一、 谐波现状浅析 1、通过对市场的常用用电器的谐波状况的测试，我们了解到目前我国内工业企业的谐波污染十分严重，尤其是早些年为了节能，引入的变频电源和直流用电器的投入，其5次、7次、11次谐波电流的含量分别占基波的20%、11%、6%，这对于小功率的用户而言，还不怎样，但对于大功率的用户来说，危害就很大了，对于中频炉用户，它用常规的无功补偿就无法进行，有的用户用常规的电容器无功补偿，无法投入电容器，有的即便投入了，也对5次谐波电流放大了1.8~3.8倍以上，使得电动机、变压器等用电器的铜损、铁损大大地增加，缩短了设备的使用寿命，多交了电费。 2、下面就列出某中频炉工厂0.4KV系统的负载电流波形： 3、以下是某电解锌工厂的10KV用电电流波形：  二、目前国内对谐波污染的治理 谐波的治理主要采用无源滤波装置和有源滤波器。 1、无源滤波装置主要采用LC回路，并联于系统中，LC回路的设定，只能针对于某一次谐波，即针对于某一个频率为低阻抗，使得该频率流经为其设定的LC回路，达到消除（滤除）某一频率的谐波的目的。LC回路在滤除谐波的同时，在基波对系统进行无功补偿。这种滤波装置简单，成本低，但不能滤除干净。其主要元件为投切开关、电容器、电抗器以及保护和控制回路。 2、有源电力滤波器。这种滤波器是用电力电子元件产生一个大小相等，但方向相反的谐波电流，用以抵销网络中的谐波电流，这种装置的主要元件是大功率电力电子器件，成本高，在其额定功率范围内，原则上能全部滤除干净。      三、无功补偿与谐波治理的密切关系     滤波的目的，主要是清洁电网，在滤波的同时，对系统进行无功补偿。有的负载，用常规的无功补偿方式是不能凑效的，例如中频炉、电解炉、电弧炉等。必须对其进行滤波后才能进行无功补偿。还有的负载，用电容器直接进行无功补偿，会在5次谐波处发生谐振放大，使得5次谐波电流发大达到2倍以上，给电缆等输电线路增加负担，使得变压器、电动机等的铜损、铁损增加，寿命缩短。      可以说，滤波的目的一是为了清洁电网，二是为了更好的进行无功补偿，提高系统的功率因数。 一般而言，按照常规的计算方法，系统中的无功高，功率因数就低，投入补偿电容器，就能提高系统的功率因数，但是，往往在有的高谐波系统中，投入了大量的补偿电容，还不能提高系统的功率因数，这主要是由于系统的功率因数和基波功率因数、谐波功率因数有关，他们之间的关系符合以下关系： Pf系统 = Pf位移 *  Pf谐波 即便你把基波功率因数补到了1，但由于谐波功率因数小于1 ，其二者的乘积还是要小于1的。 如：Pf位移 =  P/S = 0.95   ；  Pf谐波 = 1/√(1+THDi2 ) 设: THDi = 30% ,则：Pf谐波 = 0.958 ，Pf系统 = 0.95*0.958 = 0.91 结果表明，我们原来把基波，即位移功率因数补到了0.95 ，而实际只达到了0.91。这还是在假设补偿电容能投上的前提下的。 四、谐波治理的方法       前面已经说过，目前常用的谐波治理的方法无外乎有二种，无源滤波和有源滤波。下面就谈谈这二种方法的优缺点以及市场前景及其经济效益的分析。 1、无源谐波滤除装置      无源滤波的主要结构是用电抗器与电容器串联起来，组成LC 串联回路，并联于系统中，LC回路的谐振频率设定在需要滤除的谐波频率上，例如5次、7次、11次谐振点上，达到滤除这3次谐波的目的。其成本低，但滤波效果不太好，如果谐振频率设定得不好，会与系统产生谐振。现在，市场上流通较多的采取的滤波方法就是这一种，主要是因为低成本，用户容易接受。虽滤波的效果较差，只要满足国家对谐波的限制标准和电力部门对无功的要求就行了。由于其低成本，市场的需求也就大，一般而言，低压0.4KV系统大多数采用无源滤波方式，高压10KV几乎都是采用这种方式对谐波进行治理。由于我国的中小企业大多数是私有的，业主对谐波的危害认识不足，一般不愿意拿出大量的经费来治理谐波，而有的企业由于谐波的含量太大，常规的无功补偿不能凑效，供电部门对无功的要求又是十分严格的，达不到就要罚款。因此，业主不得不要求滤波。因而，其市场的前景可观，经济效益也就可观了。 2、有源谐波滤除装置       有源谐波滤除装置是在无源滤波的基础上发展起来的，它的滤波效果好，在其额定的无功功率范围内，滤波效果是百分之百的。它主要是由电力电子元件组成电路，使之产生一个和系统的谐波同频率、同幅度，但相位相反的谐波电流与系统中的谐波电流抵消。但由于受到电力电子元件耐压，额定电流的发展限制，成本极高，其制作也较之无源滤波装置复杂得多，成本也就高得多了。其主要的应用范围是计算机控制系统的供电系统，尤其是写字楼的供电系统，工厂的计算机控制供电系统。对单台的装置而言，其利润是可观的，但用户一般不愿意用有源滤波，对于谐波的含量，不必滤得太干净，只要不危害其他用电器也就可以了。 五、无源滤波器的分类及技术含量        无源滤波器也称为LC滤波器，可分为单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器，实际应用中常采用几组单调谐滤波器和几组高通滤波器组成一个滤波装置，单调谐滤波器也叫单调谐滤波回路，其主要由控制器、电容器、电抗器和投切开关以及其控制回路和保护回路组成。无论高压和低压，都是一样的。由于单调谐滤波器使用的元件少，成本也较低，因此，极为受欢迎，应用也就较广泛了。高压滤波器和低压滤波器的区别，主要是使用的元器件的耐压不同，其所承受的电流也不同，要求的安全距离也就不同了，其设计和制造的难易程度也就有极大的区别了。 滤除谐波的多少视每一个工程的实际情况而不同，一般为系统原含有谐波量的20%~50%不等。也可视工程的具体情况，多设几组滤波器，滤波效果达到原有谐波含量的70%以上，但这要在保护回路上多下功夫，其保护回路也就相对复杂一点了。总之，滤波的最后结果是要使系统的谐波含量满足国家标准的要求或用户对谐波的要求为止。我们知道，电容器对无功功率进行补偿，我们在滤波回路当中也使用了电容器，它在谐波频率上的作用是滤波，但在基波频率上的作用则是无功补偿，因此，滤波电容器在基波频率上是起到无功补偿的作用的。 低压LC滤波器的主要电压等级为400V、660V、1000V几种，这主要视用户的电压等级不同而不同。滤除的电流大小也要视所要滤除谐波的系统的谐波电流大小而定。高压滤波一般是指6KV、10 KV、35 KV电压等级而言，一般而言，主要滤波在6 KV、10 KV系统。 六、低压补偿滤波装置简介     低压滤波补偿装置的设计，要遵循国家的相关规定。一般而言，低压滤波补偿装置采用柜式安装。滤波装置的设计和效果的评估，主要是看效果是否真正滤除了谐波，是否遵循了国家关于谐波的标准。每一个柜壳可以安装2~5路不等，视具体情况而定。 七、高压滤波补偿装置简介 高压滤波补偿装置可以采用柜式安装，也可以采用框架式安装。用滤波电容器、滤波电抗器组成LC单调谐滤波回路，针对某次谐波进行滤除，电抗器可以是铁心的，视应用的功率大小，电抗器还可以使用空心电抗器。因是高压，必须满足国家对于高压装置的相关规定。 八、工程案例      温州某10KV电解锌工厂在未滤波之前，其功率因数为0.8，而采取普通的无功补偿，又无法投入，1030KVA（630KVA+400KVA）的变压器，直接由10KV变到126V，低压侧的电流达到14000A，5次谐波电流含量在高压侧达到21%。在滤除5次谐波后，5次谐波仅剩5%时，功率因数可以达到0.98。用户由滤波前的每月罚款8000~10000元，到每月奖励1000元左右。这样算下来，半年左右就可以收回成本，不仅为企业实现了节能降耗，也为国家创建绿色电网出了一份力！