電力諧波治理的方法

目前常用的電力諧波治理的方法無外乎有三種，KYLB無源濾波裝置、KYAPF有源濾波裝置、KYLB動態無功補償裝置。下麵就談談這三種方法的優缺點以及市場前景及其經濟效益的分析。

1. KYLB無源濾波裝置

KYLB無源濾波裝置的主要是用電抗器與電容器構成，KYLB無源濾波裝置的成本較低，經濟，簡便，因此獲得廣泛應用。KYLB無源濾波裝置可以分為並聯濾波器與串聯濾波器。

1.1無源並聯濾波器

現有的諧波濾除裝置大都使用無源並聯濾波器，對每一種頻率的諧波需要使用一組濾波器，通常需要使用多組濾波器用以濾除不同頻率的諧波。多組濾波器的使用造成結構複雜，成本增高，並且由於通常的係統中含有無限多種頻率的諧波成分，因此無法將諧波全部濾除。不僅如此，由於並聯濾波器對諧波的阻抗很低，通常會使諧波源產生更大的諧波電流，諧振在不同頻率的濾波器還會互相乾擾，例如7次諧波濾波器就可能會放大5次諧波。因此，如果有人將並聯濾波器安裝前後的諧波情況做過對比，就會發現：雖然濾波器安裝以後影響係統的諧波電流減小，但是各濾波器中以及進入係統的諧波電流之和遠遠超過未安裝濾波器之前，諧波源產生的諧波電流也超過未安裝濾波器之前。

從廣義的角度來講，頻率不等於工頻頻率的成分統統都是諧波。因此，工頻是單一頻率，而諧波有無限多種頻率，可見諧波具有無限的複雜性，使用並聯濾波器的方法顯然無法對付無限頻率成分的諧波。

1.2無源串聯濾波器

由電感與電容串聯構成的LC串聯濾波器，具有一個阻抗很低的串聯諧振點，如果我們構造一個串聯諧振點為工頻頻率的串聯濾波器，並將其串聯在線路中，就可以濾掉所有的諧波。這就是本文介紹的串聯濾波器，串聯濾波器由電感和電容串聯而成，並且串聯連接在電源與負荷之間，因此串聯濾波器的“串聯”二字具有雙重意思：一個意思表示電感與電容串聯，另一個意思表示串聯在電路中使用。

在三相電路中均接入串聯濾波器，由於串聯帶通濾波器對基波電流的阻抗很小，而對諧波電流的阻抗很大，於是隻用一組濾波器就可以濾除所有頻率的諧波。

串聯濾波器對於諧振點頻率的電流具有極低的阻抗，對於偏離諧振點頻率的電流，則阻抗增大，偏離的越多，阻抗越大。對於比諧振點頻率高的電流成分，電感的阻抗為主，對於比諧振點頻率低的電流成分，電容的阻抗為主。由於諧波成分通常比基波頻率高，因此濾除諧波的工作主要由電感完成，電容的作用是抵消電感對工頻基波的阻抗。

由於濾除諧波的作用主要由電感完成，因此電感量越大濾除諧波的效果越好。但是電感量越大則價格越高，損耗越大，因此從成本及損耗上去考慮問題則希望電感量越小越好。當電感的基波感抗小於負荷等效基波阻抗的50％時，不能實現良好的濾波效果（負荷等效基波阻抗就是負荷相電壓有效值與相電流有效值的比值）。因此電感的基波感抗必須大於負荷等效基波阻抗的50％。

對於電容器的選擇與電感的選擇情況不同，電感的匝數可以隨意設計，而電容器的耐壓隻有固定的若乾等級，不能隨意設計。比如在低壓配電係統中，就隻有耐壓230V與400V的電力電容器可供選擇。由於電容器串聯在電路中，電容器中的電流即為負荷電流，當電容器的實際工作電壓等於其額定電壓時，電容器中流過的電流等於電容器的額定電流，電容器得到充分的利用，因此，當電容器的實際工作電壓等於其額定電壓時，電容器的成本*低。

實際的串聯濾波器成本主要由電感與電容器的成本構成。串聯諧振的電感與電容對基波的阻抗相等並且電流相同，因此電感與電容的基波工作電壓相同。前麵已經說明，當電容器的實際工作電壓等於其額定電壓時，電容器的成本*低，因此電感的實際工作電壓應該等於電容器的額定電壓。電容器的額定電壓等級大都與電網電壓相當，如果電感的實際工作電壓等於電容器的額定電壓，相當於電感阻抗與負荷阻抗相當，可以取得*好的性能價格比。在這個基礎上，如果提高電感的感抗，雖然濾波效果可以提高但提高不多，電感的成本增加，電容器需要串聯，成本急劇增加，性能價格比下降，因此電感的基波感抗大於負荷等效基波阻抗的200％冇有實際意義，如果降低電感的感抗，則濾波效果下降，電感的成本降低，電容器的容量增加因此成本增加，性能價格比也下降。為了獲得足夠的可靠性，電感與電容器的實際工作電壓應略低於電容器的額定電壓。

當諧波電流由外網竄入而影響內網負荷設備的正常運行時，在電源與負荷設備之間接入串聯濾波器就可以阻擋諧波保證負荷設備的正常運行。

當諧波由內網設備產生而影響係統時，產生諧波的設備即為諧波源，在諧波源與電源之間接入串聯濾波器就可以使諧波源產生的諧波電流大幅度減小。這裡需要注意：串聯濾波器使諧波源自身產生的諧波電流減小，相當於使汙染源產生的汙染減小，是治本的手段。而並聯濾波器並不能減小諧波源產生的諧波，而是為諧波電流提供一個低阻抗的通道，避免諧波電流汙染係統，相當於先汙染再治理的方式，是治標的手段。不僅如此，由於並聯濾波器對諧波的阻抗很低，通常會使諧波源產生更大的諧波電流。

當串聯濾波器連接在電源與諧波源之間時，諧波源的輸入電壓波形會發生嚴重畸變，正時這種電壓波形的畸變使得諧波源的電流接近正弦波。這種輸入電壓波形畸變可能會影響諧波源控製電路的正常運行，如果出現控製電路不能正常運行的情況，應該將控製電路的電源改接至串聯濾波器的前端。

2．KYAPF有源濾波裝置

KYAPF有源濾波裝置是在KYLB無源濾波裝置的基礎上發展起來的。

2．1 KYAPF有源濾波裝置的優點

KYAPF有源濾波裝置能做到適時補償，且不增加電網的容性元件，濾波效果好，在其額定的無功功率範圍內，濾波效果是****的。

2．2、KYAPF有源濾波裝置的缺點

KYAPF有源濾波裝置由於受到電力電子元件耐壓，額定電流的發展限製，瞬間電流有時極大，KYAPF有源濾波裝置解決不了瞬間電流稍大電器電子元件就壞問題，且成本極高，其製作也較之KYLB無源濾波裝置複雜得多，成本也就高得多了。對單台的KYAPF有源濾波裝置而言，成本極高，用戶接受不了，一般不願意用KYAPF有源濾波裝置，對於諧波的含量，不必濾得太乾淨，隻要不危害其他用電器也就可以了。

2.3KYAPF有源濾波裝置的原理

KYAPF有源濾波裝置主要是由電力電子元件組成電路，使之產生一個和係統的諧波同頻率、同幅度，但相位相反的諧波電流與係統中的諧波電流抵消。

2.4 KYAPF有源濾波裝置的適用場合

KYAPF有源濾波裝置主要的應用範圍是計算機控製係統的供電係統，尤其是寫字樓的供電係統，工廠的計算機控製供電係統。

3．KYLB動態無功補償裝置

人們對有功功率的理解非常容易，而要深刻認識無功功率卻並不是輕而易舉的。在正弦電路中，無功功率的概念是清楚的，而在含有諧波時，至今尚無獲得公認的無功功率定義。但是，對無功功率這一概念的重要性，對無功補償重要性的認識，卻是一致的。KYLB動態無功補償裝置應包含對基波無功功率補償和對諧波無功功率的補償。

3.1諧波和無功功率的產生

在工業和生活用電負載中，阻感負載占有很大的比例。異步電動機、變壓器、熒光燈等都是典型的阻感負載。異步電動機和變壓器所消耗的無功功率在電力係統所提供的無功功率中占有很高的比例。電力係統中的電抗器和架空線等也消耗一些無功功率。阻感負載必須吸收無功功率才能正常工作，這是由其本身的性質所決定的。

電力電子裝置等非線性裝置也要消耗無功功率，特彆是各種相控裝置。如相控整流器、相控交流功率調整電路和周波變流器，在工作時基波電流滯後於電網電壓，要消耗大量的無功功率。另外，這些裝置也會產生大量的諧波電流，諧波源都是要消耗無功功率的。二極管整流電路的基波�