电力系统发生短路时,会产生非常大的短路电流。为了保障电气设备的动稳定性和热稳定性,常在出线断路器处串联电抗器,以增大短路阻抗,达到限制短路电流的目的。由于采用了电抗器,在发生短路时,电抗器上的电压降较大,也起到了维持母线电压的作用,使母线上的电压波动较小,保证了非故障线路上的电气设备运行的稳定性。

随着我国工矿企业大功率非线性负荷的日益增加,电网的无功冲击和谐波污染呈不断上升的趋势,煤矿电力系统对无功功率的需求日益增大。无功平衡对提高电力系统的经济效益和改善供电质量非常重要,同时要求其能够动态调节,在负荷高峰时能提供较多的容性无功,以满足工矿企业的无功需求,稳定系统电压;另一方面又要能提供感性无功,以平衡轻载时大量电缆的充电功率,保证系统电压不致过高。电容器与电抗器串联组成的LC串联电路,具有抑制一定频率谐波的功能,通常低压串联电抗器用来抑制3、4、5次谐波。

移相电抗器的作用是用来削弱半导体变流装置和非线性负载产生的谐波电流和电压对供电系统的影响,是变流器供电系统抑制谐波的新方法。因为三相对称供电系统中一般以5、7、11和13次谐波含量较大且对系统影响较为严重,故移相电抗器针对削弱这几次谐波来设计。

有源电力滤波器的研究现状

②智能建筑中线缆密布,系统设备繁多,微电子装备复杂,且防护能力弱,高次谐波将会使智能化系统设备产生误码、错码、误动作,使信号系统受到污染、产生噪声,甚至连通话质量都不能保证。随着低电压信号在IT设备中使用的增加,比特错误率也随之提高,甚至可以高到使整个网络瘫痪。

④配电回路的谐波电流含量高会使断路器遮断能力降低。这是因为畸变电流过零点时,电弧电流随时间的变化要比工频正弦电流大,电弧电压的恢复要迅速得多,使电弧容易重燃,导致误跳闸或在该跳闸的时候根本不跳。剩余电流可能会达到使剩余电流保护装置动作的设定值。事实表明,空气电磁断路器不能遮断其分断能力范围内波形畸变率超过50%的故障电流,而且还会导致断路器损坏。

b.3次谐波含量较大,已经超过或接近国标限值,选择12%或12%与4.5~6(%)的串联电抗器混合装设。

无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来,组成LC串联回路,并联于系统中,LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上,例如5次、7次、11次谐振点上,达到滤除这3次谐波的目的。其成本低,但滤波效果不太好,如果谐振频率设定得不好,会与系统产生谐振。现在,市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种,主要是因为低成本,用户容易接受。虽滤波的效果较差,只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本,市场的需求也就大,一般而言,低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式,高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。由于我国的中小企业大多数是私有的,业主对谐波的危害认识不足,一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波,而有的企业由于谐波的含量太大,常规的无功补偿不能凑效,供电部门对无功的要求又是十分严格的,达不到就要罚款。因此,业主不得不要求滤波。因而,其市场的前景可观,经济效益也就可观了。

有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的,它的滤波效果好,在其额定的无功功率范围内,滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路,使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度,但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压,额定电流的发展限制,成本极高,其制作也较之无源滤波装置复杂得多,成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统,尤其是写字楼的供电系统,工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言,其利润是可观的,但用户一般不愿意用有源滤波,对于谐波的含量,不必滤得太干净,只要不危害其他用电器也就可以

使用寿命久、环境适应力强、高充放电效率、高能量密度,这是超级电容器的四大显著特点,这也使它成为当今世界最值得研究的课题之一。目前,超级电容器的主要研究国为中、日、韩、法、德、加、美。从制造规模和技术水平来看,亚洲暂时领先。

要达到上述目标需要厂商对超级电容器市场有一个逐年上升的投资力度,主要用于在设备的研发和生产两方面。与此同时,政府扩大资金和技术支持也将起到至关重要的作用。

有源电力滤波器的研究现状

变频器的主电路一般为交-直-交组成,外部输入380V/50Hz的工频电源经三相桥式不可控整流成直流电压信号,经滤波电容滤波及大功率晶体管开关元件逆变为频率可变的交流信号。

输出侧产生谐波机理:在逆变输出回路中,输出电压和电流均有谐波。对于PWM控制的变频器,只要是电压型变频器,不管是何种PWM控制,其输出电压波形为矩形波。其中谐波频率的高低是与变频器调制频率有关,调制频率低(如1~2KHz),人耳听得见高次谐波频率产生的电磁噪声(尖叫声)。若调制频率高(如IGBT变频器可达20KHz),人耳听不见,但高频信号是客观存在。从电压方波及电流正弦锯齿波,用傅立叶级数不难分析出各次谐波的含量。所以,输出回路电流信号也可分解为只含正弦波的基波和其它各次谐波,而高次谐波电流对负载直接干扰。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射,干扰邻近电气设备。