CN201181843Y - 电力系统滤波装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电力系统滤波领域，特别涉及一种新型的电力系统滤波装置。它包括电源、以及依次串联的第一电抗器和滤波电容器，第一电抗器的另一端与电源相连，滤波电容器的另一端与星形地连接，其特征在于，还包括第二电抗器，所述第二电抗器与所述滤波电容并联，组成并联谐振电路。

Description

电力系统滤波装置

技术领域

本实用新型涉及电力系统滤波领域，特别涉及一种新型的电力系统滤波装置。

背景技术

目前的电力系统滤波装置主要是LC滤波器，是由滤波电容器、电抗器和电阻器组合而成，该滤波装置并接于电力系统的相对地或相间。这种滤波装置在滤除系统的谐波的同时，输出了大量的无功功率，主要用于既需要无功输出，同时需要滤除谐波的场合，而且结构简单，一直被广泛使用。但是在电力系统功率因数较高的情况下，无法使用，其主要原因是在滤除系统谐波的同时，给系统注入了不必要的无功电流，造成系统无功功率过补偿，加大了线路损耗，反而会对电力系统造成危害。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电力系统滤波装置，它能够在功率因素较高的电力系统中滤除系统谐波，但不会给系统提供无功电流或提供较小的无功电流，从而不会对系统造成过补偿，避免因此而危害电力系统的安全运行。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是这样实现的，一种电力系统滤波装置，包括电源、以及依次串联的第一电抗器和滤波电容器，第一电抗器的另一端与电源相连，滤波电容器的另一端与星形地连接，其特征在于，还包括第二电抗器，所述第二电抗器与所述滤波电容并联，组成并联谐振电路。

所述并联谐振电路在基波频率下并联谐振。

所述第一电抗器和并联谐振电路在待滤谐波频率下串联谐振。

更进一步改进是所述待滤谐波频率是5倍基波频率。

由于本实用新型在原有的LC滤波器装置的基础上，改变一次接线形式，在滤波电容器上并联第二电抗器组成并联谐振电路，使该并联谐振装置的参数配合，在基波频率下发生并联谐振，对外呈高阻性质，不发出无功功率；在回路中使原第一电抗器与上述并联谐振电路在参数上相互配合，在待滤谐波频率下发生串联谐振，对外呈低阻性质，从而实现在回路中滤除上述谐波。该装置在滤除系统高次谐波的同时不向系统发出无功功率，对系统电压和功率因数不造成影响，从而不会危害电力系统安全运行。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。

图1本实用新型滤波装置电路原理图。

具体实施方式

参照图1，380V三相电源上依次串接有隔离开关QS、熔断器R、接触器KM、第一电抗器L1和滤波电容器C，滤波电容器C的另一端与星形地连接。该电路中还包括第二电抗器L2，该第二电抗器L2与滤波电容器C并联，组成并联谐振电路，谐振频率为电源基波频率50Hz。第一电抗器L1和并联谐振电路在待滤谐波频率(5倍基波频率)下串联谐振。该装置滤除380V三相电源中的5次谐波。该装置还包括一电流互感器LH。

该装置的具体元器件和参数选择说明如下：

滤波电容选用：型号：BZMJ0.3-15-1、额定电压0.3kV、额定电流50A、额定容量15kvar、频率50Hz、额定电容C＝556μF。

电抗器选用：

第一电抗器，型号LKS-0.4-55.2-0.760、额定电感L1＝0.760mH。

第二电抗器，型号LKS-0.4-47-18.24、额定电感L2＝18.24mH。

电抗器品质因数：100。

海拔：≤1000m。

温度类别：-25/B。

隔离开关型号：DZ20Y-100。

接触器型号：CJ20-100～380V

电流互感器型号：LMZ1-0.66  100/5。

针对图1所示滤波装置电路，目的是滤除380V三相电源的5次谐波，下面通过理论计算对技术参数的选取做进一步说明。

首先，根据一般电力滤波理论和经验，选取最适宜的滤波电容值(本实施例选取C＝556μf)，计算L₂电感值。由于L₂与C的并联谐振电路在基波频率下发生并联谐振，呈高阻状态。有并联谐振角频率为

${\mathrm{\ω}}_0=\frac{1}{\sqrt{L_{2}C}}=2\mathrm{\π}{f}_n$ f_n＝50Hz，

当电容C＝556μf时，L₂＝18.24mH

其次，计算L₁电感值。

L₂、C构成的并联谐振电路与L₁相串联，在系统存在5次谐波电流时，整条回路发生串联谐振。5次谐振角频率为：ω＝5ω₀

L₂与C构成的并联谐振电路形成的等值电容C′在5次谐波角频率下为：

$C^{\′}=C-\frac{1}{{\mathrm{\ω}}^2{L}_2}$

可得并联谐振电路等值电容值：C′＝533.7623μF

该并联谐振电路与L₁组成串联谐振电路，在有5次谐波电流时发生串联谐振，根据串联谐振条件有：

$L_1=\frac{1}{25{{\mathrm{\ω}}_0}^2{C}^{\′}}$

可得电感值：L₁＝0.7601mH

第三，各元器件流过电流值计算。

假设线路品质因数为100，电感L₁品质因数为100，由品质因数公式： $Q=\frac{1}{R}\sqrt{\frac{L_1}{C^{\′}}}$

可知电容C与电感L₂并联回路等值串联电阻(单位欧姆)：

R＝2.86395×10^-1

电感L₂基波容量为：Q_L＝I_L2 ²ω₀L₂

由于电容C与电感L₂发生并联谐振时，其等值阻抗远大于L₁，可以认为系统电压全部加在并联回路即电容C两端。

可知：Q_c＝U²ω₀C

由并联谐振原理可知：Q_L2＝Q_C

所以额定电压下，流过电感L₂的基波电流值为： $I_{L2}=\sqrt{\frac{Q_C}{{\mathrm{\ω}}_0{L}_2}}$

根据并联谐振原理有：|I_C|＝|I_L2|

当系统中含有5次谐波电流时，在L₂与C构成的并联谐振电路中，其对5次谐波电流的分流比等于其阻抗比的倒数：

即 $\frac{5{\mathrm{\ω}}_0{L}_2}{\frac{1}{{5\mathrm{\ω}}_{0}C}}=25{\mathrm{\ω}}_0^2{L}_{2}C$ 的倒数。

由此，如果测量系统中的5次谐波电流值，即可计算出流过电容器C及电抗器L₂的5次谐波电流。本实施例取电容器C额定电流50A。

综上所述，由并联谐振原理可知，该装置在工频下呈高阻状态，可视为开路，系统工频电流不经过装置回路，电感L1上流过工频电流为零。电感L1上流过的5次谐波电流即为系统中总的5次谐波电流。

Claims (4)

1、一种电力系统滤波装置，包括电源、以及依次串联的第一电抗器和滤波电容器，第一电抗器的另一端与电源相连，滤波电容器的另一端与星形地连接，其特征在于，还包括第二电抗器，所述第二电抗器与所述滤波电容并联，组成并联谐振电路。

2、根据权利要求1所述的一种电力系统滤波装置，其特征在于，所述并联谐振电路在基波频率下并联谐振。

3、根据权利要求1所述的一种电力系统滤波装置，其特征在于，所述第一电抗器和并联谐振电路在待滤谐波频率下串联谐振。

4、根据权利要求3所述的一种电力系统滤波装置，其特征在于，所述待滤谐波频率是5倍基波频率。

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