企業電網濾波技術應用

張爾建

（河南中煙工業有限責任公司洛陽卷煙廠，河南洛陽 471003）

1 企業局域電網諧波

諧波產生的根本原因是由于用電系統中的非線性負載所致。其是正弦波，每個諧波都具有不同的頻率，幅度與相角。

1.1 諧波情況

洛陽卷煙廠各車間管控系統采用集中—分散型工業總線控制方式，將檢測、PLC（Programmable Logic Controller，可編程序邏輯控制器）、計算機圖形、網絡、通信等諸多先進技術結合在一起。生產線上大量使用服務器、變頻器、控制器、PLC、UPS（Uninterruptible Power Supply，不間斷電源）、終端智能機構等非線性用電設備，這些設備由于功率轉換（整流和逆變）而產生大量諧波。僅以變頻器為例，現有各種功率及型號變頻器近200臺，容量在15 kV·A以上的變頻器有40臺，容量最大的為200 kV·A，其主要產生5，7次諧波。使用FLUCK專業儀器對供電網絡進行檢測，結果如圖1所示。

圖1 諧波檢測

1.2 諧波危害分析

由圖1可以看出，廠供電網絡電流總畸變率均值為的16.4%，5次諧波電流為123 A，7次諧波電流為59 A，供電系統諧波污染嚴重。其產生線路電能耗損、設備過熱損壞、電子測量裝置計量精度降低、干擾總線數字信號等危害。

2 濾波技術原理及應用

2.1 濾波技術的原理

目前常用的諧波治理的方法有2種，即無源濾波和有源濾波。無源諧波成本低，效果不好；有源電力濾波器是一種用于動態抑制諧波的裝置。可進行跟蹤補償，補償特性不受電網阻抗的影響。

2.2 SPA3型有源濾波器

廠生產線上利用了工業總線技術、網絡傳輸技術、數據庫技術、智能終端等先進技術，實時對設備進行模塊化、數字化控制。這就要求必須提高電網質量，確保控制系統平穩運行。因此選擇西安交通大學研制SPA3型有源濾波器，進行電網諧波治理。系統工作原理如圖2所示。

（1）接入方式（圖3）。采用開環方式接入電網中，必須避開無功補償或容性設備。

圖2 SPA3型有源濾波器系統工作原理

圖3 SPA3型有源濾波器接入方式

（2）SPA3型有源濾波器主要技術參數。①電網規格：電壓AC 380 V，+10%～-15%。②頻率：50 Hz，±5%。③相數：三相三線。④CT（Current Transformer，電流互感器）要求：需要3個CT（Class 1.0或以上精度），CT二次側電流為5 A。⑤可濾除諧波次數：三相三線5～25次諧波。⑥諧波抑制特性：裝置補償能力范圍內，滿足GB/T 14549—1993要求。⑦功率損耗：＜3%額定容量。⑧保護：電網過壓、欠壓，直流過壓，設備過流、過熱；故障保護后，自動將設備從電網切除。⑨噪聲：＜65 dB。

（3）SPA3型有源濾波器操使用（維護）注意事項。①在關閉濾波器的時候，在斷開斷路器的時候，必須按下“急停/故障”按鈕，確認濾波器處于“急停”狀態中；②濾波器主接線采用的是下進線的方式，在電網并未停電的時候，濾波器接線處仍是帶電的；③濾波器最少每半年應清潔和檢查一下濾波器設備，在對濾波器清潔時，請確定濾波器直流電容已完全放電完畢，否則請勿進行任何操作；④當電網出現較大波動或其它原因，濾波器可能會由于過壓、過熱和過流進入自我保護狀態。先停電、再上電既可自動復位。

3 使用效果

SPA3型有源電力濾波器投入使用后，又對廠供電網絡進行檢測，結果如圖4所示。對比圖1和圖4，可以發現局域電網電流總畸變率由補償前的16.4%降低到5.2%，5次諧波電流由123 A降低到6 A，7次諧波電流由59 A降低到4 A，電流補償率為94.5%。電能質量得到了大幅提高，極大的凈化了用電環境，降低了線路損耗，提高了控制信號的傳輸質量及供電系統的安全性、可靠性。

圖4 諧波檢測