新型智能低压无功补偿装置的研究与设计

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。

变频调速在工业生产中具有十分重要的意义，但是由于变频器在输入回路中产生的高次谐波电流，对供电系统，负载及其他邻近电 气设备产生干扰；尤其是在高精度仪器|仪表、微电子控制系统等应用中，谐波干扰问题尤为突出。本文从变频器工程实际应用出发，从隔离 、滤波和接地三个方面全面阐述了抑制和消除干扰的方法，对提高变频器等工业设备运行的可靠性和安全性提供参考。

谐波问题由来已久，近年来这 一问题因由于两个因素的共同作用变得更加严重。这两个因素是：工业界为提高生产效率和可靠性而广泛使用变频器等电力电子装置，使得 与晶闸管相关设备的使用迅猛增长，并伴随着谐波源的同步增加和放大；电力用户为改善功率因数而大量增加使用电容器组，并联电容器以 谐振的方式加重了谐波的危害。

新型智能低压无功补偿装置的研究与设计

谐波电流和谐波电压将增加变压器铜损和铁损，结果使变压器温度上升，影响绝缘能力，造成容量裕度减小。谐波还能产 生共振及噪声。

计算机和一 些其它电子设备，通常要求总谐波电压畸变率(THD)小于5%，且个别谐波电压畸变率低于3%，较高的畸变量可导致控制设备误动作，进而造成 生产或运行中断，导致较大的经济损失。

高次谐波主要通过传导和感应耦合两种方式对电 源及邻近用电设备产生谐波污染。传导是指高次谐波按着各自的阻抗分流到电源系统和并联的负载，对并联的电气设备产生干扰；感应耦合 是指谐波在传导的过程中，与此电源线平行敷设的导线又会产生电磁耦合，形成感应干扰。

（1）、在变频器交流输入侧安装交流电抗器，增大整流阻抗使整流重叠角增大，减小高次谐波电流。（2）、使所有的信号线很好 地绝缘，使其不可能漏电，这样，防止由于接触引入干扰。（3）、将不同种类的信号线隔离铺设（在不同一电缆槽中，划用隔板隔开），可 根据信号不同类型将其按抗噪声干扰的能力分成几等，单独走电缆或电缆槽。

当系统上存在谐波时，使用调谐滤波电容器组，是功率因数补偿的最佳方法之一。 由电容器和电抗器串联组成的非调谐滤波电容器 组，可以在基波频率段补偿无功功率，同时解调谐振电路的自谐振频率。

调谐滤波电容器组，由数段电容器及调谐电抗器组合而成 ，每段形成串联共振回路，使共振频率低于最低之谐波频率。对含有5次以上谐波的系统，使用带6%电抗器的调谐式电容器组；对含有3次以 上谐波的系统，使用带14%电抗器的调谐式电容器组。在基本波频率(50Hz)下，调谐滤波电容器组呈现电容性，以提供无功功率；而在谐波频 率下，则呈现电感性，故与网络不会形成并联共振回路，亦即不会造成谐波放大。因此，调谐滤波电容器组，可安全补偿无功功率，亦可消 除低次谐波电流约30%。

当系统对抗干扰能力要求较高、或系统中谐波含量较复杂时，为减少变频器高次谐波的污染，可在电源输入端并联有源滤 波器。有源滤波器能有效虑除电网中2～50次谐波，反应时间小于1毫秒，是目前最有效的一种滤波技术。

新型智能低压无功补偿装置的研究与设计

2.类别温度范围。电容器设计所确定的 能连续工作的环境温度范围。该范围取决于它相应类别的温度极限值，如上限类别温度、下限类别温度、额定温度（可以连续施加额定电压 的最高环境温度）等。

3.额定电压（UR）。在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器上的最大直 流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。电容器应用在高电压场和时，必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在 空隙而产生的，它除了可以产生损坏设备的寄生信号外，还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下，电晕特别容易发生。对于所有的 电容器，在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不得超过电容器的额定电压。 4.损耗角正切（tgδ）。在规定频率的正弦电压下，电 容器的损耗功率除以电容器的无功功率为损耗角正切。在实际应用中，电容器并不是一个纯电容，其内部还有等效电阻，它的简化等效电路 如附图所示。对于电子设备来说，要求RS愈小愈好，也就是说要求损耗功率小，其与电容的功率的夹角要小。