1 中频炉常规工作状况描述
中频炉采用 12 脉冲相控整流，实际是由 2 个 6 脉冲并联组成，因此 660V侧，其谐波成分主要为 5、7、11 等次谐波，若有中频泄漏，还会含有部分间谐波。
       1.1 中频炉负载的常规谐波频谱柱状图

图中可以看出负载电流中含有大量的 5、7、11 次谐波电流。

1.2 中频炉负载的中频泄漏常规波形图

图中可以看出负载电流中谐波电流频谱广泛，由于中频泄漏含有部分间谐波。

2 谐波治理方案
根据贵方提供的信息，我们进行了系统的仿真，见下图。

从上至下，第一层系统电压（谐波补偿后）；第二层谐波补偿后电流；第三层谐波补偿电流；第四层负载电流（中频炉）。根据仿真结果和我们多年的谐波治理经验，推荐配置法拉德 FLD-EARW 无源电力滤波器，对中频炉负载进行无功及谐波治理。
推荐配置如下：

FLD-EARW 无源滤波器采用微处理器控制专用接触器自动投切调谐电容器组的消谐无功补偿装置，采用微处理器无功功率实时监测、谐波电流抑制、编码加循环投切控制等先进技术，可以在各种复杂的工业现场环境中应用。特别是设备中以调谐电容器组为核心的补偿系统，可以根据被补偿负荷的特征专门设计制造，构成与负荷特性最佳匹配、性价比最好的专用设备。

法拉德 FLD-EARW 无源电力滤波器系统构成与特点 ：
       设备由系统控制器、驱动模块，电容器专用交流接触器构成的投切执行器和调谐电容器组四大部分构成。系统控制器通过电压、电流传感器实时检测系统电压和电流的瞬时值，并实时计算出电压与电流有效值、谐波含量和系统所需无功功率等控制参量，按预设控制策略完成逻辑判断，并发出相应的控制指令，通过驱动模块控制投切执行器投切调谐电容器组，实现对负载无功功率的动态跟踪补偿和谐波滤除。
图 1 为补偿柜的一次与二次系统图，表 1 为 FLD-EARW -0.66 系列无源电力滤波器的主要技术指标。

图 1 自动跟踪消谐无功补偿柜一次与二次系统图

表 1 FLD-EARW -0.66  无源电力滤波器 主要技术指标

推荐安装位置如下：

6  补偿容量对谐波治理效果的影响

图中可以看出，投入补偿容量越大，滤波器的 5 次谐波阻抗越小，5 次谐波滤除能力越强

图中可以看出，投入补偿容量越大，5、7 次谐波滤除比例越高，滤波效果越好。

3 3 综述
       对中频炉的实际情况分析可以看出，该负载在工作时电力谐波问题严重，使整个配电系统存在很大的安全隐患，同时谐波导致的发热损耗增大，电能浪费严重，由于谐波的原因普通的无功补偿会将谐波放大，导致电容损坏，甚至与系统发生谐振；谐波是一个量变积累的过程，当谐波源负载比较多时，配电系统中的设备就会经常造成损坏，有可能造成整个配电系统发生事故。建议对谐波源负载在就地进行电能质量综合治理，消除谐波的危害同时降低功率损耗，营造一个安全、洁净的配电系统。

法拉德 FLD-EARW 系列无源电力滤波器

工作原理简介
       无源电力滤波器的主回路原理图及其谐波等效电路如下图所示。由滤波电容器和电抗器串联构成一个或多个串联谐振滤波支路，分别谐振于需滤除的主要谐波频率，各滤波支路均与谐波负载并联，对负载谐波电流构成分流支路。

无源电力滤波器主回路原理图

无源电力滤波器的谐波等效电路

假定负载谐波电流和网侧谐波电流分别为 I lh 和 I sh ，电网谐波电压为 U sh ，电网谐波等效阻抗和滤波器谐波阻抗分别为 Z sh 和 Z fh ，由无源电力滤波器的谐波等效电路可得描述其滤波特性的方程：

在对谐波频率串联谐振状态下，滤波支路对谐波电流呈现很低的阻抗，通常显著低于电网对谐波的等效阻抗，因此大部分谐波电流将被滤波器分流而不再流入电网，使 I sh 显著小于 I lh ，从而得到良好的滤波效果。电网中的谐波电压也会在无源滤波器中产生谐波电流，需在滤波器设计时将此部分电流控制在较低水平。对于工频基波电压而言，无源滤波器等效为一个电容器，可补偿负载所需无功功率。

法拉德 FLD-EARW 系列无源电力滤波器由检测单元、主控单元，投切执行单元和无源滤波支路（调谐电容器组）、人机界面等部分构成。检测单元通过电压、电流传感器实时检测系统电压和电流的瞬时值，并实时计算出系统谐波成分、所需无功功率、电压电流有效值等控制参量，由主控单元完成逻辑判断并发出相应的控制指令，控制投切执行单元投切无源滤波支路，实现对负载谐波和无功功率的综合补偿。

FLD-EARW 无源电力滤波器原理框图

FLD-EARW  系列产品主要特点
• 针对用户配电系统与负荷特征专门设计，可实现最佳配合；
• 计算机模拟分析技术与计算机辅助参数优化设计技术，取得最效果；
• 基于 DSP 和 CPLD 等新型高速集成控制芯片的控制器，控制快速准确；
• 基于无功与谐波分析的补偿参数的自适应控制技术，实现无功补偿、谐波滤除、谐波共振抑制等指标综合优化控制；
• 采用无暂态高速投切调谐电容器组专有技术，滤波支路投切无涌流冲击，可实现滤波器的高速投切。
• 无功补偿与谐波治理一体化，设备性价比高。
规格系列和命名方法

基本型号：4 位 FLD-EARW3 法拉德无源电力滤波器

• 补偿方式：2 位 33：三相三线统补；
31：三相三线分补，41：三相四线分补
• 控制方式：1 位 V：超高速型，F：高速型，N：普通型
• 电压等级：2 位 0.4：0.4kV，0.6：0.66kV 或 0.69kV
• 补偿容量：3~4 位 以千乏（kvar）为单位的补偿容量
• 补偿步数：1~2 位 1~10 步
• 工厂代号：2 位 主要用于工厂生产识别，订货时可以不填。
其中：33、31、41 等不同补偿方式的主回路结构如下图所示：

各种补偿方式的主回路结构示意图
主要技术指标

执行标准
GB/T 15576-1995  低压无功功率静态补偿装置
GB/T 12747-2004 自愈式低电压并联电容器
JB/T 9663-1999 低压无功功率自动补偿控制器
GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波
FLD-EARW  系列产品 设计选用
无源电力滤波器通常需要针对用户负载的谐波特征和用户配电系统参数进行设计选用，方能取得良好效果。选用无源滤波器需要首先确认以下技术参数：
（1）用户负荷种类和容量；
（2）用户负荷谐波电流的次数和各次谐波电流强度；
（3）用户负荷对无功功率的需求；
（4）用户配电系统低压侧电压等级、电压谐波次数和各次谐波电压含量；
（5）用户配电变压器规格型号；
（6）用户进户线电压等级、短路容量和协议用电容量；
（7）治理目标。
       针对不同的项目，法拉德首先派专业的工程师到用户现场对配电系统进行现场测量与了解，获得第一手数据，然后根据现场测量数据出具电能质量分析报告，针对不同的现场情况，提供最优的设计方案。也可由用户自行测量，并提供测试结果和配电系统参数，由法拉德电气工程师推荐产品规格或技术方案。

法拉德电气（北京）有限公司
2014 年 8 月 22 日