JL-3L有源濾波器的應用分析

劉賀飛（大慶油田技術監督中心）

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JL-3L有源濾波器的應用分析

劉賀飛（大慶油田技術監督中心）

為了降低電網中的諧波“污染”問題，減少各類電力事故發生，應對電網中的諧波進行有效必要的治理。目前主要的治理方法是用有源濾波進行過濾諧波，通過對JL-3L有源電力濾波器的測試與研究，分析其過濾原理與效果。測試表明該設備有效降低了諧波含量，現場應用效果較好，為指導生產現場應用提供了借鑒。

諧波污染電能質量有源濾波器連續動態無功補償

1　現狀

隨著我國電子技術和控制技術的發展，大量高新技術產品（如變頻器、電加熱設備、節能燈、電弧爐、整流器、空調等）已廣泛應用在各行業電網中，隨著非線性負載的大量使用，產生的諧波污染也越來越嚴重，導致電網電壓、電流產生畸變，從而對電網運行安全和電力設備造成嚴重的危害。

在電網運行安全和電能質量要求高的行業，如鋼鐵、石油化工、冶金、通訊等企業，電力系統出現幾個周波的故障就可能造成生產裝置停工，甚至引發災難性的后果，所以電能質量問題的治理顯得尤為重要。電能質量帶來的危害，主要表現在以下幾個方面［1］：

◇導致設備爆炸，引發火災，危機人身安全；

◇導致保護裝置的誤動或拒動，造成區域性停電事故；

◇引起電網諧振，造成電容器異常發熱，相關設備損壞；

◇干擾通訊、電子類設備的產生，引起控制系統故障或失靈；

◇降低電網電壓，浪費電網容量，影響電網質量；

◇加大線路損失，加快電纜絕緣老化，威脅供配電系統穩定；

◇導致電力設備產生震動和噪音，影響其正常運行，縮短設備壽命；

◇導致電力系統各種測量儀表產生誤差，尤其是電能表，造成計量不準確。

2　電能質量治理的發展

我國電能質量治理技術起步較晚，但隨著人們對電能質量要求的不斷提高，該技術也不斷發展，主要經歷三個階段：無源電力濾波技術→組合電力濾波技術→有源電力濾波技術。

從電能質量治理技術的發展來看，低性能的無源電力濾波技術已被性能優越的有源電力濾波技術逐漸取代了。這兩種濾波技術的性能對比如下：

1）無源濾波器。只能抑制固定次諧波，且一組濾波器只能補償一次諧波。諧波濾除率較低，且濾波特性受系統參數影響較大。容易引起系統諧振，穩定性差。只能補償固定的無功，在功率因數較高的場合容易造成無功過補。變化適應性差。當設備的連接方式或容量發生變化時，需重新調整濾波器的參數。不可連續調節。

2）有源濾波器。可同時實現智能濾除諧波、動態無功補償、平衡三相負載功能。諧波濾除效果好，連續動態無功補償，使功率因數提高至0.95以上，保證負載平衡和設備安全運行。技術先進，可連續、動態跟蹤補償，40μs響應負荷變化，10ms完全補償。濾波性能不受系統阻抗影響。諧波補償特性不受電網頻率變化影響。補償能力不受電網電壓的限制，在電壓較低時仍可提供足夠的無功支撐。不會與系統阻抗發生串聯或并聯諧振，相反還能抑制系統已有諧振。

3　JL-3L有源濾波器

3.1原理和功能

JL-3L有源濾波器采用自主創新的“參考電流”計算方法構建出完美的目標正弦波，通過與CPLD控制的超高速采樣系統實時采集的電流信號對比分析出諧波動態變化、無功實時需求和需要補償的負載電流。采用“實時跟蹤，精確制導”的自動跟蹤式諧波濾除方法，控制IGBT實時逆變出與系統中諧波大小相等相位相反的補償電流，實現智能濾除諧波功能。容性或感性的基波電流，實現動態無功補償功能，相應的補償負載電流，實現三相平衡負載功能，其原理如圖1所示。

圖1　JL-3L有源濾波器工作示意圖

JL-3L有源濾波器智能濾除電網諧波：在濾除2～50次諧波的同時，不產生新的高次諧波，并有超快的（低于40μs）響應速度，全程濾除時間少于10ms。連續動態無功補償：解決普通電容器不能連續、動態補償的缺點，具備了連續、動態補償能力，且補償容量準確，補償能力不會因節點電壓的降低而下降。平衡三相負載：能夠在三相不平衡時，將三相功率重新分配，從而使得裝置呈現對稱平衡負荷特性，減小中線電流，降低損耗，避免因三相不平衡而可能引起的事故。完善的自我保護功能：自動限流，不會發生過載，具備過流、過壓、溫度、雷擊等多種保護功能，以確保裝置和電力系統安全運行。強大的通訊組網功能：具有多種通訊接口，可作為JL-8000電氣監控與能量管理系統的終端，構成對低壓配點系統各環節的電氣參數、電能使用情況電能質量的實時監控、統計和分析。

3.2現場應用

為了驗證JL-3L有源濾波器的應用效果，根據現場實際情況，選取4臺變頻器裝置進行有源濾波測試，圖2為JL-3L有源濾波器安裝示意圖，具體測試結果見表1。

圖2　JL-3L有源濾波器治理諧波圖

表1　JL-3L有源濾波器測試數據

根據測試數據可知應用JL-3L有源濾波器后，裝置電流降低，功率因數達到0.95以上，電壓總畸變率THDi小于5%，電流總畸變率有很大的降幅，很好地濾除諧波，連續動態無功補償，保證負載平衡和設備安全運行，達到治理電網污染的效果。

4　結語

JL-3L有源濾波器是一款治理電網污染、提高電力安全的綠色產品，該設備現場應用效果較好，有效降低諧波含量，提高電網電能質量，保證電網的安全性，維持電力設備安全穩定運行，設備運行時不產生震動和噪音，提供無污染的電源工作環境，同時減少線路損失，提高功率因數，減少電能浪費，降低生產運行成本，具有一定的市場應用價值。

［1］羅春龍.有源濾波技術在低壓配電網系統中的應用［J］.電信技術，2012（12）：60-64.

10.3969/j.issn.2095-1493.2015.09.016

2015-03-26）

劉賀飛，工程師，2004年畢業于哈爾濱理工大學（自動化專業），從事節能測試、評價方面的工作和研究，E-mail：hasen_liu@163.com，地址：黑龍江省大慶市技術監督中心節能技術監測評價中心，163000。