如何确定有源滤波设计容量

一、谐波的危害谐波主要是由谐波源产生。谐波对公用电网、电气设备和通信系统都会有不同程度的影响。比如会导致电机的附加损耗，增大机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以至损坏。谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大甚至引起严重事故。谐波会导致继电保护和自动装置的误动作。谐波会对邻近的通信系统产生干扰，产生噪声，或导致通信系统无法正常工作。目前解决谐波的最好方案是配置有源电力滤波器（APF)二、哪些场所需要安装谐波治理装置呢？在《GB/T14549-1993

电能质量公用电网谐波》规定了谐波电压限值，以及谐波电流的允许值。在《JGJ

16-2008民用建筑电气设计规范》也规定了谐波限值和谐波治理方法，原文内容如下：1.主要谐波源名称所属行业UPS、开关电源、逆变电源数据中心、通信、医院、公用事业、商业等变频设备工矿企业、商业、市政、、医院、民用等地铁、轻轨交通中频炉、单（多）晶硅生产设备制造业电弧炉、交流弧焊机、感应加热装置机械、能源、化2.典型非线性负荷的谐波频谱负荷3th5th7th9th11th13th办公设备、服务器、PC√√自动化设备、PLC√√电子照明√√通信设备√√√UPS√√变频设备√√√√广播、电视演播室√√√√√

三、有源滤波设计容量如何确定？（这点是大家比较关注的）谐波治理根据谐波源的集中度情况，可选择集中治理或就地治理。对于新建项目我们很难确切的计算出系统中的谐波含量，只能采取估算的方法，计算公式如下。若采用集中治理，有源电力滤波器容量计算公式为：

各行业谐波治理THDi推荐值行业类型典型谐波畸变率THDi地铁、隧道、高铁、机场15%通讯、商业建筑、银行20%医疗行业25%汽车制造、船舶制造30%化工、石油35%冶金行业40%

若采用就地补偿方式，有源电力滤波器容量计算公式为：

负载类型典型谐波含量THDi负载类型典型谐波含量THDi变频器30~50中频感应加热电源30~35电梯15~30六脉冲整流器28~38LED灯15~20十二脉冲整流器10~12节能灯15~30电焊机25~58电子镇流器15~18变频空调6~34开关电源20~30UPS10~25

考虑到要预量，上述计算值留一定的余需放大1.3倍左右，作为最终谐波容量比较合适。

例如：某银行配电系统：变压器的额定容量为1600kVA，变压器变比为10/0.4kV。K取值为0.7，THDi取值为20%，采用集中治理方案，根据上述公式（1）可得317A,计算值放大1.3倍得出需要配置的有源电力滤波器的容量

317×1.3=412A便于容量选择最终按照400A的容量配置。对于改造项目，建议先进行电能质量测试后，再根据测试结果选定谐波治理的容量和安装方案。

四、安装位置设计方案上图集中治理的选型方案，有源电力滤波柜建议安装在无功补偿柜与出线柜之间，这样电流采样回路最短，接线更简单，成本也更低。另外，采样CT的安装位置也很关键，直接关系到谐波治理的准确性问题。从安装和成本考虑，建议将采样CT安装于滤波柜和出线柜连接的那段主母排上。这样安装依据？有源滤波器自身相当于一个电流源，而我们安装有源滤波器是为了治理系统负荷产生的谐波的，所以采样CT只计量负荷的电流才是最准确的，滤波的效果才能达到最佳状态。所以采样CT不能计量无功补偿柜和有源滤波柜自身的电流的。如果有源滤波柜按照在系统末端，就需要在有源滤波柜内再安装一套CT，与系统端的CT做减法运算，得到负荷的电流。如果采样CT安装在电网侧时，也需要在有源滤波柜内再安装一套CT，与电网侧的CT做减法运算，得到负荷的电流。下面是三种不同的系统结构，有源滤波柜和采样CT安装位置：如下图（供货实物图片），图片由上海正尔厂家提供，其有源滤波器采用模块化设计，单台模块容量有50A、75A、100A、150A多种规格，模块高度仅200mm，单柜最多可放置6个模块。还有一点需要注意，在谐波源较多的系统，为防止发生电网谐振，无功补偿系统电容器应串联电抗器，除非经计算证实不会出现谐振现象。在配置有源滤波器后，也应该这样做。让我们一起来了解下SVC和SVG的相似和不同吧电能质量治理总是离不开电力系统中的无功补偿部分，它的主要作用是提高供配电系统的功率因数，从而提高输电设备和变电设备的利用率，提高用电效率，降低用电成本；另外，在长距离输电线路中，在合适的地点加装动态无功补偿装置，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力。随着电力电子技术水平的提升，系统负载侧的负载类型开始越来越多：老式同步调相机，纯容并联电容柜也已经趋于少见，逐步被动态无功补偿器（SVC），静止无功发生器（SVG）取代。但是对于不同的现场工况，如何选择正确的无功补偿方式已经成为电气人应该要懂得的技能。本文就无功补偿设备的种类与使用场合来阐述SVC与SVG的区别。

关键词：无功补偿，功率因数，SVC，SVG，简介目前串联电抗器的电容器补偿装置（LC组合）是提高功率因数广泛的一种方式，当用户系统负荷为连续性生产，负载变化率不高时，一般采用固定补偿方式，也可以采用由接触器控制的分步投切的自动补偿方式，这个对于中压、低压供配电系统都适用。对于此种场合我们会使用静止无功补偿装置：(SVC---StaticVarCompensator）--我司称之为静止型动态无功补偿装置（ANSVC）。

ANSVC例图当负荷变化较快，或者为冲击性负荷时，或者无功需量为感性无功则需要快速补偿或感性无功补偿，例如制钢行业的轧钢机，商业场合的LED灯群等，系统对于无功功率的需求为变化快速，无功需量为感性。常规电容投切开关会因为频繁投切导致机械寿命与电气寿命短时间结束，且由于电容器从运行状态断开，退出电网后，在电容器的两极之间存有残压，残压的大小无法预知，需要1-3分钟的放电时间，所以再次投入电网的间隔至少要等到残压通过电容器内部的放电电阻消耗至75V以下时才能进行第二次投入使用，所以无法做到快速响应而影响电网系统功率因数。对于此种场合我们会使用静止无功发生器：（SVG---StaticVarGenerator）---我司型号（ANSVG）

ANSVG例图SVG与SVC无功补偿装置的对比分析01工作原理不同(1)

SVC可以被看成是一个动态的无功源。根据接入电网的需求，它可以向电网提供容性无功，也可以吸收电网多余的感性无功，把电容器组通常是并联的方式接入电网，就可以向电网提供无功，当电网并不需要太多的无功时，可以把电容器组断开。(2)

SVG以大功率电压型逆变器为核心，通过调节逆变器输出电压的幅值和相位，或者直接控制交流侧电流的幅值和相位，迅速吸收或发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功功率的目的。02响应速度一般SVC的响应速度小于1秒；而SVG的响应速度不大于5ms，能更好的抑制电压波动和闪变，在相同的补偿容量下，SVG对电压波动和闪变的补偿效果最好。03低电压特性SVG具有电流源的特性，输出容量受母线电压的影响很小。这一优点使SVG用于电压控制时具有很大的优势，系统电压越低，越需要动态无功调节电压，SVG的低电压特性好，输出的无功电流与系统电压没有关系，可以看作是一个可控恒定的电流源，系统电压降低时，仍能输出额定无功电流，具备很强的过载能力；而SVC是阻抗型特性，输出容量受母线电压的影响很大，系统电压越低，输出无功电流的能力成比例降低，不具备过载能力。因此SVG的无功补偿能力与系统电压无关，而SVC的无功补偿能力随系统电压的下降线性降低。04运行安全性能SVC以电容投切为主要补偿手段，而电容本身对谐波有吸收和放大的作用，对于谐波的抑制依靠串联电抗器来实现。而对于部分谐波依旧会进入电容器组件引起电容发热，导致安全事故，系统电压波动大时，补偿效果受很大影响，运行损耗大；SVG配套电容器不需要设置滤波器组，不存在谐振放大现象，SVG是有源型补偿装置，是采用可关断器件IGBT构成的电流源装置，从而避免了谐振现象，运行安全性能大大提高。05谐波特性SVC利用电容器进行无功补偿，不仅受到系统谐波影响大，而且自身会产生谐波，必须配套采用电抗器，滤除SVC自身产生的谐波含量；SVG采用三电平单相桥技术，单相可输出5电平电压波形，采用载波移相的脉冲调制方法，不仅受系统谐波影响小，还可以抑制系统的谐波。与SVC相比，SVG采用多重化、多电平或脉宽调节技术等措施后，大大减少了补偿电流中的谐波含量。06占地面积在相同的补偿容量下，SVG的占地面积比SVC的减少1/2到1/3。由于SVG使用的电抗器和电容器比SVC少，因此大大缩小了装置的体积和占地面积；SVC中的电抗器不仅本身体积比较大，而且考虑到相互间的安装间隔，整体占地面积较大。07经济性在相同的补偿容量下，由于SVG采用的IGBT与控制技术多采用国外先进品牌，相比较SVC会昂贵很多