[发明专利]一种用于治理电力系统谐波的滤波装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网供电质量治理装置，具体涉及一种用于治理电力系统谐波的滤波装置。

背景技术

对于自然环境的污染问题早已引起世界各国的重视并且都制定了相应的环境保护法，对各种污染排放的容许量加以限制并进行监测和管理。然而，在电力系统中各种谐波源产生的谐波也对电力系统环境造成污染，影响到整个电力系统的电气环境，包括电力系统本身和广大用户，而且其污染影响的范围大、距离远，可能比一个工厂对大气环境的污染距离还要远、范围还要大。

电力系统波形畸变并不是一个新的问题，早在1920~1930年间，德国就已提出静态整流器产生的波形畸变问题，到50~60年代由于高压直流输电技术的发展，对换流器谐波问题的研究有大量文章发表。近年来更由于大容量电力整流、换流设备以及电子设备在各工业部门和电力系统及其自动控制中的广泛应用，世界各国都对谐波问题给予十分重视和关心，定期召开有关谐波问题的学术讨论会，国际电工委员会（IEC）和国际大电网会议都相继组成了专门的工作组，已经并正在制定包括供电系统、各项电力和用电设备以及家用电器在内的谐波标准，并已将谐波干扰问题列入电磁兼容范围之内。

目前很多国家都相继制定并颁布了限制电力系统谐波的标准，或者由有关权威机构制定限制谐波的规定或导则，以便采取措施把电网中的谐波控制在允许的范围以内，保证电网安全运行和用户的各种用电器具正常工作。

我国的国家技术监督局批准颁发了国家标准GB/T14595-93《电能质量 公用电网谐波》，以促使电力部门和电力用户共同采取措施，象保护自然环境一样防治谐波干扰，把电网的谐波水平控制在谐波国标允许的范围内，提高供电质量，维护电网安全运行，保障接入电网的各种用电设备正常工作，以获得良好的社会经济效益，已成为本领域技术人员有待解决和完善的技术问题。

为了保证谐波源用户注入系统的谐波电流满足国标的考核要求，就必须对谐波进行治理，目前就电网系统中谐波电流的产生原因以及对各类设备的危害有关技术文献已进行详细的分析，并提出了一些解决系统中谐波污染问题的技术方案。目前国外在谐波治理方面要早与我国，但由于国外厂家在设计时有时会因为对我国电力系统了解不够，造成谐波放大现象，同时进口设备的价格居高不下，对于国内广大的中小型企业来说很难承受。因此，需要本领域技术人员设计出适合中国电网运行状态的谐波治理装置。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种能够用于治理电力系统谐波的滤波装置，同时该装置还能达到节能降耗的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种用于治理电力系统谐波的滤波装置，其特征在于，所述装置包括无源滤波器和有源滤波器，所述无源滤波器包括相互并联的5次谐波滤波支路、7次谐波滤波支路、11次谐波滤波支路，所述各次谐波滤波支路均由断路器、电流互感器、熔断器、电抗器、电容器和双向可控硅依次串接；所述有源滤波器包括串接在电网变压器低压侧的第一电阻，并联在第一电阻另一侧的第二电阻，第二电阻的另一端与绝缘栅极双极型晶体管的基极连接，在绝缘栅极双极型晶体管的集电极与发射极之间并联有电容器；所述无源滤波器各次谐波滤波支路及有源滤波器的输入端均并联于变压器的低压侧，其输出端与负载联接，所述变压器的高压侧与电网连接。

为了能够针对不同次数的谐波进行有效治理，其中优选的技术方案是，在所述各次谐波滤波支路中电抗器的阻抗与电容器的容抗匹配后的谐振频率与各滤波支路的谐振频率相同

为了能够滤除掉大部分谐波的基础上，又能使设备投入最少，进一步优选的技术方案是，所述相互并联的5次谐波滤波支路为3路，所述相互并联连接的7次谐波滤波支路为2路，所述相互并联连接的11次谐波滤波支路为2路。

为了便于对滤波装置进行有效的控制，进一步优选的技术方案还有，所述双向可控硅通过控制器输出的控制信号进行投切，该信号为直流电压信号。

为了能够满足不同用电负载的滤波需求，进一步优选的技术方案还有，所述各次谐波滤波支路的容量计算公式为：

滤波支路的容抗：        Xc =U_N²/n/Q;

滤波支路的感抗：        Xl= Xc/h²;

 滤波支路的实际阻抗：    X= Xc – Xl;

 滤波支路的基波电流：    I=U_N/X;

滤波支路的额定电流：    Ie=n*Q/ U_N;