摘要：电力系统中很多地方都能产生谐波现象，这种现象遍布于我们的生活之中，轧机配电系统谐波的特点，同时直流轧机由于采用的电气传动为晶闸管整流技术，根据整流脉数可以分为6脉整流、12脉甚至24脉，在工作时除了功率因数较低外，同时也产生高次谐波。基于此，本文就滤波装置在轧机供电系统中的应用价值以及选择等进行了研究。
关键词：滤波装置；轧机供电系统；应用
一、谐波的危害
近年以来，因谐波引起的各种故障、事故的不断发生，谐波危害的严重性这才引起了人们高度的重视，谐波对用户的危害主要表现在以下几个方面：
1、谐波使用户电网中的设备产生附加谐波损耗，增加电网线路损耗。在三相四线制系统中，零线会由于流过大量三次及其被数次谐波电流，造成零线过热，加速线缆老化，严重时会造成火灾；如果用户电网有补偿电容，滤波容易使电网与补偿电容器之间发生谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造成过电流，引起电容器和与之相连设备的损坏；谐波会引起一些敏感的自动化设备误动作，还会导致电气测量仪表计量不准确；谐波会引起电力系统继电保护误启动、误动作跳闸，拒动和损坏，引起事故发生；随着谐波电压的增高，容器的损耗系数增大、附加损耗增加，会加速电容器的老化，缩短了电容器的寿命，容易发生故障。
2、当电容器的电容与电网的感抗组成的谐振回路的谐振频率接近或等于某次谐波分量的频率时，就会产生谐波电流放大，使得电容器因过热、过电压等而不能正常运行。
二、轧机供电系统中滤波装置的选择
滤波器的主要作用是向输出端传入输入信号中的有用频率滤去无用频率。如今比较常用的滤波器主要分为无源滤波器及有源滤波器这两种装置，其总结如下：
1、无源滤波器。无源滤波器，是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，可滤除某一次或多次谐波，最普通易于采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，可抑制主要次谐波（3、5、7）次。
2、有源滤波器。有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。有源滤波器的优点在于可动态滤除各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收，不会产生谐振。可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中，如：电力系统、电解电镀企业、精密电子企业、机场/港口的供电系统等。
有源滤波装置的安装位置：对于单台重要设备谐波源或者比较集中的谐波源，滤波器可就近安装在设备配电箱内。对于谐波源较多，或比较复杂的设备，有源滤波器可在低压配电柜处设置。
三、谐波滤波装置在轧机供电系统中的安装位置
1、省部级以上政府机关、大型银行、大型金融机构、大型计算机中心、省级及以上医技楼等建筑物，应在办公设施、计算机网络电源、医疗设备电源等相关配电干线上靠近骚扰源处安装有源滤波装置。
2、其他较重要的公共建筑，宜在其办公设施、计算机网络电源、等相关配电干线上靠近骚扰源处安装有源滤波装置或无源滤波装置。
3、谐波源较多的商业办公建筑，宜在其办公设施、计算机网络电源、等相关配电干线上靠近骚扰源处安装有源滤波装置或无源滤波装置。
4、一般性建筑物当有大功率谐波干扰源存在且对电源质量要求较高时，应在其所在馈线上靠近骚扰源处安装有源滤波装置或无源滤波装置。
5、无调光装置的照明干线可设置无源三次谐波滤波装置。
6、当非线性负荷容量占配电变压器容量的比例较大，设备的自然功率因数较高时，宜在变压器低压配电母线侧集中装设有源谐波滤波装置。
7、当一个区域内有较分散、容量较小但功率不恒定的非线性负荷时，宜在分配电箱母线上装设有源谐波滤波装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
四、各类型谐波滤波装置的性能及选择原则
对于存在谐波源较多的建筑物供配电系统，应对产生谐波源的电气设备和电子设备所在的线路进行谐波治理，在选择谐波滤波装置的类型时，要综合考虑治理效果和工程投资因素，选择经济合理、安全可靠的治理方案。根据不同类型的谐波滤波装置的特性，归纳出谐波滤波装置类型的选择原则如下：
1、有源谐波滤波器适用于电气系统的自然功率因数较高，或谐波源的谐波频谱较宽，或谐波电流含量高且负荷快速变化的用电场所，例如配电系统中安装有大量变频设备（大功率整流设备、变频调速器、核磁共振等）时；另外电气系统对供电质量要求高，谐波治理宜采用有源谐波滤波器。
2、无源滤波器适用于电气系统的自然功率因数较低应用在谐波源单一、以低次谐波为主、滤波容量较大对电能质量要求不高的场合。
3、混合滤波补偿装置适用于自然功率因数较低，谐波电流含量大，频谱特征相对简单，负荷稳定，兼顾无功补偿与谐波滤除，对滤波效果和功率因数均有较高要求的用电场合由无源滤波器滤掉大部分的谐波电流，有源谐波滤波器提高总体滤波效果，此方式可降低有源谐波滤波器容量，控制谐波治理成本。
五、滤波效果分析
1、对5次以上的谐波电流，滤波效果明显（平均谐波电流消除率可达70-80%以上）。
2、既能治理谐波又能补偿无功，治理后谐波达到国家标准要求。
3、滤波装置投入后用电质量可明显改善，改善电压质量。功率因数可提高到0.90以上，使用户线损降低可提高配电变压器的承载效率，济效益明显。
4、安装谐波治理装置后，有效的降低了谐波电流，增加了变压器的有效容量，可增加相应的带载能力，减少扩容所需的投资。
5、安装谐波治理装置后，可有效的降低变压器的损耗，提高变压器的安全运行系数，保证对谐波敏感的保护装置和器件不发生误动作。起到节能降耗的目的。
6、节电率达10%～30%，谐波滤除率为70%～80%减小集肤效应，热损、铜损、铁损、磁损、噪音大为下降，符合国家对能源节约和降耗的指示和可持续发展的要求。
7、有效抑制谐波电流，35KV侧满足国标GB/T14549-93优化供电质量，避免因谐波造成的交流电波形畸变而造成电网计量具不准而被当地供电部门罚款。
六、滤波装置在轧机供电系统中的应用价值
“波”是一个非常广泛的物理概念，在电子技术领域，“波”被狭义地局限于特指描述各种物理量的取值随时间起伏变化的过程。该过程通过各类传感器的作用，被转换为电压或电流的时间函数，称之为各种物理量的时间波形，或者称之为信号。因为自变量时间‘是连续取值的，所以称之为连续时间信号，又习惯地称之为模拟信号（Analog Signal）。随着数字式电子计算机（一般简称计算机）技术的产生和飞速发展，为了便于计算机对信号进行处理，产生了在抽样定理指导下将连续时间信号变换成离散时间信号的完整的理论和方法。也就是说，可以只用原模拟信号在一系列离散时间坐标点上的样本值表达原始信号而不丢失任何信息，波、波形、信号这些概念既然表达的是客观世界中各种物理量的变化，自然就是现代社会赖以生存的各种信息的载体。信息需要传播，靠的就是波形信号的传递。信号在它的产生、转换、传输的每一个环节都可能由于环境和干扰的存在而畸变，甚至是在相当多的情况下，这种畸变还很严重，以至于信号及其所携带的信息被深深地埋在噪声当中了。
结论：
综上所述，轧机增加滤波补偿装置具有很高收益，既改善了轧机供电系统原有设备的运行状况，提高了稳定性和安全性，同时提高了生产效率，每月减少了很大数额的调整电费支出，还存在一定的社会效益，投资回报很高，值得推广使用。
参考文献：
[1]吴景营.滤波补偿装置在轧机供电系统中的应用价值[J].电子技术与软件工程，2015（9）
[2]单丽丽.电机设备谐波影响与滤波装置的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2016，36（9）
[3]翟羽，赵景波，王响，等.有源电力滤波器应用技术研究[J].工业控制计算机，2017，30（3）
论文作者:王直谷
论文发表刊物:《电力设备》2018年第35期
论文发表时间:2019/5/27
标签：谐波论文; 装置论文; 滤波器论文; 无源论文; 轧机论文; 电流论文; 功率因数论文; 《电力设备》2018年第35期论文;