分析無源濾波器與并聯電容器的應用（下）

1  無源濾波器的型式

      通?？紤]濾波器為1階2階和3階，根據技術或經濟原因可以考慮有阻尼的電路。若選用阻尼濾波器，就要評算損耗，濾波器調諧頻率常見為5，7，11，13，17，19，23，25。 

      如果要確保允許的諧波水平，就要考慮電容器和電抗器的制造容差。對濾波器不是通常都可能同時保持電壓水平和功率因數在規定的極限值內。

      無論低壓或中壓，帶通濾波器是常用的。

2.1 單調諧濾波器的諧波阻抗值ZH

      濾波器安置在電網中時，單臺濾波器可能吸收多少諧波電流，決定于濾波器的諧波阻抗和電源系統(主要考慮配電變壓器的漏抗以及當諧波源在低壓網中時)的比較。對諧波源來說，這兩個阻抗是并聯的，濾波器的諧波阻抗愈低，送往電源系統的諧波電流愈少，濾波效率也就愈高。如果全部諧波電流中有70%通過濾波器，可以說濾波效率為70%。目前，一些制造廠只說自己產品的濾波效率的范圍或平均值，因為濾波效率和變壓器的阻抗(即和功率大小)有關，因此濾波效率是一個不確定的參數。諧波的阻抗則是一個非常有用的確定值，知道了它，就可以計算出一個工程的較準確的濾波效率，連同濾波器的允許諧波電流，ZUI終可以選定濾波器的定額(單臺或多臺并聯)，并且可以核算經濾波治理以后，該次諧波電壓是否已降至標準允許值之內，但是到目前為止，尚沒有一個廠商公布其單調諧波濾波器的阻抗值。雖然也可以從某些樣本中的其它參數推出ZH，總不如直接給出來得明快。

2.2 電抗率 IEC標準中也有叫相對電抗

      知道了它，就知道了濾波器的調諧頻率。若忽略電阻，則濾波器的諧波阻抗

      可見這兩者有密切聯系。按IEC要求，調諧5次的濾波器的p為4%＜p＜5%，一個產品，對濾波5次而言，其p值愈接近4%(但必須大于4%)，其5次諧波阻抗愈小，濾波及無功補償效果愈好，但做到p值接近4%且＞4%是不容易的，要考慮到電感值和電容值的設計制造容差，隨溫度和使用期長短的變化，筆者所見，只有一家的產品的p=5%，所見產品樣本中，這是ZUI小的了。

      5次單調諧濾波器的相對電抗p=5%對于我國電網的運行是否安全，是否有必要還要提高到6%？沒有必要，因為我國電網頻率允許偏差即使在電網容量小時也只允許為±0.5Hz即±1%，由于非3的倍數的奇數次諧波是特征諧波，因此可見電網頻率的變化并不是大問題。至于產品參數的容差，隨電流、溫度和時間老化的穩定性等，那是制造廠是否加以控制和保證的問題，廠家樣本宣布相對電抗p=5%，那就是在任何條件下任何時候都會≤5%和＞4%的，或者加注上容差也是可以的?？傊?，調諧濾波器至少需要上述5個參數:

      (1) 額定電壓，過電壓能力是持續時間;

      (2) 額定無功補償功率;

      (3) 允許諧波電流;  

      (4) 單調諧諧波電抗值; 

      (5) 電抗率。

      失諧濾波器的要求則可以簡化些。上面的要求也適用用于中壓單調諧波濾波器。

      這些參數只是必要的基本電氣參數，還有其它參數，例如允許環境條件等等參數用戶也都是必要的。但是，有了這5項必要的基本的電氣參數，就可以使得濾波器的電氣特性明朗清晰，方便于進一步應用。

3  無源濾波器兩種能力的協調

3.1 實際情況的多樣化

      無論濾波器是失諧的還是調諧的，都有兼有濾波和無功補償兩種功能，一旦單調濾波器成為產品，可能還很難適應各種不同工程項目中的不同諧波治理要求和不同無功功率補償要求，企業的這種復雜情況表現如下:

      (1) 在無功方面:可能是穩定的，但有大小之分，即自然功率因數cosφ不同，無功也可能不穩定，不穩定的范圍有大有小，變動的速度有快有慢。交-直-交變頻器本身的諧波大，但無功小，要注意。

      (2) 在諧波方面:除了有大小、是否穩定和變動快慢之別外，還有諧波次數之分，如3次、5次、7次、11次、13次等等，對不同企業各次諧波都有自己的大小和變動的特點。

      總之，嚴重情況下大參數有諧波與無功兩大類，諧波次數至少有4～5種之多，若將大小考慮進去并進行排列組合，則濾波器的規格品種選擇就復雜化了。

3.2 應對策略

      為了減少規格品種數量，向產品標準化方向邁進，在產品生產和工程設計應用方面，宜采取下列措施:

      (1) 在功能目標方面，一般來說優先保證無功補償，以滿足電力系統要求，但絕不要過補償，在諧波方面，盡量降低各次諧波電壓水平直到不會成為引發諧振的因素。要注意，不同的工業電網可以有不同的諧波兼容性水平(IEC標準分為三類)，公用電網可與電力部門協商，因此諧波降到什么水平，有一定的變動空間。對諧波兼容水平要求特別嚴格的場合則可選用有源濾波器; 
 
      (2) 產品功率單元化，這一點似乎大多數產品已如此。例如以30kVar為單元，多個單元并聯，通過切換可以有不同的功率變化;

      (3) 產品功率單元切換的智能化，在保證不過補償但盡量提高功率因數前提下，合理有序的投切各次諧波濾波器的整體或部分單元。以降低各次諧波電壓值。

3.3 工程設計中無源濾波器選擇配合程序大綱

      (1) 在一臺配電變壓器的低壓側，事先計算出無功功率ZUI大變動范圍，按ZUI大無功負荷配置無源濾波器的總功率(基波補償功率);

      (2) 估算出低壓側各次諧波的可能ZUI大諧波電流;

      (3) 按各次諧波電流大小，確定電容器是否需要串聯電抗器，這里的關鍵是如何區分選擇？是否可以這樣考慮:各次諧波電流乘上變壓器的諧波阻抗得出的諧波電壓超出標準值的80%或現在未超但不久即可能超過的，優先采用調諧濾波器;

      (4) 將無功功率也按各次諧波電流相對大小分配在各次的單調諧濾波器上，然后復核濾波器的諧波電流是否會過負荷，濾波后的諧波電壓降低是否滿意，總體上一般以無功不過補，諧波可放松些為原則。即使如此，還可能需要反復多次，有計算機程序可以快捷得到結果;

      (5) 運行中，如果無功負荷降低，根據情況應切除部分濾波器單元，利用智能控制器來完成控制任務。

薩頓斯專業致力于濾波器、電抗器、變壓器的研發及制造，并提供諧波治理、無功補償、電磁干擾等電能質量一體化解決方案。引進德國設計技術、生產工藝先進，設備精良，測試平臺齊全。薩頓斯也是2018年出名濾波器廠家，十分注重技術開發和技術創新，在用戶中一直享有較高聲譽。