低壓配電網(wǎng)有源電力濾波器關(guān)鍵技術(shù)研究

葛仲冬

摘 要：在當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的過程中，有源電力濾波器技術(shù)是一個越來越受人們關(guān)注的熱點(diǎn)問題，該技術(shù)從很大程度上切實有效地為電力諧波治理和電能質(zhì)量改善提供了十分重要的技術(shù)手段。有鑒于此，本文著重對有源電力濾波器技術(shù)與發(fā)展等相關(guān)情況，特別是有關(guān)我國有源電力濾波器技術(shù)的現(xiàn)狀、有源電力濾波器技術(shù)的應(yīng)用背景以及發(fā)展方向等相關(guān)問題進(jìn)行分析和論述，希望能夠為相關(guān)人士提供有價值的參考。

關(guān)鍵詞：有源電力濾波器;低壓配電網(wǎng);技術(shù)研究

1低壓配電網(wǎng)有源電力濾波器的關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1低壓配電網(wǎng)的諧波污染的產(chǎn)生原因

第一，電弧加熱設(shè)備。包括點(diǎn)焊機(jī)、電弧爐等等，其對電網(wǎng)會造成較大的諧波污染，普遍為18次以下的第次諧波電流污染。

第二，交流整流的直流用電設(shè)備。包括電鍍、電解等整流裝置，通過閥電壓的提升引起諧波含量增加。其中，晶閘管相控整流設(shè)備產(chǎn)生的諧波污染最為嚴(yán)重。

第三，交流整流再逆變的用電設(shè)備。包括中頻爐、變頻空調(diào)等，其產(chǎn)生諧波污染的原理與交流整流的直流用電設(shè)備相同，主要包括高次諧波電流污染以及低次諧波電流污染。

第四，開關(guān)電源設(shè)備。包括電池充電器、熒光等、電視等，相關(guān)設(shè)備會在整流時產(chǎn)生諧波，也會在開關(guān)管開閉時產(chǎn)生高次諧波傳遞至電網(wǎng)，造成諧波污染。

1.2低壓配電網(wǎng)的諧波污染的治理方式

（1）主動治理

該治理方式主要通過電力設(shè)備的主動改造完成，包括提升變流器的相數(shù)或是脈沖數(shù)、引入多重化技術(shù)、使用高功率因數(shù)變流器等等。但是，利用主動治理并不能完全消除諧波電流，因此需要重點(diǎn)應(yīng)用被動治理的方式。

（2）被動治理

該種治理方式主要使用電力濾波器的安裝實現(xiàn)對諧波的治理與消除。其中，安裝有源濾波器的效果較好，是當(dāng)前常用的一種被動治理方式。對于有源濾波器來說，其功能更為豐富、連接更為方便，且能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)治理等等，有著較好的應(yīng)用優(yōu)勢。同時，有源濾波器不會與電網(wǎng)阻抗發(fā)生串并聯(lián)諧振，因此諧波治理效果顯著。

1.3低壓配電網(wǎng)有源電力濾波器的使用優(yōu)勢分析

相比于傳統(tǒng)無源濾波器來說，有源濾波器的安裝是一種更加新穎、復(fù)雜且昂貴的諧波處理方案。對于有源濾波器來說，由于其本質(zhì)上屬于電力電子裝置，因此即便初始條件產(chǎn)生變化，也能夠?qū)崿F(xiàn)不同功能頻率干擾的同時性消除。有源濾波器可以單獨(dú)使用，將其設(shè)置與污染較為嚴(yán)重的設(shè)備，包括靜止不間斷電源的整流器等等，可以有效實現(xiàn)諧波抑制與消除。

有源濾波器的工作原理為：利用對電源諧波的檢測，并注入相同頻率但是相位相反的分量，能夠確保在電源入口處完成諧波含量的降低與諧波消除?；谶@一原理能夠了解到，有源濾波器使得可選瞬時諧波補(bǔ)償方案成為現(xiàn)實，明顯降低了電氣損耗。同時，有源濾波器還促使了功率因數(shù)的提升，且能夠補(bǔ)償一些不平衡的電流。在當(dāng)前，有源濾波器得到了廣泛的使用，在一些大功率的場合，可以將多個單元并聯(lián)使用，此時容量能夠達(dá)到數(shù)百千伏安。除此之外，有源濾波器還能夠改善系統(tǒng)的平衡狀況、為電網(wǎng)提供更多種保護(hù)，同時，還能夠進(jìn)行全數(shù)字式操作。其還具備較好的可拓展性，有著更好的可持續(xù)發(fā)展能力。

1.4有源電力濾波器的安裝技術(shù)

（1）有源電力濾波器的安裝準(zhǔn)備

在安裝有源電力濾波器前，相關(guān)人員需要展開一系列檢查與準(zhǔn)備工作，確保安裝質(zhì)量。在這一過程中，需要完成如下項目的檢查：對有源電力濾波器的內(nèi)外狀況進(jìn)行檢查，確認(rèn)是否具有運(yùn)輸損壞，一旦發(fā)現(xiàn)損壞，應(yīng)立即與供應(yīng)商聯(lián)系調(diào)換;對有源電力濾波器的標(biāo)簽展開檢查，確認(rèn)其正確性，包括有源電力濾波器的型號、容量、主要參數(shù)等等。

在選擇安裝位置的過程中，由于有源電力濾波器普遍在室內(nèi)安裝，因此需要選擇通風(fēng)良好、溫度在-15℃-45℃之間、最大相對濕度為95%、海平面50米以下的環(huán)境完成其安裝。有源電力濾波器的內(nèi)部風(fēng)扇提供強(qiáng)制風(fēng)冷，所以需要保證有源電力濾波器后部風(fēng)柵、風(fēng)孔的暢通。需要注意的是，要結(jié)合有源電力濾波器的安裝方式完成環(huán)境的確定。例如，若有源電力濾波器的安裝方式為壁掛式安裝，則需要在其機(jī)箱的前進(jìn)風(fēng)端與后出風(fēng)端預(yù)留至少150毫米的空間，確保風(fēng)進(jìn)出的通暢性;若是有源電力濾波器的安裝方式為標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜式安裝，則必須要使用前后門均能夠通風(fēng)的機(jī)架機(jī)柜。在特定情況下，可以在室內(nèi)加設(shè)排氣扇，避免出現(xiàn)溫度過高的問題。若是安裝環(huán)境中的塵埃較多，則應(yīng)當(dāng)加設(shè)空氣過濾網(wǎng)。

（2）柜體安裝技術(shù)

在有源電力濾波器的柜體安裝中，可以使用與低壓盤柜拼柜安裝的方式完成。筆者在實踐中發(fā)現(xiàn)，在有源電力濾波器柜體安裝時，需要將其柜體放置于所需補(bǔ)償母線段相關(guān)配電柜的最外側(cè)，或是使用單獨(dú)放置的方式，以此能夠保證有源電力濾波器的正常運(yùn)行。在安裝中，要使原開關(guān)柜提供一路饋線連接源濾波器，若無法提供專用的饋線回路，也可以將該母線段任意一個水平主母線與普通動力電纜連接，此時，需要重點(diǎn)保證原有柜體接線的高度可靠。

同時，要確保有源電力濾波器的所有外殼均牢固安置于基座之上，并有著高可靠性的接地。在有源電力濾波器柜體安裝中，相關(guān)人員還要避免其受到震動或沖擊，并保證所有柜體均未倒置。

（3）電氣安裝技術(shù)

在電氣安裝中，需要完成配電柜到有源電力濾波器的電源進(jìn)線電纜、柜體和配電柜到有源電力濾波器的CT二次采樣控制電纜的連接。在這一過程中，需要將輸入電源電纜接入有源電力濾波器柜內(nèi)的進(jìn)線空氣斷路器，并保證相序關(guān)系的合理性。在進(jìn)行采樣CT信號電纜的連接中，需要保證配電柜CT采樣能夠輸出至有源電力濾波器柜CT采樣接線端子，此時，應(yīng)當(dāng)使用屏蔽雙絞電纜。必須保證控制電纜與動力電纜之間的敷設(shè)間距與國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相吻合，并確電源線的耐壓、線徑等滿足設(shè)計要求。在電氣安裝的過程中，先關(guān)人員需要重點(diǎn)保證有源電力濾波器柜體接地可靠性，確保工作人員的人身安全。

結(jié)語

通過上面的分析和介紹，可以很明顯的看出，有針對性的對于有源電力濾波器技術(shù)與發(fā)展等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行綜述，是十分重要而且必要的。隨著大功率開關(guān)器件得到日益廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，電力系統(tǒng)諧波抑制及無功補(bǔ)償有關(guān)方面的課題，需要盡快改變和完善，有源電力濾波技術(shù)從根本上來講是有效處理上述問題的重要手段和方法。

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