滤波器下的电能质量提高措施分析

冯亚明

（广东光达电气股份有限公司，广东 佛山 528329）

0 引 言

在各级电网中会运用大量的非线性负荷，产生非线性负荷的设备被称之为谐波源。谐波源会产生一种名为谙波的污染，它会影响到整个电气环境，包括电力系统和用户。无论是保证电力系统的安全经济运行还是保证用电设备的正常运行等，都需要对谙波污染进行遏制。为了解决这一问题就需要运用滤波器有效减少谙波污染，从而改善电力系统。

1 滤波器

滤波器是由电容、电感以及电阻组成的滤波电路，可有效滤除电源线汇总特定频率的频点或该频点以外的频率，得到一个特定频率的电源信号或消除一个特定效率后的电源信号。其主要是一种选频装置，选定的频率成分能够通过，从而过滤掉其他的频率成分。

2 滤波器下的电能质量发展情况

早在20世纪70年代初期，有源电力滤波器就有了基本的原理和结构，但因为技术原因，未能使其投入到电力系统中工作。在80年代，因为技术的发展，新型电力器件的出现和研发，使得有源电力滤波器的相关技术得到了发展。随着不断的推进和发展，有源电力滤波器越发成熟，各种相关的使用方法和技术也被提上了日程，在电力系统中得到了有效的应用，这对我国电能输送环节的安全、高效以及可靠提供了一定的保障[1]。

在时代的不断前进和社会的不断发展中，电力电子设备等被广泛地应用于各种场所，这使得人们越发注重电能质量中的各种问题，特别是谐波源电力设备产生出的谙波污染对用户和电力系统的影响。这都引起了电力系统相关人员的重视，使其不断更新技术和方法，对谙波污染进行遏制，从而提高电力的安全输送和电能质量。滤波器下的电能质量如图1所示。

图1 滤波器下的电能质量图

3 电能质量问题

3.1 谐波污染

在电力系统中会运用到非线性负荷，因此会产生谐波，而谐波会对公用电网、电气设备以及通信系统产生不同程度的影响。谐波会导致电网中产生电机的附加损耗，增大机械振动、噪声及过电压，使变压器局部严重过热，缩短相关的电气设备寿命，结缘层老化，影响到电力的使用安全。此外还会放大电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而发生重大的安全事故，造成严重的损失经济，甚至还会影响人身安全。

3.2 电压和无功功率

电压和无功功率是电能质量的重要指标。电压偏移过大时会影响到用电设备的运行特性，进而影响到用电设备的取用功率，对电力系统造成不好的影响。无功功率越大变压器的使用效率就越低，功率因数也越低。此外，功率因素也不可超前，超前会造成电压升高，电气设备绝缘电阻下降，最终造成电网运行发生危险。要想保证电力系统安全、高效运行就需要保证电压系统具有充足的无功功率[2]。

4 有源滤波器在电力系统中的作用

电力系统运行过程中产生了上述所说的问题，既然出现问题，就需要相应的解决办法，从而为电力系统的安全运行提供一个有效的保障。有源电力滤波器则能够有效的解决这些问题，它是一种用于动态抑制谐波，补偿无功的新型电力电子装备，能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。它较之无源LC滤波器有了更大的发展，无源LC滤波器只能被动的吸收固定频率的谐波，但有源电力滤波器则实现了动态跟踪补偿，既可以补偿谐波又可以补偿无功和不平衡。滤波器原理结构如图2所示。

图2 滤波器原理结构图

5 滤波器下的电能质量提高的相关措施

5.1 加大滤波器设备的技术研发

现今更多的电力系统中使用有源电力滤波器，它相比之前的无源LC滤波器有了较大的发展，从而也就督促电力设备研发人员加大研发力度，使其更加优秀，更能适用于电力系统中，提升电能质量。有源电力滤波器控制虽然具有较好的灵活性，但是耐压越高其开关损耗也就越大，频率也会变得较低。人们越来越重视谐波产生的影响，使得有源电力滤波器的使用越发被看重，需求量也不断增加，这就要求有源电力滤波器相关的技术要跟上前进的步伐。

5.2 加大资金投入

好的设备就需要更多的资金支持，有源电力滤波器与无源滤波器相比资金投入量巨大，两者的费用比大概在7:1左右，这就使得一些小的电力公司会选择将无源电力滤波器投入到电力系统中使用。但有源电力滤波器的控制更加灵活，对于谐波抑制的作用也比无源滤波器更好，两者相比较，虽然有源电力滤波器的投入资金大，但收获的成效比无源滤波器更好，从而各个电力公司应加大对有源电力滤波器的投入使用[3]。

无源滤波器在时代的不断前进发展中越发不适用于电力系统，它在滤除谐波时只可滤除某一次或多次谐波，这就造成效率低下。但其因结构简单、成本低、运行可靠性较高及运行费用低等特点仍被广泛的运用于电力系统中的滤除谐波中。有源电力滤波器在无源滤波器的基础上做出了改进，它克服了无源滤波器的谐波抑制和无功补偿方法的缺点，不只是固定的进行补偿，也不再处于一种被动的状态，它实现了动态跟踪补偿，较之无源滤波器的效率高，因此电力公司应加大资金投入引用有源电力滤波器。

5.3 采用新型技术

美国电力研究院现已提出一种定制电力的概念，主要就是将一些电力电子高新技术运用在电力系统中，减少电力运行中出现的谐波、电压不稳及不平衡等问题。依据用户的需要和要求进行电力配置，定制用户所需要的电力，进而提高电力质量和电力的安全运行。对用户进行定制电力供应，减少一些供电事故的发生。通过将大功率电力电子技术和配电自动化技术综合起来，对电能质量敏感的用户提供的电力达到他们所需求的水平，极大地满足了用户的需求，提高了用户的用电满意度。

电能是一个国家发展水平的重要标志之一，其质量严重影响着用户的用电是否安全。定制电力的采用能够有效解决电能的质量问题。在现今广泛运用电能的过程中也发现了较多的电能质量问题，因为一些精密仪器的使用对电能质量提出了较高的要求，若电能质量不达标会使得这些精密仪器受到不同程度的损耗，这就需要对电能进行一个质量把控，从而适应精密仪器的电能使用，也避免出现资源损耗和浪费，减少经济损失。定制电力这一概念的出现能够很好地解决这一问题，通过电力公司对一些高要求电能质量的企业或机构进行定制电力，从而满足这些用户的需求，也避免造成各种资源浪费和经济损失[4]。

5.4 有源电力滤波器的选用

在电力系统中需要对电能的质量进行一定的检测和分析，然后根据检测和分析出的结果不同选择不同效用的有源电力滤波器。在进行谐波测试时是分散测试的，就这需要在选用有源滤波器时留有一定的余地，最好能够采用就地补偿的方式方法。在选取使用的有源滤波器后能够及时对谐波进行调控治理。在投入有源滤波器使用后，还要进行测试，查看谐波被治理后的效果，从而及时作出调整，以减少谐波的谙波污染，提高电能质量，保证电力系统的正常安全运行。

有源电力滤波器的应用场合较多，主要包括配有变频设备等类似负载的场合、配有不稳定负载的场合、办公大楼、商业区以及电气化铁路等，从而在选用有源电力滤波器时要根据场合的不同选取容量适用的有源电力滤波器，从而及时对电力进行调控，使得电力更好的运作[5-7]。

5.5 完善电能质量监测

监测电能质量，能够及时、迅速地获得电能质量相关信息。目前，电力系统中对于电能质量监测的仪器使用也较多，但都作用于对电能的持续性和稳定性进行监管，而现今的电力系统对电能质量的监管提出了新的要求，如可以捕捉快速瞬时干扰的波形和各种谐波之间的数值，具有高效的识别能力等，只有这样才能够及时、快速地发现电力系统中出现的问题，从而进行解决，为用户或者公司输送安全、高效的电力。

为了促进电力系统的高效、安全运作，还需要严格管理电能质量，建立起针对电能管理的体系。严格把控电压和电子设备等，对电力人员和部门，使得他们认真完成每日的电力电能质量检查，制定相关的规章制度进行监管。对于谐波、三相不平衡以及电压闪变等不能及时发现的问题一定要组织电力人员进行定期检查，以避免发生危险事故，此外国家也要建立相应的电力监管部门进行统一管理和监管，从而使得电力运行安全、高效[8-10]。

6 结 论

提高电能质量是为了满足更多行业对于电能的高质量需求，这也是时代发展的需求，只有这样才能促进电力系统的发展。对电能质量的提高，滤波器作出了不小的贡献，当然也需要加大技术研究资金的投入，不断研发滤波器，降低其制作费用，从而使其更快、更全面地投入到电力系统的工作中，减少谐波产生的污染，使得用电运行安全高效。现今，有源电力滤波器的发展日趋成熟，能够满足用户的需求，国内也有许多高校和机构对此积极进行研发并取得了相应的成果，通过这些研究人员的努力，我国的电力系统会更加完善和优质。