由電容器、電抗器和電阻器適當組合而成,其基本原理是利用電路諧振的特點,形成某次或某些諧波的低阻抗通道,將大部分諧波電流分流,分為單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器和高通濾波器等幾種。通俗的來說,傳統(tǒng)的濾波器組成支路對諧波有吸引作用,對應次的諧波大部分都進去到這個支路。單調(diào)諧濾波器僅針對某一特定設計頻率,例如3次、5次、7次等,形成對特定次數(shù)諧波的低阻抗通道。實際中常用幾組針對不同頻率的單調(diào)諧濾波器和一組二階高通濾波器組成濾波成套裝置。無源濾波器中含有一定量的電容,可提供固定容量的無功功率,起到一定的改善功率因數(shù)效果。
2.是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波:輸配電系統(tǒng)中主要是電力變壓器產(chǎn)生諧波,由于變壓器鐵心的飽和,磁化曲線的非線性,加上設計變壓器時考慮經(jīng)濟性,其工作磁密選擇在磁化曲線的近飽和段上,這樣就使得磁化電流呈尖頂波形,因而含有奇次諧波。它的大小與磁路的結(jié)構(gòu)形式、鐵心的飽和程度有關。鐵心的飽和程度越高,變壓器工作點偏離線性越遠,諧波電流也就越大,其中3次諧波電流可達額定電流0.5%。
另一方面,隨著科學技術和生產(chǎn)工藝的進步,大量使用了精密設備、智能設備、自動化生產(chǎn)線等。這些設備或生產(chǎn)線需要要求更高的供電質(zhì)量,否則會影響生產(chǎn)或使用。因此,電能質(zhì)量必須及時跟進,以確保生產(chǎn)、生活的正常運行。
諧波電流會導致斷路器誤跳閘或是在該跳閘的時候根本不跳。
目前來看,電能質(zhì)量治理產(chǎn)品的需求主要來自污染型電力用戶,如采礦、冶金、化工等,以及對電能質(zhì)量要求較高的電力用戶,如電信、精密電子、銀行數(shù)據(jù)中心等?梢灶A見,未來電能質(zhì)量治理需求增長,仍將以這兩類用戶為主。
雖然這類設備單臺容量比上述兩類設備容量要小,但它的分布面廣,數(shù)量多,是推廣使用的技術手段,因此它的諧波污染應引起足夠關注。
先來看諧波污染。諧波是指電壓、電流波形發(fā)生畸變,主要因負荷的非線性造成。近年來,工業(yè)和居民用電負荷加大,以及電力電子裝置廣泛使用,導致電網(wǎng)諧波含量不斷上升。諧波污染會使得電能質(zhì)量下降,甚至影響電力系統(tǒng)的安全性能。
對于諧波分量而言,隱極機優(yōu)于凸極機,但隨著科技進步,可控硅、IGBT等電子勵磁裝置的投入,使發(fā)電機的諧波分量有所上升。當發(fā)電機的端電壓高于額定電壓的10%以上時,由于電機的磁飽和,會使電壓的三次諧波明顯增加。同樣在變壓器的電源側(cè)電壓超過額定電壓10%以上時,也會使二次側(cè)電壓的三次諧波明顯增加。由于電網(wǎng)電壓偏移在±7%以下,所以發(fā)電、變電設備產(chǎn)生的諧波分量都比較小,比國家的考核標準低的多,因此發(fā)電、變電設備不是影響電網(wǎng)電壓波形方面質(zhì)量的主要矛盾。