CN216625306U

CN216625306U - 谐波滤除装置

Info

Publication number: CN216625306U
Application number: CN202122895699.0U
Authority: CN
Inventors: 梁效杰; 邰元静; 韩晓辉; 王彪
Original assignee: Anhui Masteel Zhangzhuang Mining Co ltd; Jiangsu Manweide Electric Co ltd
Current assignee: Anhui Masteel Zhangzhuang Mining Co ltd; Jiangsu Manweide Electric Co ltd
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-05-27
Anticipated expiration: 2031-11-24

Abstract

本实用新型涉及谐波滤除装置，尤其是一种谐波滤除装置，为了解决市面上需要一种能有效滤除谐波的装置的问题，提供一种谐波滤除装置，包括依次装设第一滤波回路、第二滤波回路、第三滤波回路和第四滤波回路，每相回路由滤波电容与滤波电抗串联，三相由三个单相接成Y型，中性点绝缘；所述第一滤波回路中接入5次滤波器，所述第二滤波回路中接入7次滤波器，所述第三滤波回路中接入11次滤波器，所述第四滤波回路中接入高次滤波器，所述5次滤波器、7次滤波器和11次滤波器均为单调谐滤波器，所述高次滤波器为高通滤波器且滤波次数大于11次，本装置具有安装便捷、使用效果好的特点。

Description

谐波滤除装置

技术领域

本实用新型涉及谐波滤除装置，尤其是一种谐波滤除装置。

背景技术

谐波：(harmonic)对周期性交流信号量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整数倍的分量。我国供电系统频率为50Hz，所以5次谐波的频率为250Hz。7次谐波的频率为350Hz。11次谐波的频率为550Hz，13次谐波的频率为650Hz；谐波主要是由于大容量整流或换流设备以及其它非线性负荷，导致电流波形畸变造成的。我们对这些畸的变交流量进行傅立叶级数分解，即可得到50Hz的基波分量和频率为基波分量整数倍的谐波分量。

谐波具有以下危害

1)、影响供电系统的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器，一般采用电磁继电器，感应式继电器或新式微机保护进行检测保护，在系统中这些属于敏感元件，继电器受到高次谐波的影响容易产生误动作，微机保护由于采用了整流采样电路，也及易受到谐波的影响导致误动或拒动，这样谐波严重威胁供电系统的稳定与安全运行。

2)、影响电网的质量：高次谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变，另外相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率和无功功率，从而降低电网电压，增加电路损耗，浪费电网容量。

3)、影响供电系统的无功补偿设备：供电系统变电站均有无功补偿设备，当谐波注入电网时容易造成高压电容过电流和过负荷，使电容异常发热：另外谐波的存在还会加快电容器绝缘介质的老化，缩短电容的使用寿命。

4)、影响电力变压器的使用：谐波的存在会使电力变压器的铜损和铁损增加，直接影响变压器的使用效率；还会造成变压器噪声增加，缩短变压器的使用寿命。

5)、影响用电设备：谐波的存在会造成异步电机电动机效率下降，噪声增大；使低压开关设备产生误动作；对工业企业自动化的正常通讯造成干扰，影响电力电子计量设备的准确性。

综上所述，市面上需要一种能有效滤除谐波的装置。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决市面上需要一种能有效滤除谐波的装置的问题，提供一种谐波滤除装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种谐波滤除装置，包括依次装设第一滤波回路、第二滤波回路、第三滤波回路和第四滤波回路，每相回路由滤波电容与滤波电抗串联，三相由三个单相接成Y型，中性点绝缘；所述第一滤波回路中接入5次滤波器，所述第二滤波回路中接入7次滤波器，所述第三滤波回路中接入11次滤波器，所述第四滤波回路中接入高次滤波器，所述5次滤波器、7次滤波器和11次滤波器均为单调谐滤波器，所述高次滤波器为高通滤波器且滤波次数大于11次。

进一步的，所述高次滤波器滤波次数大于等于23次。

进一步的，所述谐波滤除装置接入10KV电容器出线开关柜。

进一步的，所述5次滤波器、7次滤波器、11次滤波器和高次滤波器中均接入有避雷器和手、自动控制器，手、自动控制器通过开关实现手动或自动的投切。

进一步的，所述自动控制器设有RS485、RS232通讯接口，所述通讯接口与终端设备有线连接。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的一种谐波滤除装置是专用于高低压电网3次、5次、7次、23次及以上的谐波无源滤波装置。适用于中频冶炼、变频、轧钢、整流设备等的环境。该装置采用了电感和电容器组成串联谐振吸收回路，有效的将负载产生的谐波加以吸收，从而避免将谐波电流返送到电力变压器，大大降低电网的谐波量，同时有利于用户电力变压器的运行，降低功耗，提高设备和其它电器组件的可靠性。此外该设备还提供一定容量的无功功率补偿，提高用户负载的运行效率。该装置分综合控制柜和电抗电容框架，视用户要求不同，配置的滤除谐波次数也不同。通常一套谐波滤除装置系统可滤除4种特征谐波。系统的操作可分自动运行和手动操作；本装置具有安装便捷、使用效果好的特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的一次接入图。

图2是本实用新型的安装示意图。

图3是并联谐振等效电路图。

图4是10KV滤波器阻抗幅频特性曲线图。

图5是10KV滤波器阻抗相频特性曲线图。

图6是投入滤波器前后的谐波电流(10KV母线)。

图7是投入滤波器前后的谐波电压(10KV母线)。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1和图2所示的一种谐波滤除装置，由依次装设的第一滤波回路、第二滤波回路、第三滤波回路和第四滤波回路，每相回路由滤波电容与滤波电抗串联，三相由三个单相接成Y型，中性点绝缘；第一滤波回路中接入5次滤波器，第二滤波回路中接入7次滤波器，第三滤波回路中接入11次滤波器，第四滤波回路中接入高次滤波器，5次滤波器、7次滤波器和11次滤波器均为单调谐滤波器，高次滤波器为高通滤波器且滤波次数大于11次，23次时效果最优；谐波滤除装置接入10KV电容器出线开关柜，5次滤波器、7次滤波器、11次滤波器和高次滤波器中均接入有避雷器和手、自动控制器，手、自动控制器通过开关实现手动或自动的投切，自动控制器设有RS485、RS232通讯接口，通讯接口与变电所终端设备有线连接。

本实用新型采用单调谐和高通滤波的组合，用计算机系统仿真分析比较了多组滤波组合的滤波效果，根据计算机系统仿真软件仿真结果，装设5次滤波支路、7次滤波支路、11次滤波支路和高次滤波支路的方式。在相同的基波补偿容量下，采用5次滤波器、7次滤波支路、11次滤波支路和高次谐波滤波器吸收5次谐波电流7次谐波电流11次谐波电流和23次以上谐波电流最佳，同时对其它次谐波也不会产生有害的放大作用。

1)、图3中，Im为谐波负载(非线性负荷)等效为电流源发出的谐波电流，Ism为流入系统中的谐波电流，Ifm为滤波器吸收的谐波电流。在一般的仿真中，忽略负载阻抗，计算系统和滤波补偿支路的谐波电流分流情况。

2)、系统基波阻抗计算：Xs＝U*U/Sd，式中：U为系统电压，kV；Sd为母线最小短路容量，MVA。

3)、计算机仿真软件根据以下公式(部分)进行计算模拟仿真，单调谐滤波器的总阻抗计算方法如下：

式中：

ZT：滤波器对应于滤波通道次数为h0的频率下的总阻抗Ω；

Ro：滤波器回路的总直流电阻Ω；

L：电感值H；

C：电容值F；

h0：滤波通道次数；

根据计算机系统仿真软件选择合适的RLC值可满足所要求的滤波效果。

4)计算机仿真软件根据以下公式(部分)进行计算模拟仿真，等值频率失调度(δ)计算

其算式：

式中：δω为电网频率变化相对偏差：

式中：δL为电感量的相对偏差，δ_L＝ΔL/L，由于电抗器制造的误差，电感量的调整方式等原因所引起。

δC为电容值的相对偏差，δ_C＝ΔC/C，由于电容器制造误差，成组配合误差，电容温度变化等原因所引起。

5)无功需求计算：

其中：

Q：补偿容量；

P：有功功率；

COSφ1：补偿前的功率因素；

COSφ2：补偿后的功率因素；

结合图4到图6所示：

H(次数)	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
													考察点谐波电流国标限值(A)	49.4	38	24.7	38	16.15	28.5	12.16	12.92	9.69	17.67	8.17	15.01
滤波前考察点谐波电流(A)	1	5	0	13	0	7	0	0	0	6.87	0	0
													滤波后考察点谐波电流(A)	1.06	5.78	0	8.51	0	12.12	0	0	0	4.9	0	0
H(次数)	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25
													考察点谐波电流国标限值(A)	7.03	7.79	6.08	11.4	5.32	10.26	4.94	5.51	4.37	8.55	3.99	7.79
滤波前考察点谐波电流(A)	0	0	0	0	0	0	0	0	0	16.1	0	29.5
													滤波后考察点谐波电流(A)	0	0	0	0	0	0	0	0	0	2.89	0	4.57

结合图7所示：

图示表明高压滤波装置投入后，10KV系统不会发生特征谐波频率的有害放大，系统短路容量小时对谐波电流吸收效果优于短路容量大的。由上述图表可以看出，投入滤波器后电压总谐波畸变率满足4％国家标准限值(25次以上谐波等效到25次计算)；23次谐波电流吸收率达到70％以上，相应次的谐波电压满足国标GB/T14549-93要求。

系统结构：每相回路由滤波电容与滤波电抗串联，三相由三个单相接成Y型，中性点绝缘，含开口电压检测保护，电流保护(在电容器出线柜上)等。电容器组并接放电线圈，各滤波回路接入避雷器等。本装置设计有自动控制系统，可根据系统无功需求自动或手动投切。安装地点靠近10KV母线。

滤波器电容器内部故障及成套保护：

a.开口三角电压保护；

b.氧化锌避雷器抑制操作过电压保护；

c.内熔丝保护；

d.放电线圈放电保护；

e.电流保护,过电压保护。

对滤波器的投切要求：滤波器整体对10KV调谐滤波支路的投入间隔取0.5～1分钟，投入时从低次往高次按5次、高次的投入顺序进行，切除时从高次往低次按高次、5次顺序依次切除，切除时无间隔要求。

单台电容器至母线或熔断器的连接线采用软导线，其长期允许电流不小于单台电容器额定电流的1.5倍；电容器套管相互之间和电容器套管至母线或熔断器的连接线，有一定的松弛度；装置的所有连接导体，均能满足动稳定和热稳定的要求；主回路中的电器设备，连接线及机械结构在耐受短路电流和电容器内部极间短路放电电流的作用而不产生热的和机械的损伤及明显变形；装置中各配套设备除符合各自的质量标准外，还满足GB50227-95《并联电容器装置设计规范》的要求；装置的金属外露表面有可靠的防腐蚀层；关柜电缆进线方式为电缆下进线。柜内的二次接线端子排全部采用阻燃材料。

整套装置还具有以下安全运行措施：过电压保护、失电压保护、过电流保护、电流速断保护、低电压保护、氧化锌避雷器抑制过电压保护、放电线圈放电保护；系统不产生无线电(射频)电磁干扰。

运行方式：手动或全自动，连续工作；由于滤波补偿装置整体对10KV固定调谐，滤波补偿装置将根据系统无功功率的变化进行滤波电容组的自动投入或切除,监控具备以下功能：

a.对补偿装置进行程控投切，控制补偿支路的先投后切顺序、投切时间间隔，故障连琐跳闸；

b.记录开关变位、保护动作、电压、电流、有功功率、无功功率等参数；

c.根据系统功率因数自动控制补偿装置的投切路数，也能手动控制滤波器的投切；

d.指示故障类型；

e.自动检测电容器的放电容状况等。

装置功能特点：

a.滤波补偿装置在调节过程中无过电压存在，保证电容器安全，延长使用寿命；

b.采用真空接触器合闸技术，有效降低了电容器合闸涌流对系统及电容器本身的冲击；

c.控制器使用了可靠的电路和容错技术，可以自动发现程序运行错误并瞬间自动复位计算机，彻底解决了“死机”问题；

d.控制器设有RS485，RS232通讯接口，可实现与变电所微机检测系统交换数据，并提供通讯协议及调试。正常运行时能自动执行控制和调节操作，并闭锁遥调命令，也可通过微机监控系统主动解除装置的闭锁遥调命令，实现远方直接控制。

以上说明书中描述的只是本实用新型的具体实施方式，各种举例说明不对本实用新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。

Claims

1.一种谐波滤除装置，其特征在于：包括依次装设第一滤波回路、第二滤波回路、第三滤波回路和第四滤波回路，每相回路由滤波电容与滤波电抗串联，三相由三个单相接成Y型，中性点绝缘；所述第一滤波回路中接入5次滤波器，所述第二滤波回路中接入7次滤波器，所述第三滤波回路中接入11次滤波器，所述第四滤波回路中接入高次滤波器，所述5次滤波器、7次滤波器和11次滤波器均为单调谐滤波器，所述高次滤波器为高通滤波器且滤波次数大于11次。

2.如权利要求1所述的谐波滤除装置，其特征在于：所述高次滤波器滤波次数大于等于23次。

3.如权利要求1所述的谐波滤除装置，其特征在于：所述谐波滤除装置接入10KV电容器出线开关柜。

4.如权利要求1或2所述的谐波滤除装置，其特征在于：所述5次滤波器、7次滤波器、11次滤波器和高次滤波器中均接入有避雷器和手、自动控制器，手、自动控制器通过开关实现手动或自动的投切。

5.如权利要求4所述的谐波滤除装置，其特征在于：所述自动控制器设有RS485、RS232通讯接口，所述通讯接口与终端设备有线连接。