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有源电力滤波器的研制和推广 关键词：有源滤波器、无源滤波器、基波、谐波、基波无功、谐波无功、谐波抑制 天津市津开电气有限公司：孙泽林、高屹、王缤、李相国、崔永鹏 一．概述 谐波抑制和无功功率补偿是涉及电力电子、电力系统、电气自动化技术、理论电工等 领域的重大课题。由于电力电子装置的应用日益广泛，谐波和无功问题引起人们越来越多 的关注。同时，也正是由于电力电子技术的飞速发展，在谐波抑制和无功补偿方面也取得 了突破性的进展。特别是有源滤波技术及其相关理论的提出和不断完善，为解决谐波抑制 和无功补偿问题提出了崭新的前景。 电力系统的谐波问题早在 20 世纪 20 年代和 30 年代就引起了人们的注意，到 50 年代 和 60 年代，由于高压直流输电技术的发展，大量关于变流器引起电力系统谐波的论文不断 发表。70 年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、 交通及民用领域中的应用急剧增加，电网谐波问题日趋严重，不少国家和国际学术组织都 制定了限制电力系统谐波、用电设备谐波的标准和规定，其中较有影响的是国际电子工程 师协会（IEEE）提出的 IEEE519—1992 和国际电工委员会（IEC）提出的 IEC555-2 理想公用电网所提供的电压应该是频率单一固定的，且幅值恒定。谐波电流和谐波电 压的出现，对公用电网是一种污染，特别是近三.四十年来，随着污染日益严重，谐波的危 害引起了极大的关注。 1.谐波的危害表现在以下几个方面： ①.谐波对电网的影响。电网中广泛使用补偿无功的电容器，在一定的频率下，可能 满足串联或并联谐振条件，当该次谐波足够大时，就会造成危险的过电压或过电流，这往 往导致电气元件及设备的损坏，严重影响电力系统的安全运行。此外，谐波电流在电网中 的流动会在线路上产生有功功率损耗。导线的集肤效应引起的附加线路损耗比较大；严重 的谐波畸变使断路器的开断能力降低，并可能损坏断路器，民用建筑中，由于中性线一般 较细（新标准已加大了 N 线导线截面），当大量的谐波（一般为三次谐波）从中流过时，会 使导线过热，破坏绝缘，进而发生短路，引起火灾。 ②．谐波对旋转电机的影响。谐波对旋转电机的影响主要是引起附加损耗和过热，其 次是产生机械振动、噪声和谐波电压。这些影响将缩短电机的寿命，情况严重时甚至会损 坏电机。 1 ③．谐波对变压器的影响。谐波源的谐波电流流入变压器时，其主要影响是增加了它 的铜损和铁损。随着谐波频率的增高，集肤效应更加严重，铁损也更大，引起变压器的发 热。谐波还会引起变压器的噪声增大。 ④．对继电保护和电力测量的影响。电力系统中的谐波会改变保护继电器的性能，引 起误动作和拒绝动作。当有谐波时，将会产生测量误差。仪表的原理和结构不同，所产生 的误差也不相同，其对测量误差的增大是无法估量的。 ⑤．谐波对通讯系统的干扰。谐波干扰会引起通讯系统的噪声，干扰严重时会引起信 号的丢失，甚至还可能危及设备和人身安全。 2.无功功率对公用电网的影响主要由以下几个方面： ①．无功功率的增加会导致电流增大和视在功率的增加，从而使发电机、变压器、及 其他电气设备容量和导线的容量增大。 ②．无功功率的增加，使视在电流增大，因而使设备及线路的损耗增加。 设线路总电流（此处暂不考虑谐波）I=Ip+jIq，则线路损耗为 △P=I2Rs=（I2p+I2q）Rs=（P2+Q2）Rs/U2 式中，Rs—线路电阻，单位 Ω； P—线路上传送的有功功率，单位 W； Q—线路上传送的无功功率，单位 Var，（Q2/ U2）Rs 这部分损耗就是由无功功 率引起的。 ZS=RS+jXS L △U E i jB △Ux U