供电系统谐波治理技术讲座
源电力滤波器设计调试
华北电力学电气工程学院
源LC滤波器根原理结构
LC滤波器应广滤波器
1常两种滤波器：调谐滤波器高通滤波器
2滤波器设计求
1〕注入系统谐波减国标允许水
2〕进行基波功补偿供应负荷需功功率
3单调谐滤波器
图电路求：
调谐频率：
调谐次数：
谐振点：∣z∣＝R
特征阻抗：
品质数：
q设计滤波器重参数典型值q30～60
4高通滤波器
吸收某次数次谐波图
复数阻抗：
截止频率：
结构参数： 般取m05~2 q07 ~ 14
三式设计高通滤波器参数
二滤波器设计容计算公式
1滤波器参数选择原
原：投资母线 THDU 进入系统谐波电流满足功补偿求保证安运行
参数设计选择前必须掌握资料：
1〕系统接线系统设备〔变压器电缆等〕资料
2〕系统负荷性质阻抗特性等
3〕谐波源特性〔谐波次数含量波动性等〕
4〕功补偿求达滤波指标
5〕滤波器设备参数误差载力温度等求
资料滤波器参数选择设计必条件
案例设计问题：没系统终规模谐波资料……
2滤波器结构接线方式选择
组数组单调谐滤波器组成时加组高通滤波器工程接线灵活样推荐采电抗器接电容低压侧星形接线优点：
1〕电容击穿短路电流
2〕设备承受仅相电压
3〕便分相调谐
高通滤波器采二阶减幅型结构〔基波损耗频率特性结构简单〕济原高通滤波器高压
1滤波器参数选择原
原：投资母线 THDU 进入系统谐波电流满足功补偿求保证安运行
参数设计选择前必须掌握资料：
1〕系统接线系统设备〔变压器电缆等〕资料
2〕系统负荷性质阻抗特性等
3〕谐波源特性〔谐波次数含量波动性等〕
4〕功补偿求达滤波指标
5〕滤波器设备参数误差载力温度等求
资料滤波器参数选择设计必条件
案例1段母线滤波器接线〔图纸拷贝〕……
3滤波器设计参数分析处理
参数设计必须应实测值绝谐波计算值根具体情况作似处理：
1〕母线短路容量较换算系统电抗〔包括变压器〕XS较时忽略系统等值电阻RS
2〕系统原谐波水应通实测滤波器参数设计时新老谐波电流源应起考虑
3〕LC制造测量存误差fT变化造成滤波器失谐误差分析参数设计必须考虑问题
4〕参数设计涉技术指标安指标济指标需方案拟确定
4滤波器方案参数分析计算
1〕确定滤波器方案
确定组单调谐滤波器选高通滤波器截止频率什方式满足功补偿求
例：三相全波整流型谐波源设5711次单调谐滤波器高通滤波器截止频率选12次功补偿求沉着量需求衡角度通计算综合确定
2〕滤波器根参数分析
电容器根参数：额定电压UCN额定容量QCN基波容抗XCXC3 U2CN QCN〔里QCN 三相值〕
保证电容器安运行电压应限制定范围
3〕滤波器参数初步计算〔正常条件〕
设h次谐波电压含率HRUh通推导：
中q 滤波器正确品质数保证电容器电压求初步选择参数保证电容器安运行应满足电流容量衡求公式：
4〕滤波器参数初步计算
串联电抗器参数
单调谐滤波器参数初步选择
5〕滤波器参数确定
滤波器终参数需通量屡次频率特性仿真计算结果确定根求指标进行校验
保证安运行选断路器避雷器保护等
动调谐滤波器〔改变电感 L〕提高滤波效果技术济原目前应普遍
5滤波器参数指标校验
1〕电压衡 ：校验支路滤波电容器额定电压
2〕电流衡：校验滤波电容器电流水
IEC145倍
3〕容量衡：QCN QC1〔基波容量〕+ΣQ h (谐波容量)
滤波支路仅考虑I1 Ih 通时似：
6分析计算工作
1〕滤波支路等值频偏〔总失谐度〕计算
2〕滤波支路品质数q值计算
中δs滤波器接点进系统等值阻抗角
3〕滤波器性二次保护等分析计算
滤波器设计技术性强需专门程序参数计算外滤波器谐波阻抗综合阻抗谐波放局部谐振〔串联〕等滤波性进行分析
三案例滤波器设计方法介绍
1案例简介
2谐波数合成
中频炉属交－直－交供电换流脉动数6特征谐波值6K±1次谐波非称触发等原存非特征谐波
福建中试测试：线2线4中频炉馈线谐波电压畸变率全部超标51113谐波电流超标
非电网方式钢厂非满负荷测试测试结果偏8台炉投运超标肯定更
设计问题：没单台电炉谐波测试数没新供电方案负荷时运行测试数需根验现供电方案谐波测试数进行分析获取设计数
电炉变80％负荷率合成母线谐波电流……
3基波功容量计算
母线电炉全部运行功率数09单炉运行功率数应1治理前均功率数取085条件通程序计算段母线三相基波补偿容量：
10KV I段：Q38MVAR
10KV II段：Q265MVAR
605频炉线： Q19MVAR
4考核标准计算滤波器配置选择
根母线短路容量计算段母线电炉运行程中谐波考核标准合成谐波电流水选择配置段母线滤波器
总电压畸变率国标规定限值
级电网谐波电压限值〔〕
电压〔KV〕
THD
奇次
偶次
038
5
40
20
610
4
32
16
3566
3
24
12
110
2
16
00
允许注入电网次谐波电流国标规定限值〔局部〕
短路容量时换算公式：
根短路容量换算案例母线谐波电流允许值
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0100
1000
0260
0200
0130
0200
0085
0150
0064
0068
0051
0093
〔I〕0100
1160
0250
0165
0125
0169
0082
0133
0061
0065
0049
0087
(II)0100
1160
0191
0101
0095
0108
0062
0090
0047
0050
0037
0065
(605)0100
0800
0111
0051
0056
0056
0036
0049
0027
0029
0022
0037
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
0100
1000
0043
0079
0037
0041
0032
0060
0028
0054
0026
0029
〔I〕0100
1160
0041
0075
0036
0039
0031
0058
0027
0052
0025
0028
(II)0100
1160
0032
0057
0027
0030
0023
0044
0021
0040
0019
0021
(605)0100
0800
0018
0033
0016
0018
0014
0026
0012
0023
0011
0012
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
22
23
23
24
25
0100
1000
0023
0045
0045
0021
0041
〔I〕0100
1160
0022
0043
0043
0020
0039
(II)0100
1160
0017
0033
0033
0015
0030
(605)0100
0800
0010
0019
0019
0009
0018
合成案例谐波拟：母线谐波电流均超标装置非时触发存非特征谐波超标现象频谱进行设置滤波器电炉运行方式幅度变化特10KV I段负荷变化较受基波功补偿容量限制参数设计存难度影响滤波效果
综合考虑：母线配置571113次滤波器
5滤波器参数设计〔10KV I段例〕
中频炉谐波连续频谱谐波基波补偿电容器限制滤波器参数设计难满足求十次分析拟确定案例终单相参数：
H5
H7
H11
H13
合计
电容器〔μF〕
2751592
2077733
35
2298421
三相电容器安装容量〔kvar〕
1830
1350
1860
1269
6309
三相基波输出容量〔kvar〕
900
666
1108
726
3400
电抗器〔毫亨〕
1474522
996178
239522
261115
考虑问题：滤波效果电压电流容量否够衡否存谐波放功否补等通参数进行屡次仿真调整拟评估设计效果……
1段母线补偿电容器滤波器时运行仿真例：
仅滤波器投入运行仿真例……
四设备定货施工现场调试
1拟合标准指标产品定货
设计参数选配拟合标准规格电容器考虑电抗器调节范围提出温升耐压损耗等指标
电容器求+误差电抗器±5调电容器质量…
注意滤波电容器干式油侵电容器等问题……
2工程施工需注意问题
LC滤波器属工程结合户现场条件情况设计单位应提供完善工程资料安装施工求滤波器现场安装求工程单位设计施工保证质量做详细安装检查保证连接正确防止相序设备接线错误
案例施工中问题：连接保护……
3现场调试求方法
1〕求：保证系统运行防止系统滤波器谐振造成谐波放投切电压限制效范围保证滤波身安运行会导致电容电感电阻等发生稳态负荷投切时电压电流损坏体设备
中数设计关……
2〕步骤：测量种工况谐波计算系统滤波器频率特性研究否出现谐波放决定滤波器正调偏负调偏计算调整电压电流分析考虑配置保护避雷器投切断路器重燃电压重作编写滤波器投入方案测量考核滤波效果
案例调试中发生问题：……
3〕方法：
幅频特性法：谐振时ZR滤波器电流电阻电压滤波器总电压通观测两电压预估电压拟确定调谐回路谐振
缺点：误差计算误差试验误差观测误差
相频特性法：电阻电压滤波器总电压分送示波器两通道进行相角拟确定滤波器否谐振采轴轴两种方法轴法点重合相反误差轴法通椭圆变成直线确定谐振观察拟容易准确工作量
放电振荡法：程图
放电时测量R电压记录波形
测量周波时间计算谐振频率
缺点：测次需充放
电次程复杂够准确
三种方法中相频特性法拟实频率计实际测量谐振频率改变信号发生器频率测量滤波器阻抗频率特性
实际工程般采5〔负偏〕调谐滤波器
4案例工程运行测试结果〔1段母线〕
投运前：
电压〔V〕
电流〔A〕
功率数
电压总畸变率
电流总畸变率
9800
540
088
101
51
投运：
电压〔V〕
电流〔A〕
功率数
电压总畸变率
电流总畸变率
10200
560
099
15
42
投运次谐波电流95值
五关电弧炉谐波治理简介
1电弧炉负荷特点治理求
1〕三相负荷电流严重称严重时负序达正序50～60熔化期占20需解决衡问题
2〕含23457等次谐波产生谐波电流频谱广含偶次谐波谐波治理求高
3〕电弧炉机运行开路短路载状态功率击引起PCC母线电压变动存电压闪变问题
4〕电炉变压器短网消耗量功 运行功率数非常低增电网损耗降低电压水
容量电弧炉 LC 源滤波器设计求拟高般采C型电力滤波器
2常SVC形式TCR补偿原理
常SVC晶闸控制电抗器〔TCR〕饱电抗器〔SR〕晶闸投切电容器〔TSC〕三种
TCR原理结构相关工程技术问题：
3TCR补偿LC滤波原理区
1〕电弧炉负荷三相衡 功击根原求进行动态分相补偿TCR解决问题必须手段时解决电弧炉负荷产生存问题
TCR动态补偿装置响应时间20ms
2〕LC滤波器治理谐波兼顾补偿系统功目前般应场合具备动态补偿功
电力机车谐波治理采投切方式〔非动态〕
3〕采种类型装置涉负荷性质滤波〔 补偿〕效果行性工程投资等
解决问题类型选择原TCR设计方法略
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供电系统谐波治理技术讲座
源电力滤波器设计调试
华北电力学电气工程学院
源LC滤波器根原理结构
LC滤波器应广滤波器
1常两种滤波器：调谐滤波器高通滤波器
2滤波器设计求
1〕注入系统谐波减国标允许水
2〕进行基波功补偿供应负荷需功功率
3单调谐滤波器
图电路求：
调谐频率：
调谐次数：
谐振点：∣z∣＝R
特征阻抗：
品质数：
q设计滤波器重参数典型值q30～60
4高通滤波器
吸收某次数次谐波图
复数阻抗：
截止频率：
结构参数： 般取m05~2 q07 ~ 14
三式设计高通滤波器参数
二滤波器设计容计算公式
1滤波器参数选择原
原：投资母线 THDU 进入系统谐波电流满足功补偿求保证安运行
参数设计选择前必须掌握资料：
1〕系统接线系统设备〔变压器电缆等〕资料
2〕系统负荷性质阻抗特性等
3〕谐波源特性〔谐波次数含量波动性等〕
4〕功补偿求达滤波指标
5〕滤波器设备参数误差载力温度等求
资料滤波器参数选择设计必条件
案例设计问题：没系统终规模谐波资料……
2滤波器结构接线方式选择
组数组单调谐滤波器组成时加组高通滤波器工程接线灵活样推荐采电抗器接电容低压侧星形接线优点：
1〕电容击穿短路电流
2〕设备承受仅相电压
3〕便分相调谐
高通滤波器采二阶减幅型结构〔基波损耗频率特性结构简单〕济原高通滤波器高压
1滤波器参数选择原
原：投资母线 THDU 进入系统谐波电流满足功补偿求保证安运行
参数设计选择前必须掌握资料：
1〕系统接线系统设备〔变压器电缆等〕资料
2〕系统负荷性质阻抗特性等
3〕谐波源特性〔谐波次数含量波动性等〕
4〕功补偿求达滤波指标
5〕滤波器设备参数误差载力温度等求
资料滤波器参数选择设计必条件
案例1段母线滤波器接线〔图纸拷贝〕……
3滤波器设计参数分析处理
参数设计必须应实测值绝谐波计算值根具体情况作似处理：
1〕母线短路容量较换算系统电抗〔包括变压器〕XS较时忽略系统等值电阻RS
2〕系统原谐波水应通实测滤波器参数设计时新老谐波电流源应起考虑
3〕LC制造测量存误差fT变化造成滤波器失谐误差分析参数设计必须考虑问题
4〕参数设计涉技术指标安指标济指标需方案拟确定
4滤波器方案参数分析计算
1〕确定滤波器方案
确定组单调谐滤波器选高通滤波器截止频率什方式满足功补偿求
例：三相全波整流型谐波源设5711次单调谐滤波器高通滤波器截止频率选12次功补偿求沉着量需求衡角度通计算综合确定
2〕滤波器根参数分析
电容器根参数：额定电压UCN额定容量QCN基波容抗XCXC3 U2CN QCN〔里QCN 三相值〕
保证电容器安运行电压应限制定范围
3〕滤波器参数初步计算〔正常条件〕
设h次谐波电压含率HRUh通推导：
中q 滤波器正确品质数保证电容器电压求初步选择参数保证电容器安运行应满足电流容量衡求公式：
4〕滤波器参数初步计算
串联电抗器参数
单调谐滤波器参数初步选择
5〕滤波器参数确定
滤波器终参数需通量屡次频率特性仿真计算结果确定根求指标进行校验
保证安运行选断路器避雷器保护等
动调谐滤波器〔改变电感 L〕提高滤波效果技术济原目前应普遍
5滤波器参数指标校验
1〕电压衡 ：校验支路滤波电容器额定电压
2〕电流衡：校验滤波电容器电流水
IEC145倍
3〕容量衡：QCN QC1〔基波容量〕+ΣQ h (谐波容量)
滤波支路仅考虑I1 Ih 通时似：
6分析计算工作
1〕滤波支路等值频偏〔总失谐度〕计算
2〕滤波支路品质数q值计算
中δs滤波器接点进系统等值阻抗角
3〕滤波器性二次保护等分析计算
滤波器设计技术性强需专门程序参数计算外滤波器谐波阻抗综合阻抗谐波放局部谐振〔串联〕等滤波性进行分析
三案例滤波器设计方法介绍
1案例简介
2谐波数合成
中频炉属交－直－交供电换流脉动数6特征谐波值6K±1次谐波非称触发等原存非特征谐波
福建中试测试：线2线4中频炉馈线谐波电压畸变率全部超标51113谐波电流超标
非电网方式钢厂非满负荷测试测试结果偏8台炉投运超标肯定更
设计问题：没单台电炉谐波测试数没新供电方案负荷时运行测试数需根验现供电方案谐波测试数进行分析获取设计数
电炉变80％负荷率合成母线谐波电流……
3基波功容量计算
母线电炉全部运行功率数09单炉运行功率数应1治理前均功率数取085条件通程序计算段母线三相基波补偿容量：
10KV I段：Q38MVAR
10KV II段：Q265MVAR
605频炉线： Q19MVAR
4考核标准计算滤波器配置选择
根母线短路容量计算段母线电炉运行程中谐波考核标准合成谐波电流水选择配置段母线滤波器
总电压畸变率国标规定限值
级电网谐波电压限值〔〕
电压〔KV〕
THD
奇次
偶次
038
5
40
20
610
4
32
16
3566
3
24
12
110
2
16
00
允许注入电网次谐波电流国标规定限值〔局部〕
短路容量时换算公式：
根短路容量换算案例母线谐波电流允许值
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0100
1000
0260
0200
0130
0200
0085
0150
0064
0068
0051
0093
〔I〕0100
1160
0250
0165
0125
0169
0082
0133
0061
0065
0049
0087
(II)0100
1160
0191
0101
0095
0108
0062
0090
0047
0050
0037
0065
(605)0100
0800
0111
0051
0056
0056
0036
0049
0027
0029
0022
0037
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
0100
1000
0043
0079
0037
0041
0032
0060
0028
0054
0026
0029
〔I〕0100
1160
0041
0075
0036
0039
0031
0058
0027
0052
0025
0028
(II)0100
1160
0032
0057
0027
0030
0023
0044
0021
0040
0019
0021
(605)0100
0800
0018
0033
0016
0018
0014
0026
0012
0023
0011
0012
标称电压〔KV〕
基准短路容量〔MVA〕
22
23
23
24
25
0100
1000
0023
0045
0045
0021
0041
〔I〕0100
1160
0022
0043
0043
0020
0039
(II)0100
1160
0017
0033
0033
0015
0030
(605)0100
0800
0010
0019
0019
0009
0018
合成案例谐波拟：母线谐波电流均超标装置非时触发存非特征谐波超标现象频谱进行设置滤波器电炉运行方式幅度变化特10KV I段负荷变化较受基波功补偿容量限制参数设计存难度影响滤波效果
综合考虑：母线配置571113次滤波器
5滤波器参数设计〔10KV I段例〕
中频炉谐波连续频谱谐波基波补偿电容器限制滤波器参数设计难满足求十次分析拟确定案例终单相参数：
H5
H7
H11
H13
合计
电容器〔μF〕
2751592
2077733
35
2298421
三相电容器安装容量〔kvar〕
1830
1350
1860
1269
6309
三相基波输出容量〔kvar〕
900
666
1108
726
3400
电抗器〔毫亨〕
1474522
996178
239522
261115
考虑问题：滤波效果电压电流容量否够衡否存谐波放功否补等通参数进行屡次仿真调整拟评估设计效果……
1段母线补偿电容器滤波器时运行仿真例：
仅滤波器投入运行仿真例……
四设备定货施工现场调试
1拟合标准指标产品定货
设计参数选配拟合标准规格电容器考虑电抗器调节范围提出温升耐压损耗等指标
电容器求+误差电抗器±5调电容器质量…
注意滤波电容器干式油侵电容器等问题……
2工程施工需注意问题
LC滤波器属工程结合户现场条件情况设计单位应提供完善工程资料安装施工求滤波器现场安装求工程单位设计施工保证质量做详细安装检查保证连接正确防止相序设备接线错误
案例施工中问题：连接保护……
3现场调试求方法
1〕求：保证系统运行防止系统滤波器谐振造成谐波放投切电压限制效范围保证滤波身安运行会导致电容电感电阻等发生稳态负荷投切时电压电流损坏体设备
中数设计关……
2〕步骤：测量种工况谐波计算系统滤波器频率特性研究否出现谐波放决定滤波器正调偏负调偏计算调整电压电流分析考虑配置保护避雷器投切断路器重燃电压重作编写滤波器投入方案测量考核滤波效果
案例调试中发生问题：……
3〕方法：
幅频特性法：谐振时ZR滤波器电流电阻电压滤波器总电压通观测两电压预估电压拟确定调谐回路谐振
缺点：误差计算误差试验误差观测误差
相频特性法：电阻电压滤波器总电压分送示波器两通道进行相角拟确定滤波器否谐振采轴轴两种方法轴法点重合相反误差轴法通椭圆变成直线确定谐振观察拟容易准确工作量
放电振荡法：程图
放电时测量R电压记录波形
测量周波时间计算谐振频率
缺点：测次需充放
电次程复杂够准确
三种方法中相频特性法拟实频率计实际测量谐振频率改变信号发生器频率测量滤波器阻抗频率特性
实际工程般采5〔负偏〕调谐滤波器
4案例工程运行测试结果〔1段母线〕
投运前：
电压〔V〕
电流〔A〕
功率数
电压总畸变率
电流总畸变率
9800
540
088
101
51
投运：
电压〔V〕
电流〔A〕
功率数
电压总畸变率
电流总畸变率
10200
560
099
15
42
投运次谐波电流95值
五关电弧炉谐波治理简介
1电弧炉负荷特点治理求
1〕三相负荷电流严重称严重时负序达正序50～60熔化期占20需解决衡问题
2〕含23457等次谐波产生谐波电流频谱广含偶次谐波谐波治理求高
3〕电弧炉机运行开路短路载状态功率击引起PCC母线电压变动存电压闪变问题
4〕电炉变压器短网消耗量功 运行功率数非常低增电网损耗降低电压水
容量电弧炉 LC 源滤波器设计求拟高般采C型电力滤波器
2常SVC形式TCR补偿原理
常SVC晶闸控制电抗器〔TCR〕饱电抗器〔SR〕晶闸投切电容器〔TSC〕三种
TCR原理结构相关工程技术问题：
3TCR补偿LC滤波原理区
1〕电弧炉负荷三相衡 功击根原求进行动态分相补偿TCR解决问题必须手段时解决电弧炉负荷产生存问题
TCR动态补偿装置响应时间20ms
2〕LC滤波器治理谐波兼顾补偿系统功目前般应场合具备动态补偿功
电力机车谐波治理采投切方式〔非动态〕
3〕采种类型装置涉负荷性质滤波〔 补偿〕效果行性工程投资等
解决问题类型选择原TCR设计方法略
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