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          邦世课堂:有源滤波器与无源滤波器区别与应用

          更新时间:2021-08-06 点击数:197


          前言

          关于滤波器想必大家都了解,滤波器根据用途不一样,工作原理的不一样,分为许多种类型,其中就有有源电力滤波器和无源电力滤波器,那它们之间有着什么样的区别呢?下面就为大家分析有源电力滤波器与无源电力滤波器之间的区别。

          工作原理

          有源滤波器工作原理

          有源滤波器是通过向电网中注入与原有谐波电流幅值相等、相位相同、方向相反的电流,使流入电源的总谐波电流为零;无源滤波器是根据电容电阻固有的阻抗特性,对某一特定频率的谐波呈低阻抗,为负载谐波电流提供较低的阻抗通道,与电网抗形成分流关系,使大部分该频率的谐波电流流入滤波器而不流入电网。

           

          无源滤波器工作原理

          无源滤波器由LC等被动元件组成,将其设计为某频率下极低阻抗,对相应频率谐波电流进行分流,其行为模式为提供被动式谐波电流旁路通道;而有源滤波器由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备,检测负载谐波电流并主动提供对应的补偿电流,补偿后的源电流几乎为纯正弦波,其行为模式为主动式电流源输出。

           

          滤波功能效果

          无源滤波器只能滤除固定次数的谐波;但完全可以解决系统中的谐波问题,解决企业用电过程中的实际问题,且可以达到国家电力部门的标准。

          有源滤波器可动态滤除各次谐波。有源滤波器的滤波效果可达95%左右,可动态滤除谐波的同时又能够抑制闪变并补偿无功功率;而无源滤波器的滤波效果在65%左右,只能滤除某一次或多次特定频率谐波。

          频率变化

          无源滤波器谐振点偏移,效果降低;有源滤波器不受影响。

          系统阻抗变化

          无源滤波器受系统阻抗影响严重,存在谐波放大和共振的危险;而有源滤波不受影响。

          载变化

          无源滤波器补偿效果随着角载的变化而变化:有源浦波器不受载变化影响

          负载增加

          无源滤波器可能因为超载而损坏;有源滤波器无损坏之危险,谐波量大于补偿能力时,仅发生补偿效果不足而已。

          设备造价

          无源滤波器较低:有源滤波器太高

          应用场合对出分析

          (1)有源滤波器容量单套不超过100KVA,无源滤波器则无此限制:

          (2)有源滤波器在提供滤波时,不能或很少提供无功功率补偿,因为要占容量;而无源滤波器则同时提供无功功率补偿。

          (3)有源滤波器目前最高适用电网电压不超过450V,而低压无源滤波器最高适用电网电压可达3000V

          (4)无源滤波器由于其价格优势且不受硬件限制,广泛用于电力、油田、钢铁、冶金、煤矿、石化、造船、汽车、电铁、新能源等行业;有源滤波器因无法解决的硬件问题,在大容量场合无法使用适用于电信、医院等用电功率较小且谐波频率较高的单位,优于无源滤波

          有源滤波器的行业应用

          医疗建设类项目

           

          医疗行业各类型的精密医疗设备如CTX光机、核磁共振机等医疗设备、大量的电梯设备、空调、计 算机、UPS以及变频水泵纱统等,不仅谐波增加,而且负荷也呈现出波动的特性。之前医院内一般接固定电容补偿、或者接触器投切的电容器组,但在谐波环境下,这类传统补偿装置越难以适应补偿要求,而且传统的电容补偿装置会放大谐波,滤波补偿装置自身的安全性都受到影响。

          公共建设类项目

           

          近年来,随着电器自动化进程的不断发展,计算机、荧光灯、不间断电源以及变频空调等非线性设备走进各办公楼宇及千家万户,产生了大量的谐波。形式多样的非线性负载产生的谐波电流如果不加抑制直接注入系统,会电网波形畸变,一方面导致变压器发热,增加电网网损,造成火灾隐患,影响电网安全运行;另一方面,污染周围的电气环境,干扰其他的敏感设备正常运行。

           

          石油化工类项目

           

          由于生产的需要,石化行业中存在着大量泵类负载,并且不少泵类负载都配有变频器。变频器的大量应用使得石化行业配电系统中的谐波含量大大增加。目前绝大部分变频器的整流环节都是应用6脉冲整流将交流电转化为直流电,因此所产生的谐波以5次、7次、11次谐波为主。研究表明,谐波电流会使变压器而产生附加损耗,从而引起过热,使绝缘介质老化加速,导致绝缘损坏。谐波的存在会使视在功率增加,对变压器的使用效率产生重大的负面影响。同时,谐波对电力系统中的电容器、断路器、继电保护设备都有直接的负面影响。对于很多测量仪表,并不能测量出真实的均方根值而是测量出平均值,在谐波严重时,这样的读数会有较大的偏差,从而造成计量偏差。

          轨道交通类项目


           

          轨道交通谐波主要来源于车辆牵引供电的整流、逆变装置,其次是直流电源成套装置、照明、电梯、显示屏、空调、排水等装置,主要以571113次谐波为主,也含有部分3次谐波。谐波消耗系统中的无功储备,增加线路损耗,影响继电保护、自动控制装置的可靠运行,使用电设备的运行安全性下降,对通信、信号产生电磁干扰。谐波还会对线路中的其他无功补偿装置造成破坏性影响,同时无功补偿装置亦会放大谐波,形成恶性循环。轨道交通尤其是地铁供电系统对供电可靠性要求非常严格,谐波是威胁其供电可靠性的主要诱因。

           IT/通信/银行类项目

           

          随着IT、通信/银行业发展,为适应大规模数据中心机房的运行需要,IT、通信/银行配电系统中的UPS等谐波负载的使用容量在大幅上升。IT、通信/银行低压配电系统主要的谐波源设备为UPS、开关电源、变频空调等。不同厂家的设备产生谐波电流含量有较大的差异,但普遍都偏高,电流总谐波畸变率THDi甚至超过了50%(一般在30%以上)其中5次、7次、11次谐波电流最严重,有时也含有较多3次谐波。


          近年来,在工业革命热潮下,工业控制系统在航海、制造业、电力、交通、研究等行业均产生较大的影响此发展运行过程后非线性设备产生了大量的谐波。形式多样的非线性负载产生的谐波电流如果不加抑制直接注入系统,会电网波形畸变,一方面导致变压器发热,增加电网网损,造成火灾隐患,影响电网安全运行;另一方面,污染周围的电气环境,干扰其他的敏感设备正常运行。


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