GB/T 26868-2011 高压滤波装置设计与应用导则

ICS31．060．70

K42

a国

中华人民共和国国家标准

11

26868--20

GB／T

高压滤波装置设计与应用导则

Theforandoffilters

guidedesignapplicationhigh—voltagepower

201201

1-07-29发布

宰瞀粥紫瓣警糌瞥霎发布中国国家标准化管理委员会促1”

26868--2011

GB／T

目次

前言…………………………I

1范围……………·……………··…………1

2规范性引用文件………······……………·····…………·1

3术语和定义…………………’…………”1

3．1谐波………一

3．2功率………--

3．3滤波装置…··

3．4滤波装置参数

4设计原则………………·····…………………·…·····……………·……7

4．1可靠性…………………···………--

4．2安全性……·……··……···………………………··

4．3功能要求…………………·······………·…………

4．4灵活性……………一

4．5其他特殊要求……………·…·………………·………···………一

4．6经济性………………····……·……………·…·……·····………一

5设计依据…………………·…·………………·…………8

5．1设计条件……………·……········………………·一8

5．2设计要求………………···…······……·…………--9

6设计方法………………·………………一12

6．1滤波器类型的确定……·……··……12

6．2滤波器的接线…………·……·………·……·………··……………13

6．3滤波装置的组合………………··…………………·14

6．4无功补偿容量的确定………………14

6．5滤波装置参数计算…………………15

6．6滤波装置谐波仿真………………·-·17

6．7滤波装置元件参数计算与校核………·····………·19

6．8滤波装置的保护………······………20

6．9滤波装置控制…………·…···…·…·21

6．10主电路元器件选择………………···…………·一22

7应用技术……………………·……·……-22

7．1试验…………………22

7．2安装与布置……………···……··…·27

7．3滤波装置的调试………………······………………31

7．4运行及维护…………………………32

附录A(资料性附录)滤波装置仿真……………………34

附录B(资料性附录)主电路元器件选择………………40

参考文献……………·……………………一43

1

GB／T26868--201

刖昌

本标准按照GB／T1．1—2009给出的规则起草。

本标准由中国电器工业协会提出。

本标准由全国电力电容器标准化技术委员会(SAC／TC45)归口。

本标准起草单位：西安高压电器研究院有限责任公司、河北省电力研究院、上海宝钢安大电能质量

有限公司、石家庄波宏科技有限公司、四川波宏电力滤波设计研究有限公司、日新电机(无锡)有限公司、

广东电网电力科学研究院、河北省电力勘测设计研究院、深圳市三和电力科技有限公司、辽宁荣信电力

电子股份有限公司、深圳市环华电气技术有限公司、佛山市南海区樱花电气有限公司、合肥华威自动化

有限公司、山东泰开电力电子有限公司、北京赤那思电气技术有限公司、杭州光大电力滤波设备有限公

司、浙江瑞泰电力电子有限公司、淄博莱宝电力电容器有限公司、深圳市力量科技有限公司、深圳市威尔

辰电力电子科技有限公司。

本标准主要起草人：段晓波、李令冬、贾保军、郭天兴、胡君慧、杨一民、徐柏榆、叶选茂、冯申荣、

张建平、张健夫、王锐、龙绍清、张宗有、平怡、江钧祥、任强、焦东亮、平孝香、冯丽、朱维扬、傅光祖、

夏小锋、田宜涛、李俊、陈伟俊。

26868--2011

GB／T

高压滤波装置设计与应用导则

1范围

本标准对高压无源电力滤波装置进行了定义、分类，规定了设计原则、设计依据、设计方法、应用技

术的基本内容等。

000

本标准适用于工频50Hz、额定电压为1V及以上至110kV及以下高压无源电力滤波装置(以

下简称滤波装置)。

滤波装置的设计与应用，除应符合本导则的规定外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的规定。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB1984--2003，IEC62271一100：2001，MOD)

1984高压交流断路器(GB

GB1985--2004，IEC62271-102：2002，MOD)

1985高压交流隔离开关和接地开关(GB

GB39063．6kV～40．53906--2006，IEC62271—

kV交流金属封闭开关设备和控制设备(GB

200：2003，MOD)

GB4208--2008，IEC60529：2001，IDT)

4208外壳防护等级(IP代码)(GB

IEC

GB／T11022高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求(GB／T11022--1999，cqv60694：

1996)

12325

GB／T电能质量供电电压偏差

GB／T14549--1993电能质量公用电网谐波

IEC60060-

GB／T16927．1高电压试验技术第一部分：一般试验要求(GB／T16927．1—1997，eq．v

1：1989)

IEC60060—2：

GB／T16927．2高电压试验技术第二部分：测量系统(GB／T16927．2—1997，eqv

1994)

GB

50227并联电容器装置设计规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3．1谐波

3．1．1

ofcommon

公共连接点pointcoupling

PCC

用户接人公用电网的连接处。

3．1．2

measurement

谐波测量点harmonicpoints

对电网的公共母线和电力线路或用户母线和供电线路以及有关设备或装置进行谐波测量的特

】

1

GB／T26868--201

定点。

3．1．3

基波分量fundamental

component

对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解，得到频率与电网工频相同的分量。

3．1．4

谐波分量harmoniccomponent

对周期性非正弦交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整数倍的分量。

3．1．5

order

谐波次数harmonic

^

谐波频率与基波频率的整数比。

3．1．6

harmoniccontent

谐波含量total

从与电网工频相对应的整周期性非正弦交流量中减去基波分量后所得量的方均根值(谐波电压含

量或谐波电流含量)。

√J2一E

U“一^／∑u：一扣可i

Y^=2

式中：

Jw——谐波电流含量；

I，——基波电流(方均根值)；

I。——第^次谐波电流(方均根值)；

U。——谐波电压含量；

u，——基波电压(方均根值)；

U^——第^次谐波电压(方均根值)；

u——电压方均根值；

I——电流方均根值。

3．1．7

ratio

谐波含有率harmonic

HR

周期性非正弦交流量中含有的第^次谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比(用百分数

表示)。第h次谐波电压含有率以HRU^表示，第^次谐波电流含有率以HRI．表示。

3．1．8

harmonicdistortion

总谐波畸变率total

THD

周期性非正弦交流量中谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比(用百分数表示)。电压

总谐波畸变率以THDu表示，电流总谐波畸变率以THD，表示。

3．1．9

source

谐波源harmonic

向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。

2

26868--2011

GB／T

3．1．10

harmonic

特征谐波characteristic

在设计工况下，电气设备产生的特定次数谐波。

3．1．11

harmonic

非特征谐波non-characteristic

电气设备产生的不是特征谐波次数的谐波。

3．2功率

3．2．1

瞬时功率instantaneouspower

声

端口的电压瞬时值与电流瞬时值的乘积。

户一ui

3．2．2

视在功率apparentpower

S

端口的电压方均根值与电流方均根值的乘积。

S—UI

3．2．3

矢量功率vector

power

复功率complexpower

S^h==1，2，……，n

^次电压矢量与^次电流共轭矢量的乘积。

S一一UtE—P一+jq

3．2．4

有功功率active

power

P

一个周期内的瞬时功率的平均值。

P一新础

对于正弦电压及电流，矢量功率的实部即有功功率。

P^一Re

S^一S^cosPh

吼——电压矢量U^相对于电流矢量I一的相位差。

对于周期性的非正弦电压及电流，有功功率是直流分量功率及基波和谐波有功功率的总和。

P=∑P。

3．2．5

无功功率reactivepower

Q

对于周期性的非正弦电压及电流

Q一撕尹=可

26868--2011

GB／T

对于正弦电压及电流，矢量功率的虚部即无功功率。

Q^一ImS^一S^sinPh

注：供给电感的无功功率为正值，电容输出的无功功率为负值。

3．2．6

factor

功率因数power

A

有功功率与视在功率之比。

、P

“一可

3．2．7

factorofthefundamental

基波功率因数power

factor

同类名称：位移因数displacement

cos91

基波有功功率与视在功率之比。

P，

c05P1一蓄

3．3滤波装置

3．3．1

filter

无源滤波器passive

PF

由滤波电路(电阻R、电感L、电容c构成)和开关、控制和保护单元等组成无源滤波器，可用于滤除

特定频率的谐波电流。

3．3．2

filter

调谐滤波器tuned

谐振频率调谐于欲滤除的谐波频率的滤波器。

调谐滤波器通常是电容、电感串联谐振型，在调谐频率下，感抗和容抗值正好相等而抵消。

3．3．3

调谐频率tuned

frequency

l。

在该频率下滤波器的感抗和容抗值相等而符号相反。

3．3．4

order

滤波器次数filter

^滤波器所需滤除的主导谐波次数。

对于h次滤波器，^一丢，，为欲滤除的主导谐波电流的频率，f，为基波频率，^为正整数。

3．3．5

单调谐滤波器harmonicfilter

single-tuned

只有一个调谐频率的滤波器。

3．3．6

filter

高通滤波器high-pass

在某一截止频率后的频带范围内呈低阻抗特性，用以吸收谐波电流的滤波器。

3．3．7

circuit

主电路main

滤波装置与交流配电线路相连接并具有同一绝缘水平的电路。

26868--2011

GB／T

3．3．8

circuit

辅助电路auxiliary

用以完成检测、控制、保护等辅助功能的二次电路。

3．3．9

orderoffilter

滤波器调谐次数tuned

^o

滤波器调谐频率的次数。

对于^次滤波器的调谐次数^。，‰一竽，，o为调谐频率。

JI

3．3．10

滤波装置filter

由接于同一供电母线上的全部滤波器组成滤波装置。

3．4滤波装置参数

3．4．1

装置的额定电压ratedoffilter

voltage

UN

设计滤波装置时规定的交流电压。

3．4．2

currentoffilter

滤波器的额定电流rated

JN

设计滤波器时所采用的电流方均根值。

3．4．3

of

电容器安装容量assemblecapacitycapacitor

QcNl

滤波器中全部电容器的额定容量之和。

3．4．4

基波补偿容量fundamental

compensationcapacity

Qcl

滤波装置(或滤波器)在额定电压下运行时的基波无功功率。

3．4．5

ofthe

电容器的额定电压ratedvoltagecapacitor

UcN

设计滤波器时，滤波电容器所采用的电压方均根值。

3．4．6

电抗器的额定电压ratedofthereactor

voltage

ULN

设计滤波器时，串联电抗器所采用的电压方均根值。

3．4．7

inductivereactanceoffilterreactor

滤波电抗器基波感抗fundamental

XLl

滤波电抗器的基波感抗值。

26868--2011

GB／T

3．4．8

reactanceoffilter

滤波电容器基波容抗fundamentalcapacitor

capacitive

XcI

滤波电容器的基波容抗值。

3．4．9

reactanceratio

额定电抗率rated

KLN

滤波器中串联电抗器的基波感抗与电容器基波容抗的比值。

K。一毫X100％

3．4．10

current

最大工作电流maximumworking

I一

温升不超过规定值时，滤波器能连续运行的最大工作电流方均根值。

3．4．11

currentcoefficientoffilter

滤波装置谐波电流系数harmonic

五n

滤波装置接入后，注入系统的谐波电流与谐波电流发生量的比值。

拈每

式中：

k——与滤波装置接人同一供电母线的谐波电流源(全部非线性负载)的^次谐波电流发生量

k——滤波装置接入后，谐波电流源注入系统的^次谐波电流。

3．4．12

currentrateoffilter

滤波装置谐波电流滤除率harmonic

filtering

％

滤波装置接人后注入系统的谐波电流的减少量与接入前注入系统谐波电流的百分比。

‰一(1一^n)×100％

3．4．13

factoroffilterreactor

滤波电抗器品质因数quality

qu

指滤波电抗器^次谐波频率下感抗与电阻的比值。

^XLl

qLA—i■

式中：

R。——滤波电抗器的^次电阻。

3．4．14

of

factorfilter

滤波器品质因数quality

g“

指滤波器^次谐波频率时，其等效串联^次谐波感抗x。与等效串联h次等效电阻R“的比值。

X吐

弛一瓦

6

26868--2011

GB／T

4设计原则

4．1可靠性

可靠性是指在规定的运行条件下滤波装置能够连续工作的保证程度。即滤波装置的设计应能保证

在规定的运行环境和运行条件下，确保其连续可靠工作。

对于特殊的运行环境和运行条件，应通过采用相应的技术措施与设计标准，以满足可靠性要求。

4．2安全性

滤波装置的设计应能保证其在正常运行、外部电网事故及异常时本身的安全性，同时装置本身的投

入、切除、正常运行及异常时不会对系统运行产生不良影响。

滤波装置的设计应有可靠的技术措施，如：采用自动控制、保护单元、设备可靠接地、闭锁装置、围网

设置和警告标志等，以保证装置安全运行。

4．3功能要求

4．3．1谐波电流滤波功能

谐波源注入公共连接点的谐波电流在规定的限值以内。

4．3．2无功补偿功能

在负荷功率变化范围内，装置的无功补偿能满足负载对功率因数和母线电压偏差的要求。

4．4灵活性

4．4．1允许多种组合的运行方式

装置除了满足技术性能指标、可靠性、安全性、经济性外，还应能满足不同工况和不同负荷水平下的

灵活运行的需求，允许装置多种组合的运行方式。

4．4．2允许多种控制方式

可根据实际情况，选择手动和自动控制。自动控制又可分电压无功综合控制和电压、谐波及无功综

合控制等。

4．5其他特殊要求

即特殊的运行环境和特殊的技术性能指标。

4．6经济性

4．6．1装置的运行损耗应力求最低。

4．6．2在满足4．1～4．5、4．6．1要求的前提下，以制造成本最低为原则进行优化设计。

26868--20”

GB／T

5设计依据

5．1设计条件

5．1．1环境条件

5．1．1．1海拔

滤波装置安装地点的海拔高度。

为便于产品的标准化，推荐一般产品可按照海拔不超过1000m考虑。

用于海拔高度高于1000m地区的滤波装置，其要求应由用户与制造方协商确定。

5．1．1．2温度和湿度范围

滤波装置运行地点的环境空气温度变化范围如表1所示。

表1滤波装置运行地点的环境空气温度变化范围

环境温度

类别安装地点

最高最低

屋外最热月平均最高温度

裸导体该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均最高温度

屋内

加5℃

屋外年最高温度年最低温度

屋内电抗器该处通风设计最高排风温度

电器

该处通风设计温度。当无资料时，可取最热月平均最高温度

屋内其他

加5℃

注1：年最高(或最低)温度为一年中所测得的最高(或最低)温度的多年平均值。

注2：最热月平均最高温度为最热月每日最高温度的月平均值，取多年平均值。

滤波装置运行地点的相对湿度，应采用当地湿度最高月份的平均相对湿度。对湿度较高的场所，应

采用该处实际相对湿度。当无资料时，相对湿度可比当地湿度最高月份的平均相对湿度高5％。(一般

地区推荐的产品环境相对湿度：月平均相对湿度不大于90％，日平均相对湿度不大于95％)。

5．1．1．3风速

m／s的

安装运行地点距离地面10m高、30年一遇的10min平均最大风速，最大设计风速超过35

地区，可在屋外滤波装置的布置中采取措施。阵风对装置的影响，应由制造部门在设计中考虑。

5．1．1．4覆冰厚度

对于户外运行的装置，在积雪、覆冰严重地区，应尽量采取防止冰雪引起事故的措施。隔离开关的

破冰厚度，应大于安装地点的最大覆冰厚度。

5．1．1．5抗污秽能力

设备外绝缘的爬电比距按照安装地点的污秽等级确定。

8

26868--2011

GB／T

5．1．1．6耐受地震能力

滤波装置设计需适应当地的地震烈度，必要时应进行抗震强度验算。

安装时，应考虑支架对地震力的放大作用。辅助设备应具有与主设备相同的耐受地震能力。

5．1．1．7其他

非正常使用条件由制造方和购买方商定。

5．1．2电源及供配电系统

5．1．2．1系统参数

系统公共连接点和滤波装置预接人点的系统接线及运行方式，各种方式下电网短路容量，变压器、

输配电线路、补偿电容器和电抗器及限流电抗器等设备参数。

5．1．2．2电压偏差

系统公共连接点和滤波装置接人点电源及供配电系统实际和可能的运行电压范围。

5．1．2．3电压波动

系统公共连接点和滤波装置接人点系统电压变动和闪变。

5．1．2．4频率变化

系统公共连接点和滤波装置接人点电网频率的变化范围。

5．1．2．5谐波水平

系统公共连接点和滤波装置接人点系统的谐波特征和背景谐波水平。

影响系统谐波特征及谐波水平的主要方面有：

a)系统电源构成，包括有些交直流混合电源系统，特别是直流电源系统不同运行方式；

b)不同运行方式和运行电压及负荷水平下系统背景谐波；

c)已有和规划中的谐波源类型及其运行方式。

5．1．2．6电压不平衡

系统公共连接点和滤波装置接入点系统三相电压不平衡数据。

5．1．3负载条件

5．1．3．1负载的谐波特征和各次谐波含量。

5．1．3．2负载的有功和无功的变化范围、变化频度和变化速度。

5．2设计要求

5．2．1接入电佣基本要求

5．2．1．1滤波装置的设计，应根据拟安装地点系统接线及运行方式、谐波水平(含背景谐波)和无功需

求等因素，按全面规划、合理布局、分级滤波、就地平衡的原则确定最优滤波容量和方式。

5．2．1．2设计时应核算滤波装置按各种容量组合运行时，滤波装置所在系统不得发生有危害的谐振，

且考核点的谐波水平在设计限值范围内。

9

26868--2011

GB／T

5．2．1．3滤波装置宜装设在变压器的主要谐波源负荷侧。

5．2．2电压控制

滤波装置运行及退出时，其对所接系统引起的电压偏差变化应符合GB／T12325的规定范围。

对供电电压允许偏差有特殊要求的用户，由设计方、制造方与购买方协议确定。

5．2．3电压波动限制

对多支路滤波装置，投切任何一支路在考核点所引起的电压变动值满足以下要求

——20

kV及以上等级不宜超过其额定电压的±2．5％；

——20

kV以下等级不宜超过其额定电压的士3％。

5．2．4频率波动、滤波器参数和系统参数变化

滤波装置的设计应考虑频率波动、滤波器参数变化和系统参数变化对系统的阻抗特性和谐波水平

产生的影响，确保滤波装置和系统安全稳定要求。

5．2．5考核点谐波限值要求

5．2．5．1系统谐波限值

5．2．5．1．1通则

系统谐波限值是保证不因过大的谐波畸变而使系统所连接设备丧失功能或发生故障。

对PCC点，滤波装置设计应满足GB／T14549—1993规定的谐波限值。对用户或企业内部电网的

14549

母线，可参照GB／T1993或根据用户要求另行规定采用电磁兼容谐波限值，或由用户另行

规定。

5．2．5．1．2谐波电压限值

表2公用电网谐波电压限值

各次谐波电压含有率

电网标称电压电压总谐波畸变率

％

kV％

奇次偶次

o．385．04．o2．o

6

4．03．21．6

IO

35

3．02．41l2

66

1102．o1．6o．8

5．2．5．1．3谐波电流允许值

公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过表3中规定的允许值。当

公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，表3中的谐波电流允许值的换算见

14549—1993附录B。

GB／T

10

GB／T26868--2011

表3注入公共连接点的谐波电流允许值

基准谐波次数及谐波电流允许值

标准

短路A

电压

容量

kV2345678910111213141516171819202122232425

MVA

0．381078623962264419211628132411129．7188．6167．88．97．1146．512

6i0043342l34142411118．5167．1136．16．85．3104．79．04．34．93．97．43．66．8

10100262013208．5156．46．85．19．34．37．93．74．13．26．02．85．42．62．92．34．52．14．1

3525015127．7125．18．83．84．13．15．62．64．72．22．51．93．61．73．21．51．81．42．71．32．5

6650016138．1135．49．34．14．33．35．92．75．02．32．62．03．81．83．41．61．91．52．81．42．6

110750129．66．09．64．06．83．03．Z2．44．32．03．71．71．91．52．81．32．51．21．41．12．11．01．9

000

注：220kV基准短路容量取2MVA。

同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连

接点的供电设备容量之比进行分配，分配的计算方法见GB／T14549--1993的附录B。

5．2．5．2设备承受能力

滤波装置所在系统由各