[发明专利]电力滤波的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力滤波的方法及电力滤波设备。

背景技术

谐波负荷电流是由非线性负荷所产生的。包括开关模式电源，电子荧光灯镇流，调速的传动装置，不间断电源，磁性铁心装置，变频设备，整流设备，电弧炉等。一方面，随着经济的发展，产生谐波的设备类型及数量急剧增长；另一方面，随着以计算机为代表的敏感设备的普及应用，对于公用电网的供电质量要求越来越高，许多国家和地区制定了各自的谐波标准，用以限制供电系统及用电设备的谐波污染。

交流谐波的危害性很大，主要有：(1)对邻近弱电系统和并联运行的晶闸管装置产生干扰；(2)使发电机的容许负荷降低；(3)使变压器的噪声增高、功率损失增大；(4)使接入交流系统的电容器过载；(5)引起电器的附加发热；(6)在三相四线电路中谐波可使中性线过载；(7)使感应电动机转速发生周期性变动，并使其功率损失(铁损、铜损)增加；(8)使互感器的精确度降级；(9)影响电子计算机的工作；(10)危害电缆寿命加速电缆老化。

目前对于谐波的治理包括：

1、设置动态无功补偿装置，以提高供电系统承受谐波的能力

在技术经济分析可行的条件下，可以在谐波源处设置动态无功补偿装置，包括静止无功补偿装置(SVC-Static Var Compensator)或更先进的静止同步补偿装置(STATCOM StaticSynchronous Compensator)，以获得补偿负荷快速变动的无功需求、改善功率因数、滤除系统谐波、减少向系统注入谐波电流、稳定母线电压、降低三相电压不平衡度等，提高供电系统承受谐波的能力。

2、设置无源滤波装置，以便滤除谐波

采用无源元件，包括电容器、电抗器和电阻器组成的调谐滤波装置，滤除谐波，减轻谐波对电气设备的危害。

3、采用有源滤波装置消除谐波

利用可关断电力电子器件产生与负荷电流中的谐波分量大小相等，相位相反的电流来消除谐波。

上述各类方法对于消除谐波都有一定的效果，但是所用设备造价昂贵，动辄几百万甚至几千万，一般用户难以承受。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的问题，提供一种电力滤波方法，达到有源滤波的效果，其方法可靠、设备简单、易于制造、运行维护简单方便、成本低。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明电力滤波方法的特点是以变比为n的变流器的一次侧串入被滤波单元的进线中，二次侧跨接LC支路，所述LC支路由串联连接的电感L和电容C构成，所述电感L和电容C的基波阻抗值分别为X_L、X_C，电感电容基波串联谐振，并且X_L＝X_C，基波阻抗Z＝X_L-X_C＝0，对于LC支路，其m次谐波阻抗值为Z_M＝mX_L-X_C/m＝(m-1/m)X_L；在所述变流器的一次侧，等效基波阻抗值为0，等效m次谐波阻抗值为Z^M/n²，实现通基波阻谐波的电力滤波。

本发明电力滤波方法的特点也在于在所述LC支路上并联设置用于消耗谐波能力的电阻元件。

在理想干净的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正弦波。实际上，当电流流过与所加电压不呈线性关系的负荷时，就形成非正弦电流，开关模式电源，电子荧光灯镇流，调速的传动装置，不间断电源，磁性铁心装置，变频设备，整流设备，电弧炉等产生大量的谐波危害系统。谐波有零序谐波是基频的3整倍数(3N，N为自然数)，即：

3，6，9，12，15，18，21，24，27，30，等等。

正序谐波是基频的3整倍数加1(3N+1)，即：

4，7，10，13，16，19，22，25，28，29，等等。

负序谐波是基频的3整倍数加2(3N+1)，即：

5，8，11，14，17，20，23，26，29，32，等等。

分频谐波

1/2，1/3，1/4，1/5等

不同的设备产生不同的谐波，不影响基频三相对称的非线性设备主要产生奇次谐波，如变频设备等；影响基频三相对称的非线性设备产生偶次谐波，如电弧炉。

当系统受到某一激励，如晶闸管的导通或者电弧炉弧燃烧状态的变化，因导通和弧燃烧状态改变时刻三相电压值不相等，任两相之间有电压差，由于变压器阻抗非常小，一般情况下基波阻抗＜0.01Ω，故谐波电流较大。