低壓配電網有源電力濾波器關鍵技術研究

葛仲冬

摘 要：在當前電力電子技術發展和應用的過程中，有源電力濾波器技術是一個越來越受人們關注的熱點問題，該技術從很大程度上切實有效地為電力諧波治理和電能質量改善提供了十分重要的技術手段。有鑒于此，本文著重對有源電力濾波器技術與發展等相關情況，特別是有關我國有源電力濾波器技術的現狀、有源電力濾波器技術的應用背景以及發展方向等相關問題進行分析和論述，希望能夠為相關人士提供有價值的參考。

關鍵詞：有源電力濾波器;低壓配電網;技術研究

1低壓配電網有源電力濾波器的關鍵技術分析

1.1低壓配電網的諧波污染的產生原因

第一，電弧加熱設備。包括點焊機、電弧爐等等，其對電網會造成較大的諧波污染，普遍為18次以下的第次諧波電流污染。

第二，交流整流的直流用電設備。包括電鍍、電解等整流裝置，通過閥電壓的提升引起諧波含量增加。其中，晶閘管相控整流設備產生的諧波污染最為嚴重。

第三，交流整流再逆變的用電設備。包括中頻爐、變頻空調等，其產生諧波污染的原理與交流整流的直流用電設備相同，主要包括高次諧波電流污染以及低次諧波電流污染。

第四，開關電源設備。包括電池充電器、熒光等、電視等，相關設備會在整流時產生諧波，也會在開關管開閉時產生高次諧波傳遞至電網，造成諧波污染。

1.2低壓配電網的諧波污染的治理方式

（1）主動治理

該治理方式主要通過電力設備的主動改造完成，包括提升變流器的相數或是脈沖數、引入多重化技術、使用高功率因數變流器等等。但是，利用主動治理并不能完全消除諧波電流，因此需要重點應用被動治理的方式。

（2）被動治理

該種治理方式主要使用電力濾波器的安裝實現對諧波的治理與消除。其中，安裝有源濾波器的效果較好，是當前常用的一種被動治理方式。對于有源濾波器來說，其功能更為豐富、連接更為方便，且能夠實現動態治理等等，有著較好的應用優勢。同時，有源濾波器不會與電網阻抗發生串并聯諧振，因此諧波治理效果顯著。

1.3低壓配電網有源電力濾波器的使用優勢分析

相比于傳統無源濾波器來說，有源濾波器的安裝是一種更加新穎、復雜且昂貴的諧波處理方案。對于有源濾波器來說，由于其本質上屬于電力電子裝置，因此即便初始條件產生變化，也能夠實現不同功能頻率干擾的同時性消除。有源濾波器可以單獨使用，將其設置與污染較為嚴重的設備，包括靜止不間斷電源的整流器等等，可以有效實現諧波抑制與消除。

有源濾波器的工作原理為：利用對電源諧波的檢測，并注入相同頻率但是相位相反的分量，能夠確保在電源入口處完成諧波含量的降低與諧波消除。基于這一原理能夠了解到，有源濾波器使得可選瞬時諧波補償方案成為現實，明顯降低了電氣損耗。同時，有源濾波器還促使了功率因數的提升，且能夠補償一些不平衡的電流。在當前，有源濾波器得到了廣泛的使用，在一些大功率的場合，可以將多個單元并聯使用，此時容量能夠達到數百千伏安。除此之外，有源濾波器還能夠改善系統的平衡狀況、為電網提供更多種保護，同時，還能夠進行全數字式操作。其還具備較好的可拓展性，有著更好的可持續發展能力。

1.4有源電力濾波器的安裝技術

（1）有源電力濾波器的安裝準備

在安裝有源電力濾波器前，相關人員需要展開一系列檢查與準備工作，確保安裝質量。在這一過程中，需要完成如下項目的檢查：對有源電力濾波器的內外狀況進行檢查，確認是否具有運輸損壞，一旦發現損壞，應立即與供應商聯系調換;對有源電力濾波器的標簽展開檢查，確認其正確性，包括有源電力濾波器的型號、容量、主要參數等等。

在選擇安裝位置的過程中，由于有源電力濾波器普遍在室內安裝，因此需要選擇通風良好、溫度在-15℃-45℃之間、最大相對濕度為95%、海平面50米以下的環境完成其安裝。有源電力濾波器的內部風扇提供強制風冷，所以需要保證有源電力濾波器后部風柵、風孔的暢通。需要注意的是，要結合有源電力濾波器的安裝方式完成環境的確定。例如，若有源電力濾波器的安裝方式為壁掛式安裝，則需要在其機箱的前進風端與后出風端預留至少150毫米的空間，確保風進出的通暢性;若是有源電力濾波器的安裝方式為標準機柜式安裝，則必須要使用前后門均能夠通風的機架機柜。在特定情況下，可以在室內加設排氣扇，避免出現溫度過高的問題。若是安裝環境中的塵埃較多，則應當加設空氣過濾網。

（2）柜體安裝技術

在有源電力濾波器的柜體安裝中，可以使用與低壓盤柜拼柜安裝的方式完成。筆者在實踐中發現，在有源電力濾波器柜體安裝時，需要將其柜體放置于所需補償母線段相關配電柜的最外側，或是使用單獨放置的方式，以此能夠保證有源電力濾波器的正常運行。在安裝中，要使原開關柜提供一路饋線連接源濾波器，若無法提供專用的饋線回路，也可以將該母線段任意一個水平主母線與普通動力電纜連接，此時，需要重點保證原有柜體接線的高度可靠。

同時，要確保有源電力濾波器的所有外殼均牢固安置于基座之上，并有著高可靠性的接地。在有源電力濾波器柜體安裝中，相關人員還要避免其受到震動或沖擊，并保證所有柜體均未倒置。

（3）電氣安裝技術

在電氣安裝中，需要完成配電柜到有源電力濾波器的電源進線電纜、柜體和配電柜到有源電力濾波器的CT二次采樣控制電纜的連接。在這一過程中，需要將輸入電源電纜接入有源電力濾波器柜內的進線空氣斷路器，并保證相序關系的合理性。在進行采樣CT信號電纜的連接中，需要保證配電柜CT采樣能夠輸出至有源電力濾波器柜CT采樣接線端子，此時，應當使用屏蔽雙絞電纜。必須保證控制電纜與動力電纜之間的敷設間距與國家相關標準相吻合，并確電源線的耐壓、線徑等滿足設計要求。在電氣安裝的過程中，先關人員需要重點保證有源電力濾波器柜體接地可靠性，確保工作人員的人身安全。

結語

通過上面的分析和介紹，可以很明顯的看出，有針對性的對于有源電力濾波器技術與發展等相關內容進行綜述，是十分重要而且必要的。隨著大功率開關器件得到日益廣泛的應用和發展，電力系統諧波抑制及無功補償有關方面的課題，需要盡快改變和完善，有源電力濾波技術從根本上來講是有效處理上述問題的重要手段和方法。

參考文獻

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