消除高次谐波对电网的影响

针对目前一些大工厂高压用户，特别是使用直流电机的轧钢企业，通过可控硅整流设备整流后，由于整流脉冲周期性关断和导通的特性，对于6脉冲整流回路，产生6n±1（n＝1，2……）次高次谐波。这些高次谐波电流流向电网，会严重的影响电网的质量。如果我们合理的设计选择交流滤波装置，就可以很好地滤掉高次谐波电压，以减少对电力网的影响，提高功率因数，降低谐波损耗。

全偏移滤波器的设计
1　等值频率偏移　
其中：电网频率变化产生的偏移：δf＝Δf／f，Δf－电网频率偏移，f＝50Hz
环境温度变化引起电容器电容量变化产生的偏移：
δc=aΔt/2
a—为电容器温度系数；
的电抗量标么值；
.测量误差δm＝±0．002～±0．005
2　计算C、L及RLn　RCn值
·计算品质因数：，其中ø为电力系统谐波阻抗角，一般φ＝85°。
·电容器承受的基波电压：
XC—电容器的基波容抗；UCN—电容器的额定电压；λ—峰值谐波过电压系数；In—n次谐波电流；Kfn—n次谐波放大系数；n—谐波次数。
·电抗器的电抗为：L＝XL／2πf（6）
3　滤波电容器的校验
Kfn—谐波放大系数，按极限值考虑Kfn＝1
设计实例
深圳地区一座110KV用户变电站，是使用直流电机的轧钢企业，通过可控硅整流设备整流后，主要是5次谐波。其参数如下：
5次谐波电流为I5=54A，10KV母线路容量为
按电网低频减载保护动作值为49．5Hz计算。　
按式（1）求出UC＝6315V
按式（2）求出XC＝110．08Ω
选择7．2kV，100kvar的单台电容器，X′C＝7．22／0．1＝518．4Ω。电容器并联的台数，p＝518．4／110．08＝4．71台，取p＝5台。则XC＝7．22／5×0．1＝103．68Ω，5次谐波阻抗为：X5＝103．68／5＝20．74Ω。
按式(6)求出:
电抗器的谐波电阻为：取qLn＝60，RLn＝X5／qLn＝20．74／60＝0．346Ω。电容器的谐波电阻为：Rcn＝X5tanθ＝20．74×0．0008＝0．017Ω，Rfn＝0．346＋0．017＝0．3626Ω，实际的品质因数为：q＝20．74／0．3626＝57．2，接近要求值。
现场实测
用仪器对该变电站进行实测的结果：接入滤波器前的波型如图5，接入滤波器后的波型如图6所示。而且，该站110kV进线的功率因数由原来的0．4左右提高到0．95以上。

结论
对于使用直流电机的轧钢企业，通过可控硅整流设备整流后产生的高次谐波，其主要为5次谐波。按上述设计的滤波器装置可以很好的滤掉高次谐波。提高功率因数，降低无功损耗。而设计滤波器的关键是选择合理的RLn值。