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諧波濾波器讓現代化工業用電方式發生巨大改變

　電力諧波是現代化工業的主要副產品之一 ，隨著工業現代化程度提高 ，諧波的問題日益嚴重 。這主要是現代化工業的用電方式發生了巨大的變化 。傳統工業的主要電力負荷是電動機和電阻加熱設備 ，這些設備是線性負載 ，不會產生諧波電流 。而現代化工業的主要電力負荷是電流變換器 ，包括變頻器 、中頻爐 、直流電機驅動器等 ，這些負荷都是非線性負載 ，工作時產生嚴重的諧波 。

　　另一方麵 ，大部分配電係統 ，包括變壓器 、開關櫃 、繼電保護器 、無功補償櫃等 ，都是按照線性負荷設計的 。當實際負荷為非線性負荷時 ，對配電係統造成嚴重的危害 ，輕則導致係統過熱 、不穩定 ，重則損壞配電設備 。

　　解決這個問題的最好方法就是在非線性設備的電源輸入端安裝諧波濾波器 ，將非線性負荷轉變為線性負荷 ，諧波導致的各種問題便迎刃而解 。這種安裝在設備的電源輸入端的諧波濾波器就是設備級諧波濾波器 。

　　設備級諧波濾波器的特殊要求

　　設備級諧波濾波器與母線級諧波濾波器有不同的要求 。設備級諧波濾波器與所配的設備一同構成一個完整的係統 ，諧波濾波器的作用是保證這個係統的諧波電流發射滿足特定的標準 ，例如 ，GB17625標準 。因此 ，設備級諧波濾波器要滿足一下四個方麵的要求 ：

　　1) 濾波效果確定 ：濾波器與特定設備組合起來後 ，諧波電流發射必須是確定的 ，與係統的參數無關 ，這樣才能確保設備安裝了濾波器後 ，滿足特定的要求;

　　2) 不吸收上遊諧波電流 ：配裝了濾波器的設備可以應用在任何電網環境中 ，有些電網會有較大的諧波電壓 ，設備級的諧波濾波器不允許吸收來自上遊的諧波電流 ，否則 ，當上遊諧波較大時 ，會導致濾波器過載;

　　3) 不與係統發生不良作用 ：配裝了諧波濾波器的設備可能在任何係統中使用 ，而任何情況下都不允許與係統之間發生不良的相互作用 ，例如與係統發生諧振 ，放大諧波電流 。

　　4) 不會導致超前的功率因數 ：設備配裝了濾波器 ，功率因數要達到0.98以上 ，不允許出現過大的感性無功功率和容性無功功率 。

　　常見的設備級諧波濾波器

　　最簡單的設備級諧波濾波器就是電抗器 ，如圖1所示 。電抗器就是一個電感器件 ，串聯在設備的電源線上 。電抗器的電感量用電抗率表示 ，電抗率是電抗器在流過額定電流時 ，電抗器上的電壓降與額定電壓的比值 。例如 ，對於380V(有效值)供電係統 ，一台額定工作電流100A的電抗器 ，如果它的電抗率為5% ，則表示 ：電抗器上流過100A電流時 ，電壓降為3800.05=19V(有效值) 。

電抗器能夠減小設備的諧波電流發射 ，如圖2所示 ，濾除諧波的效果與電抗器的電抗率有關 ，電抗率越大 ，濾除諧波的效果越好 ，一般電抗器的電抗率不要超過5% ，否則會對變頻器產生不良的影響 。

從圖2可知 ，用電抗器衰減諧波電流雖然簡單 ，但是效果不夠理想 ，通常使用的電抗器為3~5% ，這時總諧波電流畸變率THID不會小於35% 。不能使用過大的電抗器 ，過大的電壓降會導致設備工作異常 。使用電抗器不能滿足任何一個標準對諧波限製的要求 。

　　有源諧波濾波器雖然能夠滿足設備級濾波器的各種要求 ，但是有源濾波器本身十分複雜 ，其可靠性可能低於非線性設備本身 ，價格可能高於非線性設備本身 ，不適合於設備級濾波的目的 。

　　隨著變頻器的迅速普及 ，變頻器的諧波問題日益嚴重 ，這促使很多廠商致力於開發設備級的高性能無源諧波濾波器 ，所謂高性能濾波器是要滿足各類電磁兼容標準和諧波標準的要求 。但是直到最近幾年 ，才開始有產品問世 ，其濾波性能已經可以達到保證THID<5%的水平 ，為變頻器的普及提供了電能質量的保證 。