专利名称:双调式低能耗滤波装置及方法
本发明是一种电力高次谐波装置及方法。
可控硅供电轧机和炼钢电弧炉是电力系统中的主要谐波源之一。高次谐波电流的存在，造成电网电压波形畸变，使电力电子设备使用寿命缩短，电气控制系统紊乱，高频磁埸对通讯造成干扰，严重时影响安全生产。为此，国内外电力部门对用户的谐波指标均有严格的规定。
国外滤波装置现可分为两大类第一类;带附加串(或并)联电阻器的品质因数有级可调的单调谐滤波器，第二类;无附加电阻器的品质因数不可调的单调谐滤波器。
第一类滤波器的缺点是基波损耗大，如武钢07工程采用此类装置，3次和5次滤波器的损耗太大，致使电阻器发热问题难于解决，多台同次单调谐滤波器难于并联运行，造成供电方式单一，不利于经济运行;品质因数是有级调节，无法实现最佳调节。
第二类滤波器的缺点要求谐波参数正确制造精度高;实现多台同次滤波器并联运行更难。
此外，从国外引进的滤波装置中的电阻器(包括高通滤波器中的并联电阻器)采用的是复杂网状结构，价格昂贵。
国内滤波器现处于研究仿制第一类滤波器阶段。
本发明的特点是滤波装置中调谐电抗器的电感量和品质因数均连续可调(称双调式)，因而取消串(并)联附加电阻器;高通滤波器中的低电感电阻器采用铁铬合金，电感量小19次谐波以下功率因数高于0.99，精度高在3%以内。上述特点使滤波装置具有低损耗优点。
滤波装置的电抗器，是由顶部的短路环D1上部线圈L1，下部线圈L2，底座D2支撑及调整螺母螺杆、绝缘块等所组成。由旋动支撑及调整螺杆上的螺母可使短路环D1作上下移动以实现品质因数的连续可调，连续调节范围0-13%，同理可使两线圈绕组的L1、L2之间的距离作上下移动，以实现电感的无级连续可调，连续调节范围±5%。
滤波装置的低感电阻器其特点是电感低，功率因数高，电阻精度高，开启式箱形电阻器的端部采用非磁性金属板，其底座采用四个耐压在42KV以上的绝缘子，使用环境温度45℃，波形电阻片的结构布置，应使电流在平面上作往复方向流动以使电磁感应达到最低，电阻片用螺杆螺母绝缘云母片及端部瓷瓶组装固定在端板上，竖向采用多层结构，每层电阻片间按散热条件及动稳定性能的要求确定，低感电阻器，上下两层设若干抽头以根据使用要求方便进行阻值调节。
低感电阻器功率因数在19次谐波以内均能达到0.99以上，电阻精度3%。在6～35KV供电系统下，各滤波支路设有开关继电保护装置。HP11高通滤波器由低感电阻器与调谐电抗器并联再与滤波电容器串联而成。3(H3)，5(H5)，7(H7)等各次低通滤波器由电容器，品质因数及电感连续可调的调谐电抗器串联构成。形成单调谐滤波器。
本发明的适用范围，抑制各种非线性负荷产生的高次谐波，并提高了功率因数;额定电压6KV～35KV，额定安装容量40000KVAR以下。
上述特点使滤波装置具有低损耗优点。
双调式低能耗滤波装置具有以下优点易实现品质因数最佳调节;
易实现多台同次单调谐滤波器并联运行;
因双调式调谐电抗器基波损耗很低，且采用本专利技术后可提高品质因数，使滤波装置的基波损耗大幅度降低;
因取消单调谐滤波器中的串(并)联附加电阻器，可减少故障率和运行维护工作量，提高装置的运行可靠性，并可减少占地面积，节约投资。
采用低电感电阻器，结构简单，电感量小，散热条件好，价格便宜。
上述双调式低能耗滤波装置已在马鞍山钢铁公司51号变电所内实际运行。该装置对850初轧2300中板和六机架钢坯连轧三套主传动电机的可控硅供电装置产生的高次谐波进行滤波并改善功率因数，可控硅供电的直流电机总容量为18500KW，滤波装置安装容量为12000KVAR共设计成H3·H5，H7、HP11四组滤波器，85年10月投入运行以来，情况良好，滤波效果显著，完全达到设计要求和电力部门的有关规定，马钢获得较好的经济收益。
110KV母线综合电压畸变系数由1.59%降到1.09%;
10KV母线综合电压畸变系数由7.78%降到1.69%功率因数由0.6改善到0.99;
连接在轧机供电母线上的供电变压器和其它电气设备的电磁噪声明显减小，马钢每年可得综合经济效益近百万元，基建投资一年即可回收。
图1电抗器D1短路环;
Z支撑黄铜螺杆;
J金属板L1上部线圈;
L2下部线圈;
D2底座;
图2电抗器A-A剖面1铜螺母 2铜垫3绝缘套 4绝缘块图3电阻器5铝板支架; 6电阻器7紧固螺杆; 8绝缘支柱9接线夹板图4电阻器B向图图5电阻器C向图图6电阻器I-I陪面10丝杆; 11螺母;
12弹簧垫; 13垫片;
14绝缘套; 15绝缘纸板;
16绝缘子; 17金属隔片;
18电阻片; 19金属隔块;
20云母绝缘垫; 21绝缘套管;
图7马钢51号变电所滤波装置电气主接线简图G隔离开关; DL断路器;
C电容器; Rp并联低感电阻器;
L电感及品质因数连续无级可调的电抗器;
XL电抗器感抗;
RL电抗器电阻;
H3H5H7分别为3、5、7次单调谐滤波器;
HP1111次及以上各次谐波高通滤波器
权利要求
1.电力高次谐波滤波装置由电阻器，调谐电抗器，滤波电容器及相应的开关、继电保护装置所组成，本装置及方法的特点在于滤波装置的调谐电抗器是品质因数及电感无级连续可调(双调式)，其调节范围0-13%，低电感电阻器，具有低电感，高精度，高功率因数，在19次谐波以内功率因数均在0.99以上。以此种滤波装置方便地实现多台装置并联运行。合理分配谐波电流的方法。
2.根据权项1的调谐电抗器。其特点是顶部是短路环D1，由金属导体所制成。短路环与金属板J焊接，金属板中有孔通过，孔用螺母1与固定螺杆Z联结绝缘紧固，由螺杆螺母可使短路环的位置作上、下调整，实现品质因数的可调。
3.根据权限2的短路环其特点是金属圆环，其竖向为铝金属环的宽度，其水平方向是铝金属环的厚度，短路环与电抗器的固定螺杆沿圆周有四个以上的固定联结调整点。短路环金属板的截面按合理电流密度计算选取。
4.根据权项1的滤波电抗器其特点是线圈分上下两组，采用螺杆，螺母联结，可以上下调节两线圈的距离以实现电感的连续可调。
5.根据权项1的滤波装置，其特点是低电感电阻器是采用铁铬合金材料，波形片状电阻所组成的串联，开启式箱形电阻器，功率因数在19次谐波以内均能达0.99以上。
6.根据权项5的低感电阻器其特点是底座采用四个绝缘子，耐压42KV以上，使用环境温度可达±45℃，电阻精度在3%以内。
7.根据权项5的低感电阻器特点是端部固定板用非铁磁物金属板，竖向采用多层结构，每层电阻片之间矩，按散热条件及动稳定性能的要求确定。上下两层电阻片设若干个抽头，可据根使用要求调节阻值。
8.根据权项1的滤波装置，其特点是电力高次谐波3、5、7、9、11、13、23、25、次等的不同按具体要求设计成，HP11次以上的高通滤波装置由低电感电阻器与调谐电抗器并联再与电容器相串联构成及H3·H5，H7等低通滤波器由电容器与品质因数及电感可调的调谐电抗器串联构成
9.根据权项1的滤波装置应用于6～35KV系统滤波支路时，其特点是采用品质因数电感连续可调的技术，可以方便地应用于二组以上的滤波器并联运行，并通过品质因数可调的方式合理分配谐波电流。
专利摘要
一种电力高次谐波滤波装置及方法，可用于消除高次谐波电流造成的电网电压波形畸变，提高供电质量和安全性。普通静态滤波装置是带附加电阻器的品质因数有级可调的单调谐滤波器，或无附加电阻器而品质因数不可调的单调谐滤波器。本装置及方法的特点是，滤波器是由品质因数及电感量无级连续可调的电抗器及低感电阻器等组成。调整幅度大、方便、低能耗，易于实现多台滤波装置并联运行。
文档编号H01F29/00GK86103586SQ86103586
公开日1987年12月9日 申请日期1986年5月27日
发明者陆济仁, 夏华, 游广荣, 冯汪根, 郭礼生, 廖美兰, 徐文飞 申请人:冶金工业部马鞍山钢铁设计研究院, 马鞍山钢铁公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan