无源滤波器的设计.docx

无源滤波器（PWPF）的设计

安装容量的确定

以下的例子为经过现场测量后，确定电谐士安装容量的一种设计思路，提供给各位参考：已知参数：相电压：220V

线电压：380V线电流：1462A

有功功率：600kW无功功率：783kvar功率因数：0.6

5次谐波电流:198A

7次谐波电流:120A

11次谐波电流:80A

电压谐波总畸变率:5.15%

要求:电谐士投运后，电网的谐波分量要低于GB/T14549-1993所规定的谐波电流允许值；供电系统功率因数达到0.9以上；整套装置的电器元件运行温升符合有关技术规范要求。

设计思路:

基波补偿容量

有功功率：600kW功率因数：0.6

将功率因数提高到0.9以上，需要基波补偿容量：

Q=P(tan?－tan?)=600kW(1.333-0.484)=510kvar

C1 1 2

其中,cos?＝0.6；cos?＝0.9；tan?和tan?

为相应的三角函数。

1 2 1 2

考虑谐波电流后安装容量从测量数据可知,

线电流：1462A,5次谐波电流:198A;7次谐波电流:120A;11次谐波电流:80A

5次谐波电流在谐波电流中所占的百分比为:198/(198＋120)×100%＝62.3%

7次谐波电流在谐波电流中所占的百分比为:120/(198＋120)×100%＝37.7%

将上面第1点确定的基波补偿容量510kvar分别分配到5次、7次、11次滤波组，则：

5次滤波组的基波补偿容量为：311kvar

7次滤波组的基波补偿容量为：189kvar

现在计算5次滤波组的安装容量。依据上面的原则，分配给5次滤波组的基波补偿容量为：311kvar，又知5次谐波电流为198A。

311kvar的电容器连入380V的电网后，基波线电流为：

＝ ＝ ＝I Q 311?103 448.07A

＝ ＝ ＝

3?U 3?400

容量和电流、容抗的关系式如下：

Q?I2?X

c

对于基波： Q1?

I2?Xc1 (1)

1

5对于5次谐波：Q ?I2?Xc5 (2)

5

5

其中，Xc1＝5×Xc5

由上面的两个式子相比,可得198A的5次谐波电流注入电容器时的谐波容量Q5：

Q5＝311×1982

／(448.92×5)＝12kvar

所以,在380V下，5次滤波组的安装容量为:Q1＋Q5＝311＋12＝323kvar

考虑到串联电抗器后，电容器的电压会升高，这里选额定电压为480V的电容器。电容的容

量和电压的平方成正比例。如采用串联5.45%的电抗器抑制5次以上的谐波。

Qc??U2/U1

式中：

?2?Q

N

?(1?P)

Q：电容器的安装容量

C

U：电网电压

1

U:电容器的额定电压

2

Q：电容器在400V端输出的无功容量

N

P:电抗器的电抗率

于是可以确定滤波器组的安装容量：

Qc??U2/U1

?2?Q

N

?(1?P)

=(4802/4002)×323×(1-6%)

=437kvar

所以：最后确定5次滤波组的安装容量为437kvar。

依此计算出7次电容器的安装容量为：采用串联2.1%的电抗器抑制7次以上的谐波。

Qc??U2/U1

?2?Q

N

?(1?P)

=(4802/4002)×189×0.979

=266kvar

所以：最后确定7次滤波组的安装容量为266kvar。

所有滤波器组的安装容量确定后，我们可得整套电谐士的安装容量为：

437+266=703kvar

无源滤波器元器件参数设计

1、LC的容量

单调谐滤波器中的电容和电抗主要承受两种频率的激励作用，一个是电网基波频率电压，另一个是调谐频率电流。那么，电容和电抗的容量可表示为：

Qc?U2?

C? n2

SIn?C

S

I

S (3) 式中：U

I2 2

为基波相电压，I

n

为n次谐波电流。但在实际应

Qc?U2?

L???n

LnS ?

L

n

S

用中应增大10%的容量来计算考虑背景谐波的影响。

2、LC的费用

应采用投资费用最小的方法来设计单调谐滤波器。设电容和电感的单位容量投资为P和H

（P和H会根据不同时期市场价格的不同而变动），则单调谐滤波器所需的资金为：Y=PQ+HQ （4）

C L

联系（2）和（3）式，显然y可表达为C的函数。求得y取最小时C的值为：

(P?H)I

(P?