混合滤波装置（并联型混合滤波装置在索道上的应用）

混合滤波装置（并联型混合滤波装置在索道上的应用）实时检测电网中负载电流，快速分离出谐波电流分量，并根据谐波电流的大小发出控制指令，实时产生大小相等，方向相反的补偿电流注入到电网中，实现瞬时滤除谐波电流。ZHPF并联型混合滤波装置由动态无源补偿装置和有源电力滤波装置二部分并联接入电网，共同承担补偿谐波的任务。其工作原理是，无源部分采用动态投切，投切开关采用可控硅，可以满足直流电机快速变化的无功需求；有源部分主要承担滤除系统内谐波的任务。另外由于直流调速装置是四象限运行，索道曳引电动机由于正常状态就不断正、反转，上、下行都有可能电动或发电，四象限运行状态。由于上行的客人和下行的客人会随客流量的不同而不同那么，各个状态能量转换方向不同，有电机的拖动状态和发电状态。此时由于载客量的变化引起的负荷的波动，电机也会运行在满载和轻载等各个不同的工况。而且电机的负荷变化很快而且经过电流的转换后会产生大量的谐波，且需要的无功量也快速的变化，有对无功的快速

本文介绍了追日电气的并联型混合滤波装置ZHPF在九华山花台索道上的工程案例，分析了具体的设计思路、选型过程和对设备的校验。

在低压配电系统中，存在大量谐波源，如直流电机、电炉、轧机、电焊机等，这些谐波源电流畸变大、谐波频谱范围广、无功需求变化快等特点。这类负载产生的谐波，危及配电系统的正常运行，甚至引发严重的电气事故。传统的无源滤波技术因其技术局限，不能很好的综合解决这些问题，有源滤波技术也因容量限制和成本价格的原因，造成工程难以推广。

ZHPF并联型混合滤波装置专门针对此类工况特点的低压配电系统而设计，该装置融合了动态无源滤波技术和有源谐波补偿技术，具有滤波容量大、滤波范围广、滤波效率高、实时跟踪、及时响应的特点，可高效滤除负载谐波，抑制系统振荡，提高电网的稳定性，同时取得明显的节能降耗和供电设备增容的效果，具有较强的工程实用性和很高的产品性价比。

工况介绍

九华山花台双线循环脱挂式客运索道具有可跨越特大跨距、抗风稳定性好、能轻而易举地达到大运量、节约能源、维修工作量少等一系列特点，其主要的拖动电机是直流电机，直流电机的工作特性，它在工作的时候负责带动缆车运行，缆车的工况是有重载有轻载。

另外由于直流调速装置是四象限运行，索道曳引电动机由于正常状态就不断正、反转，上、下行都有可能电动或发电，四象限运行状态。由于上行的客人和下行的客人会随客流量的不同而不同那么，各个状态能量转换方向不同，有电机的拖动状态和发电状态。

此时由于载客量的变化引起的负荷的波动，电机也会运行在满载和轻载等各个不同的工况。而且电机的负荷变化很快而且经过电流的转换后会产生大量的谐波，且需要的无功量也快速的变化，有对无功的快速需求及谐波的快速治理，需要对这些电能质量状况进行综合治理。

滤波器设计

1）滤波装置的工作原理

ZHPF并联型混合滤波装置由动态无源补偿装置和有源电力滤波装置二部分并联接入电网，共同承担补偿谐波的任务。其工作原理是，无源部分采用动态投切，投切开关采用可控硅，可以满足直流电机快速变化的无功需求；有源部分主要承担滤除系统内谐波的任务。

实时检测电网中负载电流，快速分离出谐波电流分量，并根据谐波电流的大小发出控制指令，实时产生大小相等，方向相反的补偿电流注入到电网中，实现瞬时滤除谐波电流。

2）补偿容量的确定

变压器下的直流电机负荷要考虑到进行在100%、60%、30%等各种负载率的情况，需计算各种工况下的各种无功需求。直流电机的功率是800kW，满载时功率因数会较高在0.85左右，而其它负荷率较低的时候会在0.5甚至更低，我们针对各种状态进行综合的计算，无源部分的补偿容量为480kvar。

3）滤波电流的确定

根据负荷的负载率和其谐波电流畸变率的关系，计算谐波滤除200A就可以达到滤除大部分谐波，此外无源部分也可以吸收部分的谐波，系统总的谐波残余量只占变压器低压侧额定最大电流的5%左右，谐波的电流畸变率限制在5%，满足了系统对最大谐波电流输出时对电流畸变率的要求。

4）设备选型

通过以上的计算，变压器低压侧所需要的补偿容量为480kvar。谐波输出200A，投入设备后，可以保证较高的平均功率因数和较好的谐波滤除效果，并考虑到今后设备增加后还能够满足补偿需求。综合考虑选用上海追日电气公司的综合治理产品并联型混合滤波装置ZHPF-480kvar-200A/400V。

滤波装置的校验

装置的谐振点在3.5次，系统不存在3.5次谐波，故系统不存在发生谐振的危险，所以滤波设备是安全可靠的。有源部分的输出电流为200A，可滤除系统内大部分谐波且响应速度快、滤波范围广。

结束语

九华山花台索道通过ZHPF并联型混合滤波装置对供电系统的电能治理后，平均功率因数达到了0.9以上，系统内的谐波大大减少，达到了国家相应的标准，系统内电气设备的电气故障明显减少，电能质量得到很大地提高。

（本文选编自《电气技术》，原文标题为“并联型混合滤波装置在索道上的应用”，作者为杜存国、贵宝华。）