滤波器变压器生产设备(有源滤波器容量选型计算原来这么简单)

Posted 2023-06-01

篇首语：与有肝胆人共事，从无字句处读书。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了滤波器变压器生产设备(有源滤波器容量选型计算原来这么简单)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

滤波器变压器生产设备(有源滤波器容量选型计算原来这么简单)

一、使用滤波器的背景

我国作为基建狂魔，近年来各类工程项目拔地而起，随着各类工程项目中非线性负荷的不断增加，滤波器的使用越来越频繁。在我与多家设计院及现场技改项目的技术交流中发现，对于滤波器容量的计算过程，设计师及企业电气工程师，在容量选择上还是存在一定的误解。

有源滤波器

此处我将针对有源滤波器容量的计算展开详细的举例计算：

二、有源滤波器容量计算公式

有源滤波计算方法：

有源电力滤波器的主要特点是采用电力电子技术滤波，达到了补偿速度变化快、使用可靠性高、维护简单、自动化程度高等。

在设计有源滤波装置时，首先应计算各个负载正常运行的电流有效值大小，并与谐波电流畸变率相乘求得该负载谐波电流有效值，如下述公式所示：

谐波电流的计算公式

式中：Ithd 为谐波电流有效值；

Irms为负荷电流有效值；

THDi为选用的负载谐波电流畸变率;

只是单纯的运用上述的公式计算谐波电流，其实很简单；但是谐波电流值取决于负荷有效电流值和谐波电流畸变率两个因素，谐波电流的计算，其中难点在于如何准确地确定负荷有效电流值和谐波电流畸变率。

三、有源滤波器容量的计算

1、若为设计院新建项目，设计院出图阶段，有效信息有：变压器容量、负载功率、电压等级、负荷率等参数；

在这种情况下，实际项目有源滤波器容量计算可能会有两种情况：

①仅知道变压器容量、变压器负荷率和负载类型

若为这种情况，有源滤波容量计算一般难以把控，我以400V电压等级系统举例。若已知变压器容量为2000KVA，变压器负荷率为80%，变压器后端负荷类型为变频器类设备；

根据变压器容量计算有效电流值：I=2000KVA/0.4KV/1.732*80%≈2309A；

根据负荷类型为变频器，根据下表参考确定谐波电流畸变率按照30%取值。（根据不同负荷类型，确定谐波电流畸变率参考下表即可）

不同负荷类型的谐波电流畸变率

所需谐波电流容量为：Ithd=2309*30%=692.7A，一般设计上图容量取整数，在此变压器后端设计700A有源滤波器即可。

②知道变压器后端负载功率和负载类型

若为这种情况，有源滤波容量计算相比较第①种，计算出的谐波电流容量更准确。我以400V电压等级系统举例。若已知后端负载总功率为1000KW，正常运行时负载全部运行开启，负载类型为变频器类设备；

根据负载总功率计算有效电流值：I=P/1.732Ucosφ≈1804A，（cosφ为功率因数，一般取值为0.8）；

根据负荷类型为变频器，根据下表参考确定谐波电流畸变率按照30%取值。

所需谐波电流容量为：Ithd=1804*30%=541.2A，一般设计上图容量取整数，在此变压器后端设计550A有源滤波器即可。

对于新建项目，常规的谐波电流容量计算一般就上述两种情况，若朋友们遇到过其余情况，欢迎评论区留言。

2、若为技改项目，且负荷电流平稳，波动不大的情况下，如果没有进行电能质量测试，在不了解具体数据参数的前提下，可按照②知道变压器后端负载功率和负载类型这种情况考虑计算，此处不再做过多解释；

若进行了电能质量测试，且负荷电流平稳，波动不大，计算结果如下：

电流、电压波形图

上图为通过便携式电能质量测试仪日置3198测试截图，通过波形图可以看出，电流波形发生严重畸变；

功率、电流、电压及功率因数图

根据上图可以看出，此处测试数据有效电流值为1800A左右，功率因数为0.89；

各次谐波电压图

根据此图可以看出，谐波电压畸变率为5.14，略高于国标5%的要求；

各次谐波电流图

根据此图可以看出，谐波电流畸变率为20.17，主要为5、7、11、13次谐波电流，其中5次谐波含量为346A，电流畸变严重，已基本失去正弦波特性，急需谐波治理。

所需谐波电流容量为：Ithd=1800*20.17%=363.04A，设备容量取整数，建议采用400A有源滤波器进行谐波治理。

3、若为技改项目，但是负荷电流波动较大，进行电能质量测试，具体情况如下；

下列数据为某铝板带生产企业主轧机测试数据：

电压波动曲线

电流波动曲线

根据曲线图可知：峰值电流490A，此时对应的有功功率为40kW，最大无功功率560Kvar，此时功率因数0.05，谐波电流畸变率：69%；

有功功率变化曲线

无功功率变化曲线

视在功率变化曲线

功率因数变化曲线

谐波电压曲线

谐波电流曲线

计算结果为：

此处需要进行无功补偿及谐波治理。目标功率因数设置为0.92，计算出所需无功补偿量780kvar，虑到最大无功功率为560Kvar，综合考虑，最终无功补偿容量配置700Kvar；

所需谐波电流容量为：Ithd=490*69%≈338A，设备容量取整数，建议采用400A有源滤波器进行谐波治理。（主轧机测试时功率因数较小，数据存在变化，无功补偿容量无法准确计算。）

4、还有一种特殊情况，仅根据存在谐波问题的用电企业反馈的信息，例如：告知了系统中存在3、5、7、11、13、17次谐波电流，3次谐波电流180A，5次谐波电流123A，7次谐波电流95A，11次谐波电流74A，13次谐波电流65A，17次谐波电流48A，若要计算所需的谐波电流容量，具体情况如下；

首先根据反馈的信息，要知道各次谐波电流值的国标要求范围是多少？是否符合国标要求的限值？各次谐波电流值的国标限值可根据下表查询。

谐波次数及谐波电流允许值

在这种情况下，如果要计算，需要用到下述公式：

谐波电流计算公式

这种一般计算器计算较为复杂，可以给大家提供一个计算表格程序：

谐波电流计算公式

根据计算，所需谐波电流容量为261.84A，设备容量取整数，建议采用300A有源滤波器进行谐波治理。

上述内容介绍了四种不同情况下的谐波容量计算过程，仅供参考，如有其余计算方法，欢迎评论区留言探讨！