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高压并联式混合型10kV电网高次谐波有源滤波装置的主要特点和设计方案$ \& [! a& J6 E: I0 p' c
6 H8 J) }% X: B1 a5 F# g介绍了我国首次自主研制并投入工业运行的第一套高压并联式混合型10kV电网高次谐波有源滤波装置的主要特点和设计方案，以及工业运行的效果。该装置是一种并联式有源滤波和无源滤波相结合的混合型成套装置。文中详细介绍了该装置的大容量有源滤波器的主回路设计、功率开关器件的选用、谐波电流检测及补偿信号控制的数字模拟混合技术、滤波装置的并联运行仿真及实际工业运行效果等方面。该装置的鉴定测量结果为：实测补偿容量达508.1kVA以上，超过设计值480kVA;空投损耗为额定补偿容量的0.12%；动态响应时间小于0.3ms；投运后的母线电压畸变率为1.3%～1.5%,比原来的电压波形总畸变率下降1.5%;功率因数从0.75上升到0.93以上。 关键词： 高压；并联式；高次谐波；有源滤波器；混合型；无功补偿；电铁牵引站 0 引言 电铁机车、轧机、电弧炉及电力电子设备等非线性负荷运行过程中所产生的高次谐波电流大、三相不平衡，且具间歇性、冲击性等特点，采用现有的固定容量的补偿装置，不能满足这类电力负荷安全经济运行的要求。为了治理谐波和提高功率因数，多年来，许多国家都先后研制了多种形式的静止无功补偿和消谐装置，以完成不同类型的无功补偿和治理谐波的任务。
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' M. t$ h: s) [# G% x! y- A3 W5 ]5 ` （1） 采用晶闸管（SCR）元件的静止无功补偿装置（SVC）与交流滤波器（FC）并联。这种SVC是由晶闸管控制的电抗器（TCR）和晶闸管投切的电容器组（TSC）构成。该装置的优点是在三相系统中应用时，可以用来补偿三相电压的不平衡，对无功输出能连续可调。其缺点是TCR在运行中的无功输出是通过调节晶闸管的导通角来实现的，TCR会产生大量的高次谐波电流，因此交流滤波器的滤波容量要相应地增加，从而使正常运行的损耗也大大增加。若把TCR用于电铁牵引站的单相补偿，其优点得不到展示反而缺点比较显著。$ v" l8 C0 d8 @6 E! s! e) Z
+ A# Z* S) L* Q1 L/ M! e4 j. ^ （2） 采用高速可关断晶闸管（GTO）的静态无功发生器（SVG）和交流滤波器并联。这种SVG能连续可调输出进相或滞后的无功，从而使系统电压稳定，三相平衡，且基本不产生附加的高次谐波，不用加大交流滤波器的滤波容量，基本设施可减少。目前国内已能制造大容量的SVG工业样机，但投资较大，其运行特性有待于进一步开发和进行工程实践。
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& B( q y: ^$ z$ o3 C: o （3） 采用有源高次谐波滤波器和无源滤波器组混合并联运行，无源滤波器组的作用是提供必需的进相基波无功，并作为低次（3次和5次）谐波滤波电路；有源高次谐波滤波器不提供基波无功，只补偿需要的各次谐波电流。对系统来说，有源高次谐波滤波器是一高阻抗、高次谐波的电流源，它的接入对系统阻抗没有影响，能自行适应被补偿线路所需补偿的谐波电流的需要，不存在过补偿和过负荷的问题；同时，它还能防止系统与电容器组之间可能发生的并联谐振或串联谐振。2 I4 n! q" y9 @+ D) S2 o
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传统的消除电网高次谐波的措施是采用LC型的无源滤波器。LC型滤波器与谐波源并联运行，除了起滤去高次谐波的作用外，还可兼顾系统无功补偿的需要，输出相当数额的基波容性无功。LC型滤波器结构简单，运行可靠，维护方便，但占地面积较大，而且还有一些不足之处。* n( R* ]+ J& N6 O L! k
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有源滤波器不仅可减小占地面积，而且可有效地解决无源滤波器所存在的问题。有源滤波器与无源滤波器的最大区别在于，它是一种向交流电网注入补偿谐波电流，以抵消负荷所产生的谐波电流的主动式滤波装置，其结构上由静态功率变流器构成，具有半导体功率变流器的高可控性和快速响应性。
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发表于 2019-1-3 09:50
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