滤波补偿方案

工业中大型的谐波源

1、电弧炉

电弧炉的谐波电流成分主要为2～7次，其中2、3次最大，其平均值可达基波分量的5％～10％。谐波产生的原因是电弧的电阻值的快速时变，并在半个周期中电弧电阻也在变动，这造成电弧电流的畸变；交流电的正负半周换相，石墨电极和钢交替作阴极和阳极，因不同材料的发射电子能力不一样，故使电流的正负两个半波的波形不对称，造成偶次谐波；三相电弧不均衡，导致三次谐波；供电系统连接的各种谐波源导致各种谐波的形成等。

超高功率电弧炉在运行中经常产生突然的、强烈的电流冲击，导致电网电压的快速波动，频率为0.1～30Hz。超出了GB 12326—2000 《电能质量 电压允许波动和闪变》的规定。

超高功率电弧炉运行在熔化期时，功率因数甚至低至0.1，将引起母线电压严重降低。

当前电弧炉大型化、超高功率化，使得供电电网的短路容量往往只有电弧炉变压器容量的20～40倍或更低，故电弧炉三相负载不对称会造成电网电压的不对称。

2、轧钢机

现代轧钢机传动装置的机组容量日益增大，而且其负荷变动异常剧烈，重复冲击，周期变化。有的机组工作时，有功尖峰负荷可达到额定容量的80％～300％，周期约为数秒。相应地无功功率亦以相同程度发生波动。无功功率波动会引起工厂母线电压波动，并且对地区电力系统也有一定影响。尤其是现代冷、热连轧机功率很大，其有功冲击负荷变化值可达到数万千瓦。

3、电化学设备

在有色金属生产中，通常采用电解方法来制取纯铝、铜、锌等产品。大功率整流设备是现代电解生产的主要设备之一。当代先进的电解整流电源采用的是大功率晶闸管作为变流器件，整流稳流效果好。电解整流设备逐渐向中高电压、大电流、大容量、高电流密度方向发展。由于电解整流电源功率大，电流大，因此会在空间产生强磁场，同时产生大量高次谐波，负荷功率因数低等问题。

我公司提供的系统方案

对于用户高压3～10kV侧有高压负载且谐波量较大的场合，建议在考虑是否需要低压补偿后，在高压侧设置HFPC高压滤波补偿装置。

其中HFPC适用于用户高压侧负载的谐波电流较大且无功功率变化较大的场合。HFPC可设置多组单调谐滤波电容支路和多组无功功率补偿之路，并采用智能HPJK-A补偿监控保护装置可根据功率因素与无功功率复合分析自动投切滤波和补偿电容器，达到最优化功率因素的目的。

对于用户高压3～10kV侧无负载的场合且低压侧谐波含量较大的场合，建议使用LFPC低压滤波补偿装置或者配合使用APF有源滤波器。

LFPC适用于用户低压侧的谐波电流的次数分布较稳定的场合，在此情况下可设置若干组单调谐或“C”型滤波支路，滤出对应次数的谐波电流的同时，设置多组补偿电容支路以达到即滤波又补偿的目的。智能控制器LPJK可根据功率因素与无功功率复合分析自动投切滤波电容器及补偿电容器，达到最优化功率因素的目的。

对于用户低压侧的谐波电流的次数分布频谱广或各次分量幅值变化较大的场合，建议在配置LFPC的情况下，增设APF有源滤波器。APF采用DQ变换智能地分析电网，并以电力电子器件有源逆变的方式对消电网谐波电流。此时，LFPC负责滤除低次谐波（通常谐波分量较大）和无功补偿，而APF负责滤除高次频繁变化的谐波分量。这样设计可以尽量节省APF功率器件的输出电流，因现市场上APF对应的每安培输出电流造价过于昂贵，若只使用APF进行全频谱滤波需选取更大额定输出电流的型号，其对应造价与配合LFPC使用的情况相差甚远。

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