和电阻组成，根据电容电阻固有的阻抗特性，对某一特定频率的谐波呈低阻抗，为负载谐波电流提供较低的阻抗通道，与电网阻抗形成分流的关系，使大部分该频率的谐波流入滤波器，而不流入电网。
无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，因此无源滤波器仍然是目前广泛采用的谐波及无功补偿的手段。不过，由于无源滤波器是通过在系统中为谐波提供一条并联的低阻通路，以起到滤波作用，其滤波特性由系统和滤波器的阻抗比所决定，因而存在以下缺点:
1)滤波器一旦制成，性能参数难以变动，滤波特性受系统参数的影响较大。当系统参数改变，则滤波装置有可能失效甚至会引起谐振。因此当电网谐波阻抗降低时，滤波效果将随之降低;当电网参数不变而谐波电流增加时，可能使滤波器过载。另一方面即使电网参数和谐波电流都不变，但由于温度变化，滤波器部件老化和其它因素都会影响滤波器性能而降低效率。此外滤波器的电抗电容值通常也会有容差即偏离其标准值±10%而增加了失谐度，也会降低滤波效率;
2)只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用。当电网短路容量大(即电源阻抗小)时，则要求滤波器阻抗还要更小，即要求滤波器是调谐(锐调谐)，但由于部件性能的容差和变动使滤波器的设计有很大的困难;
3)谐波电流时，滤波器负担随之加重，可能造成滤波器过载;
4)材料消耗多，体积大。
无源电力滤波器组成简单，成本也较低。但由于无源电力滤波器容受系统阻抗影响，很难达到预期要求。而且由于无源元件本身的特性，会与电网阻抗一起作用引起谐振，谐振将引起某次谐波放大数倍，这对于供电系统来说是非常危险的。电网阻抗一般较为稳定，但难免会波动，这样不但会影响滤波效果，而且可能引起谐振。另一方面，由于滤波支路表现出电容特性(对于滤波支路，容抗远远大于感抗)，所以在电压作用下，会产生**前的无功电流，这样就存在一个问题，在使用无源电力滤波器同时还会进行无功补偿，如果系统原有的无功含量不大(小于电容可以提供的无功)，那么就会出现无功功率过补，功率因数可能因此下降，而且会提升电网电压，这对某些设备也是不安全的。
有源滤波器
由于无源滤波器具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器。与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，不仅能补偿各次谐波，还可闪变、补偿无功，有一机多能的特点，其具体特点如下：
滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;
具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。
尽管有源电力滤波器有着无源滤波器所不具备的巨大技术优势，但目前要想在电力系统中完全取代无源滤波器还不太现实。这是因为与无源滤波器相比较，有源电力滤波器的成本较高，这一点是限制其推广使用的关键。
通过检测被补偿对象的电流瞬时值，经指令电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信号，控制变流器产生所需要的补偿电流。补偿电流与负载电流中要补偿的谐波成份及无功电流相抵消，终获得期望的电源电流。
电网侧的谐波电流可以写为： 只要控制有源电力滤波器的输出电流，使其满足，即可使电网侧的谐波电流。

电能质量：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变与谐波、电压暂降与短时间中断等。
电力谐波：任何周期性的畸变波形都可用正弦波形的和表示，其中，频率为基波频率整数倍的分量称为谐波(如我国电力系统的工频为50Hz，则基波为50Hz，二次谐波为100Hz，三次谐波为150Hz等)，频率为基波频率整数倍的分量称为谐波，而一系列正弦波形的和称为傅里叶级数。
谐波源：传统电力系统中的主要谐波源是电力变压器，当代电力系统中的主要的谐波源——非线性电力电子装置。
危害：
1)系统角度，谐波会导致一些不正常现象：一是高压长线上，谐波电流若较大，潜供电弧熄灭会被延缓，单相重合闸可能会失败，扩大事故，消弧线圈接地的系统中同样存在这个问题;二是谐波分量较大的时候，可能引起保护误动或拒动，如零序三次谐波过大，可能引起接地保护误动;三是计量和测量误差，尤其对过零检测相位的表计来说，更为严重。
2)谐波引起设备的附加损耗，降低效率。
3)加速绝缘老化，很大缩短设备寿命。
4)可能产生局部的串联或并联谐振，并放大谐波水平。
5)谐波对通信系统的干扰。
控制措施：
电力谐波的**或减缓措施通常可分为预防性措施和补偿性措施。
预防性措施：
1)供电设备如电容器、变压器、发电机等在设计、制造、规划、配置等方面采取减少谐波的措施;
2)通过增加整流器的脉动数或采用可控整流限制电力谐波的主要来源整流器的谐波。
补偿性措施：
1)滤波器的应用;
2)改变馈线参数，采用馈电线重构或电容器改变安装位置等避免谐振。
无源电力滤波器：对于大容量的谐波滤除工程，往往采用若干组单调谐滤波器(或者双调谐)与一组(或多组)高通滤波器配合使用的方案。
有源滤波技术(APF)作为一种谐波治理技术，与无源滤波技术相比，优势主要表现在以下几个方面：
实现动态补偿，可对频率和大小均变化的无功功率进行补偿，响应速度快;
有源滤波装置是一个高阻抗电流源，它的接入对系统阻抗不会产生影响，因此此类装置适合系列化，规模化生产;
当电网结构发生变化时装置受电网阻抗的影响不大，不存在谐振的危险;
补偿无功功率时不需要储能元件，补偿谐波时所需要的储能元件不大;
用同一台装置可同时补偿多次谐波电流和非整数倍次的谐波电流;
当线路中的谐波电流突然时有源滤波器不会发生过载，并能正常发挥作用;
装置可以仅输出所需要补偿的高次谐波电流，不输出基波无功功率。
有源滤波和无源滤波由于各自优势(无源成本低，有源成本高，动态补偿效果好)，很多场合是混合使用的。

谐波的危害
谐波电流是一切谐波问题的根源，谐波电压也是由于谐波电流导致的。因此，一般在研究谐波导致的危害时，主要指谐波电流的危害。
1、与补偿电容发生谐振
2、重要设备用电受到影响
3、电缆：温升过高、绝缘损坏
4、变压器：损耗、温升、噪声

APF在工业的应用
工业项目应用:无锡三江模具/合肥日立电机/江阴港码头
项目：江苏江阴港港口集团
现场描述：
负载类型比较多，现场拥有5个变电站 ，电力设备与机械设备均受到谐波的影响，工作效率不高，麻烦不断。
治理措施：
在对配电现场进行实地测定后，建议对各个变电站负载进行谐波治理，采用集中补偿方式
预期治理效果：
谐波治理后THDi降到5%以内，滤波效果明显，供电系统的安全性有了保证。
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