第三类称作调谐电抗器或滤波电抗器,既可抑制无功补偿电容器引起的谐波放大,又具有较强的谐波电流分流作用或滤波作用。其特征是电抗器与电容器的串联谐振频率f1略低于欲滤除的主要谐波频率,因此对欲滤除谐波呈现较低阻抗,以产生足够的谐波分流效果。例如用于滤除5次谐波时,电抗率一般取4%-5%,对应f1在250Hz-224Hz之间。
图8为针对5次谐波串联失谐电抗器的电容器组特性,其主要特点为: 1)主要作用是抑制谐波放大与共振,谐波分流作用较小; 2)补偿电容器支路中谐波电流较小; 3)对电容器、电抗器精度要求较低; 4)可采用普通并联补偿电容器。
图9为针对5次谐波串联调谐电抗器的电容器组特性,其主要特点为:1)具有抑制谐波放大共振和谐波分流(滤波)双重作用;2)补偿电容器支路中谐波电流较大;3)对电容器、电抗器精度要求较高;4)需采用交流滤波电容器。
调谐电容器支路已构成最简单的无源电力滤波器。
1.4 串联电抗器的设计选用
当负荷谐波含量很低(母线电压谐波含量不大于1%)时可不用串联电抗器或仅采用1%以下抗涌流串联电抗器;
当母线电压谐波含量小于5%,且无谐波电流抑制、滤波需求时,可采用串联失谐电抗器。3次谐波电压含量低于0.5%时可采用6%或7%电抗器;3次谐波电压含量高于0.5%时应采用13%以上电抗器。
当负载谐波较重或有滤波需求时,应采用调谐电抗器、无源滤波器或有源滤波器。当采用调谐电抗器时,电容器亦应采用滤波电容器。
采用调谐电抗器或无源滤波器时,通常需要较为复杂的测试与设计,方可取得良好效果,并需要进行安全运行校验,以保证设备安全运行。
且串联电抗器后,电容器工作电压和无功输出均增加,增加量等于串联电抗器比重。
2. 无源电力滤波器
2.1无源电力滤波器的基本构造与工作原理
图10和图11分别为无源电力滤波器的主回路原理图及其谐波等效电路。由滤波电容器和电抗器串联构成一个或多个串联谐振滤波支路,分别谐振于需滤除的主要谐波频率,各滤波支路均与谐波负载并联,对负载谐波电流构成分流支路。
假定负载谐波电流和网侧谐波电流分别为Ilh和Ish,电网谐波电压为Ush,电网谐波等效阻抗和滤波器谐波阻抗分别为Zsh和Zfh,由无源电力滤波器的谐波等效电路可得描述其滤波特性的方程:
在对谐波频率串联谐振状态下,滤波支路对谐波电流呈现很低的阻抗,通常显著低于电网对谐波的等效阻抗,因此大部分谐波电流将被滤波器分流而不再流入电网,使Ish显著小于Ilh,从而得到良好的滤波效果。电网中的谐波电压也会在无源滤波器中产生谐波电流,需在滤波器设计时将此部分电流控制在较低水平。