GB26868-2011高压滤波装置设计与应用导则.pdf

I C S3 1 ．0 6 0 ．7 0 K4 2 a 国 中华人民共和国国家标准 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 高压滤波装置设计与应用导则 T h eg u i d ef o rd e s i g na n da p p l i c a t i o no fh i g h v o l t a g ep o w e rf i l t e r s 2 0 11 - 0 7 - 2 9 发布2 0 11 - 1 2 - 0 1 实施 宰瞀粥紫瓣警糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促1 ” G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 目次 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯I 1 范围⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯’⋯⋯⋯⋯”1 3 ．1 谐波⋯⋯⋯一 3 ．2 功率⋯⋯⋯- - 3 ．3 滤波装置⋯ 3 ．4 滤波装置参数 4 设计原则⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7 4 ．1 可靠性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- - 4 ．2 安全性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 ．3 功能要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 ．4 灵活性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 4 ．5 其他特殊要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 4 ．6 经济性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一 5 设计依据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯8 5 ．1 设计条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一8 5 ．2 设计要求⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- - 9 6 设计方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一1 2 6 ．1 滤波器类型的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 2 6 ．2 滤波器的接线⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 3 6 ．3 滤波装置的组合⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 6 ．4 无功补偿容量的确定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 4 6 ．5 滤波装置参数计算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 5 6 ．6 滤波装置谐波仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 1 7 6 ．7 滤波装置元件参数计算与校核⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1 9 6 ．8 滤波装置的保护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 0 6 ．9 滤波装置控制⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 1 6 ．1 0 主电路元器件选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一2 2 7 应用技术⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯- 2 2 7 ．1 试验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 2 7 ．2 安装与布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2 7 7 ．3 滤波装置的调试⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 1 7 ．4 运行及维护⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 2 附录A 资料性附录 滤波装置仿真⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯3 4 附录B 资料性附录 主电路元器件选择⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 0 参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一4 3 刖昌 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 11 本标准按照G B ／T1 ．1 2 0 0 9 给出的规则起草。 本标准由中国电器工业协会提出。 本标准由全国电力电容器标准化技术委员会 S A C ／T C4 5 归口。 本标准起草单位西安高压电器研究院有限责任公司、河北省电力研究院、上海宝钢安大电能质量 有限公司、石家庄波宏科技有限公司、四川波宏电力滤波设计研究有限公司、日新电机 无锡 有限公司、 广东电网电力科学研究院、河北省电力勘测设计研究院、深圳市三和电力科技有限公司、辽宁荣信电力 电子股份有限公司、深圳市环华电气技术有限公司、佛山市南海区樱花电气有限公司、合肥华威自动化 有限公司、山东泰开电力电子有限公司、北京赤那思电气技术有限公司、杭州光大电力滤波设备有限公 司、浙江瑞泰电力电子有限公司、淄博莱宝电力电容器有限公司、深圳市力量科技有限公司、深圳市威尔 辰电力电子科技有限公司。 本标准主要起草人段晓波、李令冬、贾保军、郭天兴、胡君慧、杨一民、徐柏榆、叶选茂、冯申荣、 张建平、张健夫、王锐、龙绍清、张宗有、平怡、江钧祥、任强、焦东亮、平孝香、冯丽、朱维扬、傅光祖、 夏小锋、田宜涛、李俊、陈伟俊。 1 范围 高压滤波装置设计与应用导则 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 本标准对高压无源电力滤波装置进行了定义、分类，规定了设计原则、设计依据、设计方法、应用技 术的基本内容等。 本标准适用于工频5 0H z 、额定电压为10 0 0V 及以上至1 1 0k V 及以下高压无源电力滤波装置 以 下简称滤波装置 。 滤波装置的设计与应用，除应符合本导则的规定外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的规定。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本 包括所有的修改单 适用于本文件。 G B1 9 8 4 高压交流断路器 G B1 9 8 4 - - 2 0 0 3 ，I E C6 2 2 7 1 一1 0 0 2 0 0 1 ，M O D G B1 9 8 5 高压交流隔离开关和接地开关 G B1 9 8 5 - - 2 0 0 4 ，I E C6 2 2 7 1 - 1 0 2 2 0 0 2 ，M O D G B3 9 0 63 ．6k V ～4 0 ．5k V 交流金属封闭开关设备和控制设备 G B3 9 0 6 - - 2 0 0 6 ，I E C6 2 2 7 1 2 0 0 2 0 0 3 ，M O D G B4 2 0 8 外壳防护等级 I P 代码 G B4 2 0 8 - - 2 0 0 8 ，I E C6 0 5 2 9 2 0 0 1 ，I D T G B ／T1 1 0 2 2 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求 G B ／T1 1 0 2 2 - - 1 9 9 9 ，c q vI E C6 0 6 9 4 1 9 9 6 G B ／T1 2 3 2 5电能质量供电电压偏差 G B ／T1 4 5 4 9 - - 1 9 9 3 电能质量公用电网谐波 G B ／T1 6 9 2 7 ．1 高电压试验技术第一部分一般试验要求 G B ／T1 6 9 2 7 ．1 1 9 9 7 ，e q ．vI E C6 0 0 6 0 - 1 1 9 8 9 G B ／T1 6 9 2 7 ．2 高电压试验技术第二部分测量系统 G B ／T1 6 9 2 7 ．2 1 9 9 7 ，e q vI E C6 0 0 6 0 2 1 9 9 4 G B5 0 2 2 7 并联电容器装置设计规范 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3 ．1 谐波 3 ．1 ．1 公共连接点p o i n to fc o m m o nc o u p l i n g P C C 用户接人公用电网的连接处。 3 ．1 ．2 谐波测量点h a r m o n i cm e a s u r e m e n tp o i n t s 对电网的公共母线和电力线路或用户母线和供电线路以及有关设备或装置进行谐波测量的特 】 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 11 定点。 3 ．1 ．3 基波分量f u n d a m e n t a lc o m p o n e n t 对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解，得到频率与电网工频相同的分量。 3 ．1 ．4 谐波分量h a r m o n i cc o m p o n e n t 对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1 的整数倍的分量。 3 ．1 ．5 谐波次数h a r m o n i co r d e r 谐波频率与基波频率的整数比。 3 ．1 ．6 谐波含量t o t a lh a r m o n i cc o n t e n t 从与电网工频相对应的整周期性非正弦交流量中减去基波分量后所得量的方均根值 谐波电压含 量或谐波电流含量 。 √J 2 一E U “一 ／∑u 一扣可i Y2 式中 J w 谐波电流含量； I ，基波电流 方均根值 ； I 。第 次谐波电流 方均根值 ； U 。谐波电压含量； u ，基波电压 方均根值 ； U 第 次谐波电压 方均根值 ； u 电压方均根值； I 电流方均根值。 3 ．1 ．7 谐波含有率h a r m o n i cr a t i o H R 周期性非正弦交流量中含有的第 次谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比 用百分数 表示 。第h 次谐波电压含有率以H R U 表示，第 次谐波电流含有率以H R I ．表示。 3 ．1 ．8 总谐波畸变率t o t a lh a r m o n i cd i s t o r t i o n T H D 周期性非正弦交流量中谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比 用百分数表示 。电压 总谐波畸变率以T H D u 表示，电流总谐波畸变率以T H D ，表示。 3 ．1 ．9 谐波源h a r m o n i cs o u r c e 向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。 2 3 ．1 ．1 0 特征谐波c h a r a c t e r i s t i ch a r m o n i c 在设计工况下，电气设备产生的特定次数谐波。 3 ．1 ．1 1 非特征谐波n o n - c h a r a c t e r i s t i ch a r m o n i c 电气设备产生的不是特征谐波次数的谐波。 3 ．2 功率 3 ．2 ．1 瞬时功率i n s t a n t a n e o u sp o w e r 声 端口的电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。 户一u i 3 ．2 ．2 视在功率a p p a r e n tp o w e r S 端口的电压方均根值与电流方均根值的乘积。 S U I 3 ．2 ．3 矢量功率v e c t o rp o w e r 复功率c o m p l e xp o w e r S h 1 ，2 ，⋯⋯，n 次电压矢量与 次电流共轭矢量的乘积。 S 一一U t E P 一 j q G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 3 ．2 ．4 有功功率a c t i v ep o w e r P 一个周期内的瞬时功率的平均值。 P 一新础 对于正弦电压及电流，矢量功率的实部即有功功率。 P 一R eS 一S c o s P h 吼电压矢量U 相对于电流矢量I 一的相位差。 对于周期性的非正弦电压及电流，有功功率是直流分量功率及基波和谐波有功功率的总和。 P ∑P 。 3 ．2 ．5 无功功率r e a c t i v ep o w e r Q 对于周期性的非正弦电压及电流 Q 一撕尹 可 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 01 1 对于正弦电压及电流，矢量功率的虚部即无功功率。 Q 一I m S 一S s i n P h 注供给电感的无功功率为正值，电容输出的无功功率为负值。 3 ．2 ．6 功率因数p o w e rf a c t o r A 有功功率与视在功率之比。 、P “一可 3 ．2 ．7 基波功率因数p o w e rf a c t o ro ft h ef u n d a m e n t a l 同类名称位移因数d i s p l a c e m e n tf a c t o r c o s 9 1 基波有功功率与视在功率之比。 P ， c 0 5 P 1 一蓄 3 ．3 滤波装置 3 ．3 ．1 无源滤波器p a s s i v ef i l t e r P F 由滤波电路 电阻R 、电感L 、电容c 构成 和开关、控制和保护单元等组成无源滤波器，可用于滤除 特定频率的谐波电流。 3 ．3 ．2 调谐滤波器t u n e df i l t e r 谐振频率调谐于欲滤除的谐波频率的滤波器。 调谐滤波器通常是电容、电感串联谐振型，在调谐频率下，感抗和容抗值正好相等而抵消。 3 ．3 ．3 调谐频率t u n e df r e q u e n c y l 。 在该频率下滤波器的感抗和容抗值相等而符号相反。 3 ．3 ．4 滤波器次数f i l t e ro r d e r 滤波器所需滤除的主导谐波次数。 对于h 次滤波器， 一丢，，为欲滤除的主导谐波电流的频率，f ，为基波频率， 为正整数。 3 ．3 ．5 单调谐滤波器 s i n g l e - t u n e dh a r m o n i cf i l t e r 只有一个调谐频率的滤波器。 3 ．3 ．6 高通滤波器h i g h - p a s sf i l t e r 在某一截止频率后的频带范围内呈低阻抗特性，用以吸收谐波电流的滤波器。 3 ．3 ．7 主电路m a i nc i r c u i t 滤波装置与交流配电线路相连接并具有同一绝缘水平的电路。 3 ．3 ．8 辅助电路a u x i l i a r yc i r c u i t 用以完成检测、控制、保护等辅助功能的二次电路。 3 ．3 ．9 滤波器调谐次数t u n e do r d e ro ff i l t e r o 滤波器调谐频率的次数。 对于 次滤波器的调谐次数 。，‰一竽，，o 为调谐频率。 J I 3 ．3 ．1 0 滤波装置f i l t e r 由接于同一供电母线上的全部滤波器组成滤波装置。 3 ．4 滤波装置参数 3 ．4 ．1 装置的额定电压r a t e dv o l t a g eo ff i l t e r U N 设计滤波装置时规定的交流电压。 3 ．4 ．2 滤波器的额定电流r a t e dc u r r e n to ff i l t e r J N 设计滤波器时所采用的电流方均根值。 3 ．4 ．3 电容器安装容量a s s e m b l ec a p a c i t yo fc a p a c i t o r Q c N l 滤波器中全部电容器的额定容量之和。 3 ．4 ．4 基波补偿容量f u n d a m e n t a lc o m p e n s a t i o nc a p a c i t y Q c l 滤波装置 或滤波器 在额定电压下运行时的基波无功功率。 3 ．4 ．5 电容器的额定电压r a t e dv o l t a g eo ft h ec a p a c i t o r U c N 设计滤波器时，滤波电容器所采用的电压方均根值。 3 ．4 ．6 电抗器的额定电压r a t e dv o l t a g eo ft h er e a c t o r U L N 设计滤波器时，串联电抗器所采用的电压方均根值。 3 ．4 ．7 滤波电抗器基波感抗f u n d a m e n t a li n d u c t i v er e a c t a n c eo ff i l t e rr e a c t o r X L l 滤波电抗器的基波感抗值。 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 11 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 11 3 ．4 ．8 滤波电容器基波容抗f u n d a m e n t a lc a p a c i t i v er e a c t a n c eo ff i l t e rc a p a c i t o r X c I 滤波电容器的基波容抗值。 3 ．4 ．9 额定电抗率r a t e dr e a c t a n c er a t i o K L N 滤波器中串联电抗器的基波感抗与电容器基波容抗的比值。 K 。一毫X 1 0 0 ％ 3 ．4 ．1 0 最大工作电流m a x i m u mw o r k i n gc u r r e n t I 一 温升不超过规定值时，滤波器能连续运行的最大工作电流方均根值。 3 ．4 ．1 1 滤波装置谐波电流系数h a r m o n i cc u r r e n tc o e f f i c i e n to ff i l t e r 五n 滤波装置接入后，注入系统的谐波电流与谐波电流发生量的比值。 拈每 式中 k 与滤波装置接人同一供电母线的谐波电流源 全部非线性负载 的 次谐波电流发生量 k 滤波装置接入后，谐波电流源注入系统的 次谐波电流。 3 ．4 ．1 2 滤波装置谐波电流滤除率h a r m o n i cc u r r e n tf i l t e r i n gr a t eo ff i l t e r ％ 滤波装置接人后注入系统的谐波电流的减少量与接入前注入系统谐波电流的百分比。 ‰一 1 一 n 1 0 0 ％ 3 ．4 ．1 3 滤波电抗器品质因数q u a l i t yf a c t o ro ff i l t e rr e a c t o r q u 指滤波电抗器 次谐波频率下感抗与电阻的比值。 X L l q L A i ■ 式中 R 。滤波电抗器的 次电阻。 3 ．4 ．1 4 滤波器品质因数q u a l i t yf a c t o ro ff i l t e r g “ 指滤波器 次谐波频率时，其等效串联 次谐波感抗x 。与等效串联h 次等效电阻R “的比值。 X 吐 弛一瓦 6 4 设计原则 4 ．1 可靠性 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 11 可靠性是指在规定的运行条件下滤波装置能够连续工作的保证程度。即滤波装置的设计应能保证 在规定的运行环境和运行条件下，确保其连续可靠工作。 对于特殊的运行环境和运行条件，应通过采用相应的技术措施与设计标准，以满足可靠性要求。 4 ．2 安全性 滤波装置的设计应能保证其在正常运行、外部电网事故及异常时本身的安全性，同时装置本身的投 入、切除、正常运行及异常时不会对系统运行产生不良影响。 滤波装置的设计应有可靠的技术措施，如采用自动控制、保护单元、设备可靠接地、闭锁装置、围网 设置和警告标志等，以保证装置安全运行。 4 ．3 功能要求 4 ．3 ．1 谐波电流滤波功能 谐波源注入公共连接点的谐波电流在规定的限值以内。 4 ．3 ．2 无功补偿功能 在负荷功率变化范围内，装置的无功补偿能满足负载对功率因数和母线电压偏差的要求。 4 ．4 灵活性 4 ．4 ．1 允许多种组合的运行方式 装置除了满足技术性能指标、可靠性、安全性、经济性外，还应能满足不同工况和不同负荷水平下的 灵活运行的需求，允许装置多种组合的运行方式。 4 ．4 ．2 允许多种控制方式 可根据实际情况，选择手动和自动控制。自动控制又可分电压无功综合控制和电压、谐波及无功综 合控制等。 4 ．5 其他特殊要求 即特殊的运行环境和特殊的技术性能指标。 4 ．6 经济性 4 ．6 ．1 装置的运行损耗应力求最低。 4 ．6 ．2 在满足4 ．1 ～4 ．5 、4 ．6 ．1 要求的前提下，以制造成本最低为原则进行优化设计。 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 ” 5 设计依据 5 ．1 设计条件 5 ．1 ．1 环境条件 5 ．1 ．1 ．1 海拔 滤波装置安装地点的海拔高度。 为便于产品的标准化，推荐一般产品可按照海拔不超过1 0 0 0m 考虑。 用于海拔高度高于1 0 0 0m 地区的滤波装置，其要求应由用户与制造方协商确定。 5 ．1 ．1 ．2 温度和湿度范围 滤波装置运行地点的环境空气温度变化范围如表1 所示。 表1滤波装置运行地点的环境空气温度变化范围 环境温度 类别安装地点 最高最低 屋外最热月平均最高温度 裸导体 该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均最高温度 屋内 加5 ℃ 屋外 年最高温度 年最低温度 屋内电抗器该处通风设计最高排风温度 电器 该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均最高温度 屋内其他 加5 ℃ 注1 年最高 或最低 温度为一年中所测得的最高 或最低 温度的多年平均值。 注2 最热月平均最高温度为最热月每日最高温度的月平均值，取多年平均值。 滤波装置运行地点的相对湿度，应采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。对湿度较高的场所，应 采用该处实际相对湿度。当无资料时，相对湿度可比当地湿度最高月份的平均相对湿度高5 ％。 一般 地区推荐的产品环境相对湿度月平均相对湿度不大于9 0 ％，日平均相对湿度不大于9 5 ％ 。 5 ．1 ．1 ．3 风速 安装运行地点距离地面1 0m 高、3 0 年一遇的1 0m i n 平均最大风速，最大设计风速超过3 5m ／s 的 地区，可在屋外滤波装置的布置中采取措施。阵风对装置的影响，应由制造部门在设计中考虑。 5 ．1 ．1 ．4 覆冰厚度 对于户外运行的装置，在积雪、覆冰严重地区，应尽量采取防止冰雪引起事故的措施。隔离开关的 破冰厚度，应大于安装地点的最大覆冰厚度。 5 ．1 ．1 ．5 抗污秽能力 设备外绝缘的爬电比距按照安装地点的污秽等级确定。 8 5 ．1 ．1 ．6 耐受地震能力 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 滤波装置设计需适应当地的地震烈度，必要时应进行抗震强度验算。 安装时，应考虑支架对地震力的放大作用。辅助设备应具有与主设备相同的耐受地震能力。 5 ．1 ．1 ．7 其他 非正常使用条件由制造方和购买方商定。 5 ．1 ．2 电源及供配电系统 5 ．1 ．2 ．1 系统参数 系统公共连接点和滤波装置预接人点的系统接线及运行方式，各种方式下电网短路容量，变压器、 输配电线路、补偿电容器和电抗器及限流电抗器等设备参数。 5 ．1 ．2 ．2 电压偏差 系统公共连接点和滤波装置接人点电源及供配电系统实际和可能的运行电压范围。 5 ．1 ．2 ．3 电压波动 系统公共连接点和滤波装置接人点系统电压变动和闪变。 5 ．1 ．2 ．4 频率变化 系统公共连接点和滤波装置接人点电网频率的变化范围。 5 ．1 ．2 ．5 谐波水平 系统公共连接点和滤波装置接人点系统的谐波特征和背景谐波水平。 影响系统谐波特征及谐波水平的主要方面有 a 系统电源构成，包括有些交直流混合电源系统，特别是直流电源系统不同运行方式； b 不同运行方式和运行电压及负荷水平下系统背景谐波； c 已有和规划中的谐波源类型及其运行方式。 5 ．1 ．2 ．6 电压不平衡 系统公共连接点和滤波装置接入点系统三相电压不平衡数据。 5 ．1 ．3 负载条件 5 ．1 ．3 ．1 负载的谐波特征和各次谐波含量。 5 ．1 ．3 ．2 负载的有功和无功的变化范围、变化频度和变化速度。 5 ．2 设计要求 5 ．2 ．1 接入电佣基本要求 5 ．2 ．1 ．1 滤波装置的设计，应根据拟安装地点系统接线及运行方式、谐波水平 含背景谐波 和无功需 求等因素，按全面规划、合理布局、分级滤波、就地平衡的原则确定最优滤波容量和方式。 5 ．2 ．1 ．2 设计时应核算滤波装置按各种容量组合运行时，滤波装置所在系统不得发生有危害的谐振， 且考核点的谐波水平在设计限值范围内。 9 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 5 ．2 ．1 ．3 滤波装置宜装设在变压器的主要谐波源负荷侧。 5 ．2 ．2 电压控制 滤波装置运行及退出时，其对所接系统引起的电压偏差变化应符合G B ／T1 2 3 2 5 的规定范围。 对供电电压允许偏差有特殊要求的用户，由设计方、制造方与购买方协议确定。 5 ．2 ．3 电压波动限制 对多支路滤波装置，投切任何一支路在考核点所引起的电压变动值满足以下要求 2 0k V 及以上等级不宜超过其额定电压的2 ．5 ％； 2 0k V 以下等级不宜超过其额定电压的士3 ％。 5 ．2 ．4 频率波动、滤波器参数和系统参数变化 滤波装置的设计应考虑频率波动、滤波器参数变化和系统参数变化对系统的阻抗特性和谐波水平 产生的影响，确保滤波装置和系统安全稳定要求。 5 ．2 ．5 考核点谐波限值要求 5 ．2 ．5 ．1 系统谐波限值 5 ．2 ．5 ．1 ．1 通则 系统谐波限值是保证不因过大的谐波畸变而使系统所连接设备丧失功能或发生故障。 对P C C 点，滤波装置设计应满足G B ／T1 4 5 4 9 1 9 9 3 规定的谐波限值。对用户或企业内部电网的 母线，可参照G B ／T1 4 5 4 91 9 9 3 或根据用户要求另行规定采用电磁兼容谐波限值，或由用户另行 规定。 5 ．2 ．5 ．1 ．2 谐波电压限值 表2 公用电网谐波电压限值 各次谐波电压含有率 电网标称电压电压总谐波畸变率 ％ k V％ 奇次偶次 o ．3 85 ．04 ．o2 ．o 6 4 ．03 ．21 ．6 I O 3 5 3 ．02 ．41 l2 6 6 1 1 0 2 ．o 1 ．6 o ．8 5 ．2 ．5 ．1 ．3 谐波电流允许值 公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量 方均根值 不应超过表3 中规定的允许值。当 公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，表3 中的谐波电流允许值的换算见 G B ／T1 4 5 4 9 1 9 9 3 附录B 。 1 0 表3 注入公共连接点的谐波电流允许值 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 标准 基准 谐波次数及谐波电流允许值 电压 短路A 容量 k V 234567891 01 11 2 1 31 4 1 5 1 61 7 1 81 92 02 12 2 2 3 2 4 2 5 M V A 0 ．3 8 1 07 8 6 23 9 6 22 6 4 41 9 2 11 62 81 32 41 11 29 ．71 88 ．61 67 ．88 ．97 ．11 46 ．51 2 6 i 0 0 4 3 3 4 2 l 3 41 4 2 41 11 18 ．51 67 ．11 36 ．16 ．85 ．31 04 ．79 ．04 ．3 4 ．93 ．97 ．43 ．66 ．8 1 01 0 02 62 01 32 08 ．51 56 ．4 6 ．85 ．1 9 ．34 ．37 ．93 ．74 ．13 ．26 ．0 2 ．85 ．42 ．62 ．9 2 ．3 4 ．5 2 ．14 ．1 3 52 5 01 51 27 ．71 25 ．1 8 ．83 ．84 ．1 3 ．1 5 ．62 ．64 ．7 2 ．2 2 ．5 1 ．9 3 ．6 1 ．73 ．21 ．51 ．81 ．42 ．71 ．3 2 ．5 6 65 0 01 61 38 ．11 35 ．4 9 ．3 4 ．1 4 ．33 ．35 ．92 ．75 ．02 ．32 ．62 ．03 ．81 ．8 3 ．4 1 ．6 1 ．9 1 ．5 2 ．8 1 ．4 2 ．6 1 1 07 5 01 29 ．66 ．09 ．64 ．06 ．8 3 ．03 ．Z 2 ．44 ．32 ．0 3 ．71 ．7 1 ．9 1 ．52 ．81 ．32 ．51 ．2 1 ．4 1 ．1 2 ．1 1 ．0 1 ．9 注2 2 0k V 基准短路容量取20 0 0M V A 。 同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连 接点的供电设备容量之比进行分配，分配的计算方法见G B ／T1 4 5 4 9 - - 1 9 9 3 的附录B 。 5 ．2 ．5 ．2 设备承受能力 滤波装置所在系统由各种供用电设备构成，各种设备对谐波的承受能力各不相同，滤波装置设计时 应保证在任何一种系统运行方式下，各种供用电设备所承受的谐波水平在设备本身性能要求范围内。 J 。为h 次谐波电流 方均根值 ，则流经设备的电流有效值I 按照式 1 计算 J 一√E E E ⋯ I ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 U 为h 次谐波电压 方均根值 ，则设备承受的电压有效值u 按照式 2 计算 u 一√【， U U ⋯ U ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 2 设备承受的峰值电压按照式 3 计算 u 吐一√2 u u U ⋯ u ⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 3 5 ．2 ．6 无功补偿要求 无功补偿容量应根据负荷需求并结合本地区电网无功规划以及无功电压有关规定确定。 如在用户变压器低压侧安装滤波装置时，设计上应计算到用户变压器、电抗器及其他感性负荷设备 的无功功率需求，确保补偿后的功率因数符合相关规定。 为实现对电压和无功的有效调控，一般情况下，要求用户功率因数不能超前，不宜出现无功功率过 补偿。 5 ．2 ．7 安全运行要求 5 ．2 ．7 ．1 滤波装置设计时应计算系统阻抗频谱，校核系统谐振点，保证在任何一种系统运行方式和负 荷水平下，滤波装置所在系统不会发生有害谐振。 5 ．2 ．7 ．2 设计时应保证在系统正常运行方式和负荷水平下，考虑包括各次谐波分量在内时，滤波装置 各设备或元件应安全可靠运行。 5 ．2 ．7 ．3 滤波装置应具备完善的保护功能，在因系统或负荷异常而产生非特征性谐波分量而导致谐波 异常放大或发生谐振时，能有效监浏预警或动作切除滤波器。 5 ．2 ．7 ．4 滤波装置应装设放电器件，放电特性应满足G B5 0 2 2 7 相关规定要求。有特殊要求的，另行 】】 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 11 约定。 5 ．2 ．7 ．5 构成滤波装置的电器设备的外壳、安装支架及绝缘台架的电位均应固定，并符合G B5 0 2 2 7 的有关规定。 5 ．2 ．7 ．6 滤波装置应有完善的闭锁装置，避免误操作。 5 ．2 ．7 ．7 多个滤波器组成的滤波装置，不同调谐频率的滤波器之间应设置适当的投切闭锁，保证不同 调谐频率的滤波器投切时不会出现系统谐波放大。投入时按调谐频率由低至高逐级投入，切除顺序则 相反。 5 ．2 ．8 可靠性要求 5 ．2 ．8 ．1 在事先约定的电源及供配电系统电压偏差、频率偏差和设备允许温度变化范围内，滤波装置 性能应满足设计要求。 5 ．2 ．8 ．2 对于大容量的滤波装置，当有限数量的电容器元件或单元击穿时，如需滤波装置继续运行，应 进行可靠性、安全性校核计算。 5 ．2 ．9 接线要求 5 ．2 ．9 ．1 宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性 点不应接地。 5 ．2 ．9 ．2 每相或每个臂，对于采用外熔断器或内部熔丝保护的电容器组，由多台电容器串并联组合时， 一般采用先并联后串联的接线方式。 5 ．2 ．1 0 环保要求 5 ．2 ．1 0 ．1 滤波装置所选用的所有主设备和辅助设备，如果含有会污染环境或有其他危险的物质，应按 照国家的相关法律执行，采取相应的技术措施，并在单元器件的标牌上或其他地方有明显标志。 5 ．2 ．1 0 ．2 滤波装置运行中产生的噪音应符合国家的相关规定要求。 6 设计方法 6 ．1 滤波器类型的确定 6 ．1 ．1 常用滤波器的类型 滤波器的类型很多，最常用的滤波器是如图1 所示的3 种类型滤波器。 a 单调谐滤波器 n ‘甲9 8 c 1 牛 【．．．一 ，j _ 。T ”二阶高遁滤波器c C 型高通滤波器 图1 常用无源滤波器 ；B ／T2 6 8 6 8 - - 2 0 1 1 单调谐滤波器是最简单实用的滤波电路，其优点是在调谐频率点阻抗近似为零，在此频率下滤波效 果显著。缺点是在低于调谐频率的某些频率与网络形成高阻抗的并联谐振，低次单调谐滤波器基波有 功功率损耗较大。 二阶高通滤波器对于调谐频率点以及高于此频率的其他频率有较好的滤波效果。它一般适合于4 次及以上更高次谐波电流的滤波。二阶高通滤波器基波有功损耗较小，其并联电阻器的谐波有功损耗 较大。 电弧炉、电焊机、循环换流器等负荷不仅产生整数次谐波电流，而且产生问谐波电流，高品质因数的 单调谐滤波器可能会使间谐波放大，低品质因数的单调谐滤波器基波有功损耗大。因此在要求高阻尼 且调谐频率低于、等于4 次的谐波滤波器常选用C 型高通滤波器。 6 ．1 ．2 滤波器类型的确定原则 负载在某些频率点谐波电流大，频率点附近无间谐波，可以选用单调谐滤波器。 不高于4 次谐波的频率点附近如果存在间谐波，宜选用高阻尼C 型高通滤波器。 要求高阻尼高通且调谐频率等于、高于4 次的谐波频率点，可以选用二阶高通滤波器。 6 ．2 滤波器的接线 6 ．2 ．1 接线方式 高压并联无源滤波器的接线方式一般有前置电抗器及后置电抗器两种，如图2 所示。 I a b 图2 高压无源滤波器的接线方式 6 ．2 ．2 电抗器前置接线 图2a 为电抗器前置接线，电抗器本体对地全绝缘，当滤波电抗器与电容器的连线发生对地短路或 电容器组发生全部击穿时，滤波电抗器将承受短路电流和电压，其动、热稳定要求与断路器棚同。 对于高压滤波器，一般推荐采用电抗器前置接线方式，这样可以限制短路电流，同时电容器可采用 双星形接法，便于使用不平衡的保护方案。 6 ．2 ．3 电抗器后置接线 图2b 为电抗器后置接线，当滤波电抗器与电容器连接线发生对地短路时，滤波电抗器被旁路，短 路电流小于滤波器的正常工作电流。仅当电容器组被全部击穿时，电抗器的动、热稳定要求才与断路器 相同。 对耐受短时短路电流能力较差的电抗器，如容量较小的扁形电抗器，一般考虑电抗器后置接线 方式。 1 2 3 2 2 2 6 6 6 G B ／T2 6 8 6 8 - - 2 01 1 6 ．3 滤波装置的组合 6 ．3 ．1 滤波装置组合的定义 当负载有多个频率的谐波