无源滤波器选型需要关注调谐频率、电容器额定电压、电抗器耐流三个参数,这三个参数只要有一个不对,结局就是所安装的无源滤波器没发挥作用,或者谐波没滤掉,还添其他麻烦。昌晖仪表在本文将无源滤波器选型的三个关键参数给大家讲清楚,让你无源滤波器选型不踩坑。
1、无源滤波器是什么?
无源滤波器就是电容器、电抗器(有时加电阻器)组合成的LC串联回路。无源滤波器并联在谐波源负载的母线上,在特定频率上形成一个低阻抗通道,把该次谐波电流“吸”过来滤掉。
无源滤波器和普通电容柜串电抗不是一回事。电容柜串电抗主要是补无功、防涌流,顺便滤一点谐波;无源滤波器是专门为滤某次谐波设计的,调谐频率精确对准目标谐波。
普通电容柜串电抗是顺便滤波,无源滤波器是专门滤波。
2、无源滤波器选型关键参数一:调谐频率
调谐频率是无源滤波器最核心的参数,没有之一。无源滤波器本质上是一个LC串联谐振回路。在某一个特定频率上,电抗器的感抗和电容器的容抗刚好相等、方向相反,互相抵消,整个支路的阻抗降到最低。这个频率就叫调谐频率。
你要滤5次谐波(250Hz),调谐频率就得设在4.5次~4.8次之间(225Hz~240Hz) 。为什么不直接设在5次?因为怕谐振。电网频率会波动、电容器容值会衰减、电抗器电感会有偏差,你设在5次上,稍微偏一点就踩进谐振区,谐波会被放大好几倍。
实际工程应用中:5次滤波器的调谐频率一般设在240~248Hz之间。7次滤波器设在6.5次左右。
【怎么查调谐频率】: 无源滤波器设计图纸上一定会有调谐频率这个参数。无源滤波器厂家拿不出来,或者说不清楚,直接pass。
【选错了调谐频率会怎样】: 调谐频率设高了,接近5次,容易谐振放大谐波;设低了,离5次远,滤波效果大打折扣。无源滤波器变成摆设。
3、无源滤波器选型关键参数二:电容器额定电压和容量
无源滤波器里的电容器,不是随便购买的,它要同时承受基波电压、电抗器抬升的电压、谐波电压三样东西。系统电压是400V,串了电抗器后电容器端电压会抬升。计算公式:Uc=U系统÷(1-电抗率)。串6%电抗,电容器端电压≈425V;串7%电抗,电容器端电压≈430V。谐波电压还会进一步叠加。所以无源滤波器的电容器额定电压,至少要比系统电压高一到两个等级。系统400V,电容器至少选480V,有的场合要选525V。
电容器的容量也不是随便定的。它既要满足无功补偿的需要(滤波器同时兼作无功补偿),又要能承受谐波电流而不烧毁。
【怎么查电容器额定电压和容量】: 看电容器铭牌上的额定电压和额定容量。额定电压低于480V的,在400V系统里用无源滤波器,基本不靠谱。
【选错了电容器额定电压和容量会怎样】: 电容器额定电压选低了,长期过压运行,几个月就鼓包、炸。容量选小了,谐波电流一进来就过载烧毁;选大了,无功过补,电压升高。
4、无源滤波器选型关键参数三:电抗器耐流
电抗器要承受的电流,不是只有基波电流,还有谐波电流。两者叠加,流经电抗器的总电流可能远大于基波电流。
5次滤波器里,电抗器不但要承受工频50Hz的基波电流,还要承受250Hz的5次谐波电流。谐波电流可能占到总电流的30%-50%。如果电抗器选型时只按基波电流算,实际运行时肯定过载发热、烧毁。
电抗器的铁芯还要考虑不饱和。谐波电流大了,铁芯可能进入饱和区,电感量下降,调谐频率偏移,滤波效果变差。
【怎么查电抗器耐流】: 看电抗器铭牌上的额定电流。这个电流应该大于基波电流+谐波电流的总有效值。厂家应该提供这个计算值。
【选错了电抗器耐流会怎样】: 电抗器耐流不够,谐波一进来就发热、烧黑、匝间短路。铁芯饱和了,滤波效果直接废了。
5、给大家一张速查表

6、一个真实案例
某厂5次谐波超标,无源滤波器厂家给装了一组无源滤波器。投运后一测,5次谐波从25%涨到了35%。无源滤波器厂家说再观察观察。
笔者去看了设计参数,调谐频率设在了252Hz,离5次(250Hz)太近。电网一波动、电容一衰减,就踩进了谐振区。谐波不但没滤掉,反而被放大了。笔者把调谐频率改到235Hz,重新配了电抗器和电容器参数。再投运,5次谐波从25%降到了6%。
总结
无源滤波器选型需要重点关注调谐频率、电容器额定电压、电抗器耐流。无源滤波器厂家给你推荐无源滤波器,你就问三个问题:
1、调谐频率设多少?
2、电容器额定电压多少伏?
3、电抗器额定电流多少安?
以上三个问题无源滤波器厂家答不上来或者答不对的,换一家。
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