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    邦世課堂:有源濾波器與無源濾波器區別與應用

    更新時間:2021-08-06 點擊數:161


    前言

    關于濾波器想必大家都了解,濾波器根據用途不一樣,工作原理的不一樣,分為許多種類型,其中就有有源電力濾波器和無源電力濾波器,那它們之間有著什么樣的區別呢?下面就為大家分析有源電力濾波器與無源電力濾波器之間的區別。

    工作原理

    有源濾波器工作原理

    有源濾波器是通過向電網中注入與原有諧波電流幅值相等、相位相同、方向相反的電流,使流入電源的總諧波電流為零;無源濾波器是根據電容電阻固有的阻抗特性,對某一特定頻率的諧波呈低阻抗,為負載諧波電流提供較低的阻抗通道,與電網抗形成分流關系,使大部分該頻率的諧波電流流入濾波器而不流入電網。

     

    無源濾波器工作原理

    無源濾波器由LC等被動元件組成,將其設計為某頻率下極低阻抗,對相應頻率諧波電流進行分流,其行為模式為提供被動式諧波電流旁路通道;而有源濾波器由電力電子元件和DSP等構成的電能變換設備,檢測負載諧波電流并主動提供對應的補償電流,補償后的源電流幾乎為純正弦波,其行為模式為主動式電流源輸出。

     

    濾波功能效果

    無源濾波器只能濾除固定次數的諧波;但完全可以解決系統中的諧波問題,解決企業用電過程中的實際問題,且可以達到國家電力部門的標準。

    有源濾波器可動態濾除各次諧波。有源濾波器的濾波效果可達95%左右,可動態濾除諧波的同時又能夠抑制閃變并補償無功功率;而無源濾波器的濾波效果在65%左右,只能濾除某一次或多次特定頻率諧波。

    頻率變化

    無源濾波器諧振點偏移,效果降低;有源濾波器不受影響。

    系統阻抗變化

    無源濾波器受系統阻抗影響嚴重,存在諧波放大和共振的危險;而有源濾波不受影響。

    載變化

    無源濾波器補償效果隨著角載的變化而變化:有源浦波器不受載變化影響

    負載增加

    無源濾波器可能因為超載而損壞;有源濾波器無損壞之危險,諧波量大于補償能力時,僅發生補償效果不足而已。

    設備造價

    無源濾波器較低:有源濾波器太高

    應用場合對出分析

    (1)有源濾波器容量單套不超過100KVA,無源濾波器則無此限制:

    (2)有源濾波器在提供濾波時,不能或很少提供無功功率補償,因為要占容量;而無源濾波器則同時提供無功功率補償。

    (3)有源濾波器目前最高適用電網電壓不超過450V,而低壓無源濾波器最高適用電網電壓可達3000V

    (4)無源濾波器由于其價格優勢且不受硬件限制,廣泛用于電力、油田、鋼鐵、冶金、煤礦、石化、造船、汽車、電鐵、新能源等行業;有源濾波器因無法解決的硬件問題,在大容量場合無法使用適用于電信、醫院等用電功率較小且諧波頻率較高的單位,優于無源濾波。

    有源濾波器的行業應用

    醫療建設類項目

     

    醫療行業各類型的精密醫療設備如CT、X光機、核磁共振機等醫療設備、大量的電梯設備、空調、計 算機、UPS以及變頻水泵紗統等,不僅諧波增加,而且負荷也呈現出波動的特性。之前醫院內一般接固定電容補償、或者接觸器投切的電容器組,但在諧波環境下,這類傳統補償裝置越難以適應補償要求,而且傳統的電容補償裝置會放大諧波,濾波補償裝置自身的安全性都受到影響。

    公共建設類項目

     

    近年來,隨著電器自動化進程的不斷發展,計算機、熒光燈、不間斷電源以及變頻空調等非線性設備走進各辦公樓宇及千家萬戶,產生了大量的諧波。形式多樣的非線性負載產生的諧波電流如果不加抑制直接注入系統,會電網波形畸變,一方面導致變壓器發熱,增加電網網損,造成火災隱患,影響電網安全運行;另一方面,污染周圍的電氣環境,干擾其他的敏感設備正常運行。

     

    石油化工類項目

     

    由于生產的需要,石化行業中存在著大量泵類負載,并且不少泵類負載都配有變頻器。變頻器的大量應用使得石化行業配電系統中的諧波含量大大增加。目前絕大部分變頻器的整流環節都是應用6脈沖整流將交流電轉化為直流電,因此所產生的諧波以5次、7次、11次諧波為主。研究表明,諧波電流會使變壓器而產生附加損耗,從而引起過熱,使絕緣介質老化加速,導致絕緣損壞。諧波的存在會使視在功率增加,對變壓器的使用效率產生重大的負面影響。同時,諧波對電力系統中的電容器、斷路器、繼電保護設備都有直接的負面影響。對于很多測量儀表,并不能測量出真實的均方根值而是測量出平均值,在諧波嚴重時,這樣的讀數會有較大的偏差,從而造成計量偏差。

    軌道交通類項目


     

    軌道交通諧波主要來源于車輛牽引供電的整流、逆變裝置,其次是直流電源成套裝置、照明、電梯、顯示屏、空調、排水等裝置,主要以5、7、11、13次諧波為主,也含有部分3次諧波。諧波消耗系統中的無功儲備,增加線路損耗,影響繼電保護、自動控制裝置的可靠運行,使用電設備的運行安全性下降,對通信、信號產生電磁干擾。諧波還會對線路中的其他無功補償裝置造成破壞性影響,同時無功補償裝置亦會放大諧波,形成惡性循環。軌道交通尤其是地鐵供電系統對供電可靠性要求非常嚴格,諧波是威脅其供電可靠性的主要誘因。

     IT/通信/銀行類項目

     

    隨著IT、通信/銀行業發展,為適應大規模數據中心機房的運行需要,IT、通信/銀行配電系統中的UPS等諧波負載的使用容量在大幅上升。IT、通信/銀行低壓配電系統主要的諧波源設備為UPS、開關電源、變頻空調等。不同廠家的設備產生諧波電流含量有較大的差異,但普遍都偏高,電流總諧波畸變率THDi甚至超過了50%(一般在30%以上)其中5次、7次、11次諧波電流最嚴重,有時也含有較多3次諧波。


    近年來,在工業革命熱潮下,工業控制系統在航海、制造業、電力、交通、研究等行業均產生較大的影響此發展運行過程后非線性設備產生了大量的諧波。形式多樣的非線性負載產生的諧波電流如果不加抑制直接注入系統,會電網波形畸變,一方面導致變壓器發熱,增加電網網損,造成火災隱患,影響電網安全運行;另一方面,污染周圍的電氣環境,干擾其他的敏感設備正常運行。


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