無源濾波器選型需要關注調諧頻率、電容器額定電壓、電抗器耐流三個參數,這三個參數只要有一個不對,結局就是所安裝的無源濾波器沒發揮作用,或者諧波沒濾掉,還添其他麻煩。昌暉儀表在本文將無源濾波器選型的三個關鍵參數給大家講清楚,讓你無源濾波器選型不踩坑。
1、無源濾波器是什么?
無源濾波器就是電容器、電抗器(有時加電阻器)組合成的LC串聯回路。無源濾波器并聯在諧波源負載的母線上,在特定頻率上形成一個低阻抗通道,把該次諧波電流“吸”過來濾掉。
無源濾波器和普通電容柜串電抗不是一回事。電容柜串電抗主要是補無功、防涌流,順便濾一點諧波;無源濾波器是專門為濾某次諧波設計的,調諧頻率精確對準目標諧波。
普通電容柜串電抗是順便濾波,無源濾波器是專門濾波。
2、無源濾波器選型關鍵參數一:調諧頻率
調諧頻率是無源濾波器最核心的參數,沒有之一。無源濾波器本質上是一個LC串聯諧振回路。在某一個特定頻率上,電抗器的感抗和電容器的容抗剛好相等、方向相反,互相抵消,整個支路的阻抗降到最低。這個頻率就叫調諧頻率。
你要濾5次諧波(250Hz),調諧頻率就得設在4.5次~4.8次之間(225Hz~240Hz) 。為什么不直接設在5次?因為怕諧振。電網頻率會波動、電容器容值會衰減、電抗器電感會有偏差,你設在5次上,稍微偏一點就踩進諧振區,諧波會被放大好幾倍。
實際工程應用中:5次濾波器的調諧頻率一般設在240~248Hz之間。7次濾波器設在6.5次左右。
【怎么查調諧頻率】無源濾波器設計圖紙上一定會有調諧頻率這個參數。無源濾波器廠家拿不出來,或者說不清楚,直接pass。
【選錯了調諧頻率會怎樣】調諧頻率設高了,接近5次,容易諧振放大諧波;設低了,離5次遠,濾波效果大打折扣。無源濾波器變成擺設。
3、無源濾波器選型關鍵參數二:電容器額定電壓和容量
無源濾波器里的電容器,不是隨便購買的,它要同時承受基波電壓、電抗器抬升的電壓、諧波電壓三樣東西。系統電壓是400V,串了電抗器后電容器端電壓會抬升。計算公式:Uc=U系統÷(1-電抗率)。串6%電抗,電容器端電壓≈425V;串7%電抗,電容器端電壓≈430V。諧波電壓還會進一步疊加。所以無源濾波器的電容器額定電壓,至少要比系統電壓高一到兩個等級。系統400V,電容器至少選480V,有的場合要選525V。
電容器的容量也不是隨便定的。它既要滿足無功補償的需要(濾波器同時兼作無功補償),又要能承受諧波電流而不燒毀。
【怎么查電容器額定電壓和容量】看電容器銘牌上的額定電壓和額定容量。額定電壓低于480V的,在400V系統里用無源濾波器,基本不靠譜。
【選錯了電容器額定電壓和容量會怎樣】電容器額定電壓選低了,長期過壓運行,幾個月就鼓包、炸。容量選小了,諧波電流一進來就過載燒毀;選大了,無功過補,電壓升高。
4、無源濾波器選型關鍵參數三:電抗器耐流
電抗器要承受的電流,不是只有基波電流,還有諧波電流。兩者疊加,流經電抗器的總電流可能遠大于基波電流。
5次濾波器里,電抗器不但要承受工頻50Hz的基波電流,還要承受250Hz的5次諧波電流。諧波電流可能占到總電流的30%-50%。如果電抗器選型時只按基波電流算,實際運行時肯定過載發熱、燒毀。
電抗器的鐵芯還要考慮不飽和。諧波電流大了,鐵芯可能進入飽和區,電感量下降,調諧頻率偏移,濾波效果變差。
【怎么查電抗器耐流】看電抗器銘牌上的額定電流。這個電流應該大于基波電流+諧波電流的總有效值。廠家應該提供這個計算值。
【選錯了電抗器耐流會怎樣】電抗器耐流不夠,諧波一進來就發熱、燒黑、匝間短路。鐵芯飽和了,濾波效果直接廢了。
5、給大家一張速查表

6、一個真實案例
某廠5次諧波超標,無源濾波器廠家給裝了一組無源濾波器。投運后一測,5次諧波從25%漲到了35%。無源濾波器廠家說再觀察觀察。
筆者去看了設計參數,調諧頻率設在了252Hz,離5次(250Hz)太近。電網一波動、電容一衰減,就踩進了諧振區。諧波不但沒濾掉,反而被放大了。筆者把調諧頻率改到235Hz,重新配了電抗器和電容器參數。再投運,5次諧波從25%降到了6%。
總結
無源濾波器選型需要重點關注調諧頻率、電容器額定電壓、電抗器耐流。無源濾波器廠家給你推薦無源濾波器,你就問三個問題:
1、調諧頻率設多少?
2、電容器額定電壓多少伏?
3、電抗器額定電流多少安?
以上三個問題無源濾波器廠家答不上來或者答不對的,換一家。
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