高压电力滤波装置 设计与应用导则
（The Rule for Design and Application of High-voltage Power Filter）
****-**-** 发布 ****-**-**实施
******** 发布
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前 言
制定本规范旨在为了更好地贯彻国家对电力设备、电能质量等有关方面的标准和管理规定，保证高压电力滤波装置的安全可靠运行和良好的技术性能指标，确保电网和用户供电设备的安全运行，保障供电电能质量。
附录A：主电路及辅助电路元器件选择 附录B：符号说明
本规范自下发之日起实行。 本规范由*********提出。
本规范由**************归口管理。 本规范由河北省电力研究院负责起草。本规范的参加起草单位有 本规范主要起草人：
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目 录
1 范围 .............................................................................................................................................7 2 规范性引用文件............................................................................................................................7 3 术语 .............................................................................................................................................8
3.1谐波 .....................................................................................................................................8
3.1.1 公共连接点 (point of common coupling) ................................................................8
3.1.2 谐波测量点 （harmonic measurement points）........................................................8 3.1.3 基波分量 （fundamental component）......................................................................8 3.1.4 谐波分量 (harmonic component) ..............................................................................8 3.1.5 谐波次数 (h) (harmonic order) ..............................................................................8 3.1.6 谐波总量 (total harmonic content) .......................................................................8 3.1.7 谐波含有率 (HR) (harmonic ratio) .........................................................................9 3.1.8 总谐波畸变率 (THD) (total harmonic distortion).................................................9 3.1.9 谐波源 (harmonic source) .......................................................................................9 3.1.10 特征谐波 （characteristic harmonic） ........................................................................9 3.1.11 非特征谐波 （non-characteristic harmonic） ..............................................................9 3.2 功率.....................................................................................................................................9
3.2.1 瞬时功率（p）（instantaneous power） ....................................................................9 3.2.2 有功功率（P）（active power） ................................................................................9 3.2.3 无功功率（Q）（negative power）.............................................................................9 3.2.4 视在功率（S）（apparent power）.............................................................................9 3.2.5 畸变功率（N）（distortion power） .........................................................................9 3.2.6 复功率（S）（geometric power） ............................................................................9 3.2.7 功率因数（）（power factor） ..............................................................................9 3.3滤波装置 ............................................................................................................................ 10
3.3.1 滤波装置 (Filter) .................................................................................................... 10 3.3.2 无源滤波器(其代表符号为PF)（Passive filter）........................................................ 10 3.3.3 调谐滤波器 （Tuned harmonic filter） ...................................................................... 10 3.3.4 调谐频率(f0) （Tuned frequency） .......................................................................... 10 3.3.5 单调谐滤波器 （Band pass filter） ........................................................................... 10 3.3.6 高通滤波器（High pass filter） ................................................................................. 10 3.3.7 滤波支路 （Filter branch） ...................................................................................... 10 3.3.8 主电路 （Primary circuit） ....................................................................................... 10 3.3.9 辅助电路 （Secondary circuit） ................................................................................ 10 3.3.10 滤波回路次数（Filter order）.................................................................................. 10 3.3.11 滤波回路调谐次数（Filter Tuned harmonic order） ................................................... 10 3.3.12 高压无源电力滤波装置（high voltage electric passive filter） .................................... 10 3.4滤波装置参数 ..................................................................................................................... 11
3.4.1 装置的额定电压(UN) ................................................................................................ 11 3.4.2 滤波回路的额定电流(IN) ......................................................................................... 11 3.4.3 滤波电容器的额定容量(SCN) ..................................................................................... 11
3
3.4.4 滤波回路的基波补偿容量（S1N） .............................................................................. 11 3.4.5 电容器的额定电压（UCN）......................................................................................... 11 3.4.6 电抗器的额定电压 （ULN） ....................................................................................... 11 3.4.7 额定电抗率（KN） .................................................................................................... 11 3.4.8 基波感抗(XN) ........................................................................................................... 11 3.4.9 最大工作电流 （IMAX） ............................................................................................. 11 3.4.10 谐波滤除率（KLh） ................................................................................................. 11 3.4.11 品质因数(q) .......................................................................................................... 12 3.4.12 安装容量（assemble capacity） ............................................................................... 12
3.4.13 基波容量（fundamentl capacity） ............................................................................ 12
4 设计原则 .................................................................................................................................... 12
4.1 可靠性 ............................................................................................................................... 12 4.2 安全性 ............................................................................................................................... 12 4.3 功能要求............................................................................................................................ 12 4.4 灵活性 ............................................................................................................................... 12 4.5 其他特殊要求 .................................................................................................................... 12 4.6 经济性 ............................................................................................................................... 12 5 设计依据 .................................................................................................................................... 13
5.1设计条件 ............................................................................................................................ 13
5.1.1 环境条件 ................................................................................................................. 13
5.1.2 电源及供配电系统 ................................................................................................... 13 5.1.3 负载条件 ................................................................................................................. 14 5.2设计要求 ............................................................................................................................ 14
5.2.1 接入电网基本要求 ................................................................................................... 14 5.2.2 电压控制 ................................................................................................................. 14
5.2.3 电压波动 .......................................................................................................... 14 5.2.4 频率波动适应 .......................................................................................................... 14 5.2.5 考核点谐波制值要求................................................................................................ 14 5.2.6 无功补偿要求 .......................................................................................................... 16 5.2.7 安全运行要求 .......................................................................................................... 16 5.2.8 可靠性要求.............................................................................................................. 16 5.2.9 运行方式要求 .......................................................................................................... 17 5.2.10 接线要求 ............................................................................................................... 17 5.2.11 环保要求 ............................................................................................................... 17
5.2.12 安装布置要求 ........................................................................................................ 17
6 高压无源滤波装置设计方法 ........................................................................................................ 17
6.1无功补偿容量计算 .............................................................................................................. 17
6.1.1 计算公式 ................................................................................................................. 17 6.1.2 无功补偿对电压变动改善效果评价与无功补偿装置控制方式的确定.......................... 18 6.2滤波装置类型的确定 ........................................................................................................... 19
6.2.1 常用滤波装置的类型................................................................................................ 19 6.2.2 滤波装置类型的确定原则......................................................................................... 20 6.3高压无源滤波装置的接线 .................................................................................................... 20 6.4滤波装置的组合 .................................................................................................................. 20
6.4.1 滤波装置组合的定义................................................................................................ 21
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6.4.2 滤波装置组合原则 ................................................................................................... 21 6.4.3 典型组合案例：....................................................................................................... 21 6.5滤波装置参数计算 .............................................................................................................. 21
6.5.1 滤波器组的无功补偿容量分配.................................................................................. 21
6.5.2 滤波装置的调谐频率................................................................................................ 21 6.5.3 滤波装置电抗器的品质因数 ..................................................................................... 22 6.5.4 滤波装置的R、L、C参数......................................................................................... 22 6.6滤波装置接入系统后的配电网络谐波仿真 ........................................................................... 24
6.6.1仿真目的 .................................................................................................................. 24
6.6.2仿真电路 .................................................................................................................. 24 6.6.3仿真计算 .................................................................................................................. 24 6.6.4仿真结果评价 ........................................................................................................... 25 6.6.5 仿真案例 ................................................................................................................. 25 6.7滤波装置元件参数计算与校核 ............................................................................................. 25
6.7.1 电容器组参数计算与校核......................................................................................... 25 6.7.2 电抗器的电压电流参数 ............................................................................................ 26 6.7.3 电阻器的电流和功率计算......................................................................................... 26 6.8 滤波装置的保护 ................................................................................................................. 27
6.8.1 继电保护的功能....................................................................................................... 27 6.8.2 继电保护类型 .......................................................................................................... 27 6.9 滤波装置控制 .................................................................................................................... 27 7 滤波装置应用技术 ...................................................................................................................... 28
7.1试验 ................................................................................................................................... 28
7.1.1 试验要求 ................................................................................................................. 28 7.1.2 试验分类 ................................................................................................................. 28 7.1.3 试验方法 ................................................................................................................. 29 7.2 安装与布置 ........................................................................................................................ 35
7.2.1 安装场所条件 .......................................................................................................... 35 7.2.2 布置和安装设计....................................................................................................... 35 7.2.3 电气间隙和爬电距离................................................................................................ 37 7.2.4 防护等级 ................................................................................................................. 38 7.2.5 接地 ........................................................................................................................ 39 7.2.6 防火 ........................................................................................................................ 39 7.2.7 通风 ........................................................................................................................ 39 7.3 滤波装置的调试 ................................................................................................................. 40
7.3.1 调试的目的 ............................................................................................................ 40
7.3.2 调试条件 ................................................................................................................. 40 7.3.3 调试内容 ................................................................................................................. 40 7.3.4 安全措施 ................................................................................................................. 40 7.3.5 开关试操作.............................................................................................................. 41 7.3.6 空负载下投入滤波器................................................................................................ 41 7.3.7 负载下投入滤波器 ................................................................................................... 41 7.3.8 调试及测量报告....................................................................................................... 42 7.4 运行及维护 ........................................................................................................................ 42
7.4.1 一般规定 ................................................................................................................. 42
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7.4.2 特殊情况处理 .......................................................................................................... 42 7.4.3 滤波电容器的运行管理 ............................................................................................ 43
7.4.4 滤波电容器常见故障原因及处理方法 ....................................................................... 44
附录A 滤波器仿真案例 ................................................................................................................... 46 附录B 主电路元器件选择 ............................................................................................................... 52
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高压电力滤波装置设计与应用导则
1 范围
1.1 本导则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。
1.2 本导则适用于工频50Hz、额定电压为6、10和35kV的高压配电系统中由电容器、电抗器和电阻器组合而成的单调谐滤波回路、C型高通滤波回路、二阶阻尼高通滤波回路（其他无源滤波器可参照执行），用于吸收、滤除用户或系统特定次数谐波电流的高压电力滤波装置(以下简称滤波装置)。
1.3 本导则适用于各发、供电单位的所有变电所、配电系统以及接入电网的电力用户变电所的滤波装置。
1.4 滤波装置的设计与应用，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行的有关标准、规范的规定。
1.5 兼顾滤波的无功补偿装置设计与应用，参照本规范执行。 2 规范性引用文件
下列标准所包含的条文，通过在本导则引用而构成为本导则的条文，在导则出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本导则的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。
GB/T 12325-2003 电能质量 供电电压允许偏差 GB 12326-2000 电能质量 电压允许波动和闪变 GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波
GB/T 15543-1995 电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T 15945-1995 电能质量 电力系统频率允许偏差 GB/T 2681-1981 电工成套装置中的导线颜色 GB 3906-1991 3～35kV交流金属封闭开关设备 GB/T 10229-1988 电抗器
GB/T 11022-1999 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求。 GB/T 11024.1～11024.4-2001 标称电压1kV以上交流电力系统用并联电容器 GB 11032-2000 交流无间隙金属氧化物避雷器
GB 15166.5-1994 交流高压熔断器 并联电容器外保护用熔断器 GB/T 16927.1-1997 高电压试验技术 第一部分：一般试验要求 GB/T 16927.2-1997 高电压试验技术 第二部分:测量系统 GB 50227-1995 并联电容器装置设计规范
GB/Z 17625.4-2000 电磁兼容限值 中高压电力系统中畸变负荷发射限
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值的评估
GB 50173-1992 电气装置安装工程35kV及以下驾空电力线施工及验收规范
DL/T 604-1996 高压并联电容器装置订货技术条件
DL/T 442-1991 高压并联电容器单台保护用熔断器订货技术条件 DL/T 462-1992 高压并联电容器用串联电抗器订货技术条件 JB/T 7111-1993 高压并联电容器装置 SD325- 电力系统电压和无功电力技术导则
国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定 国家电网 (国标中应不能引用行业标准-段晓波) 3 术语 3.1谐波
3.1.1 公共连接点 (point of common coupling) 一个或多个用户接入公用电网的连接处(PCC)。 3.1.2 谐波测量点 （harmonic measurement points）
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之特定点。
3.1.3 基波分量 （fundamental component）
对周期性非正弦交流量进行付立叶级数分解，得到频率与电网工频相同的分量。 3.1.4 谐波分量 (harmonic component)
对周期性非正弦交流量进行付立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整数倍的分量。
3.1.5 谐波次数 (h) (harmonic order) 谐波频率与基波频率的整数比。 3.1.6 谐波总量 (total harmonic content)
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(谐波电压总量或谐波电流总量)。
IHIh22hI2I12
UHUh22hU2U12
式中：
IH--谐波电流总量 Ih--第h次谐波电流含量 UH--谐波电压总量 Uh--第h次谐波电压含量
8
3.1.7 谐波含有率 (HR) (harmonic ratio)
周期性非正弦交流量中含有的第h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HRUh表示，第h次谐波电流含有率以HRIh表示。 3.1.8 总谐波畸变率 (THD) (total harmonic distortion)
周期性非正弦交流量中谐波总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THDi表示。 3.1.9 谐波源 (harmonic source)
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力设备。 3.1.10 特征谐波 （characteristic harmonic） 在设计工况下，电气设备产生的特定次数谐波。 3.1.11 非特征谐波 （non-characteristic harmonic）
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（p）（instantaneous power）
电压u与电流i的乘积； pui。 3.2.2 有功功率（P）（active power）
又称平均功率，是指瞬时功率在一个周期（T2）内的平均值，用大写字母P表示；
代表一端口实际消耗的功率；PUIcos；单位为W。 3.2.3 无功功率（Q）（negative power）
。 QUIsin；单位为var（乏，即无功伏安）3.2.4 视在功率（S）（apparent power）
SUI，用来表示电力设备的容量是由它们的额定电流和额定电压的乘积决定的。
3.2.5 畸变功率（N）（distortion power）
由谐波电流产生的功率，NUInSPQ。
2223.2.6 复功率（S）（geometric power）
SPjQ，用来表示有功功率、无功功率和视在功率三者之间的关系。
3.2.7 功率因数（）（power factor）
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cos，称为功率因数。 3.3滤波装置
3.3.1 滤波装置 (Filter)
一般由一组或数组回路组成，专门用于吸收、滤除特定的谐波电流或谐波电压的装置（本规范指的是前一种）。
3.3.2 无源滤波器(其代表符号为PF)（Passive filter）
完全由线性电阻、电感、电容(R、L、C)组成的滤波装置。 3.3.3 调谐滤波器 （Tuned harmonic filter）
此种滤波装置的谐振频率f调谐于欲滤除的谐波频率。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，滤波器回路剩下很小的电阻值。 3.3.4 调谐频率(f0) （Tuned frequency）
在该频率下装置的感抗和容抗值正好匹配，即两者相等而符号相反。 3.3.5 单调谐滤波器 （Band pass filter）
只有一个调谐频率的滤波装置。 3.3.6 高通滤波器（High pass filter）
在高于某个频率之后很宽的频带范围内呈低阻抗特性，用以吸收若干较高次的谐波电流的装置。
3.3.7 滤波支路 （Filter branch）
滤波装置由多个分支电路并联组成时，其中的每一支路称为滤波支路，滤波支路也称滤波回路。
3.3.8 主电路 （Primary circuit）
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。 3.3.9 辅助电路 （Secondary circuit）
用以完成检测、控制、保护等辅助功能的二次电路。 3.3.10 滤波回路次数（Filter order）
滤波回路所需滤除的主导谐波频率次数。滤波装置由多个调谐回路组成时，每一回路主要滤除一个频率的谐波。
对于h次滤波回路，h=f/f1 ,f为欲滤除主导谐波频率，f1为基波频率，h为正整数。 3.3.11 滤波回路调谐次数（Filter Tuned harmonic order）
滤波回路调谐频率的次数。对于h次滤波回路的调谐次数h0，h0= f0/ f1，f0为调谐频率，f1为基波频率，h0＜h，大多数情况下h0=（0.95—0.99）×h ； 3.3.12 高压无源电力滤波装置（high voltage electric passive filter）
又称高压无源滤波装置。用于1kV以上交流电力系统，吸收一个或多个特征次谐波，由LC元件串联组成的电气成套设备。
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3.4滤波装置参数
3.4.1 装置的额定电压(UN)
滤波装置接入系统处电网的线电压，用UN表示。 3.4.2 滤波回路的额定电流(IN)
设计滤波支路时所采用的电流（方均根值），用IN表示。 3.4.3 滤波电容器的额定容量(SCN)
滤波回路中滤波电容器的基波无功功率（用SCN表示），也称为滤波电容器的安装容量。 单相滤波回路的基波补偿容量： S三相滤波回路的基波补偿容量： S式中：
n为滤波回路一相中电容器的台数，Sci为第i支电容器的容量。 3.4.4 滤波回路的基波补偿容量（S1N）
滤波回路在工频下输出的有效无功补偿容量。 单相滤波回路的基波补偿容量： S1NUNIN/3 三相滤波回路的基波补偿容量： S1N3UNIN 3.4.5 电容器的额定电压（UCN）
设计滤波回路时，滤波电容器所采用的电压值（方均根值） 3.4.6 电抗器的额定电压 （ULN）
设计滤波回路时，串联电抗器所采用的电压值（方均根值） 3.4.7 额定电抗率（KN）
滤波装置回路中串联电抗器的基波感抗与电容器组基波容抗的比值。
nCNSi1n
ciCN3Scii1
3.4.8 基波感抗(XN)
滤波装置回路中电抗器通过工频额定电流时的电抗值，用XN表示。 3.4.9 最大工作电流 （IMAX）
温升不超过规定值时，装置能连续运行的最大工作电流（方均根值）。 3.4.10 谐波滤除率（KLh）
滤波装置接入前后，注入系统谐波电流的减少量，按接入前注入系统谐波电流的百分比表示。
其算式为：KLh=（1-Ih/Ih。）x100% 式中：
Ih。——为未接入滤波装置时，注入系统的h次谐波电流； Ih ——为接入滤波装置后注入系统的h次谐波电流。
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3.4.11 品质因数(q)
单调谐滤波器，品质因数是指调谐频率下电抗与等效电阻的比值； 3.4.12 安装容量（assemble capacity） 指滤波装置中所有电容器标称容量之和； 3.4.13 基波容量（fundamentl capacity）
指滤波装置在工频额定电压下的有效输出容量，又称基波无功功率。 4 设计原则 4.1 可靠性
可靠性是指在规定的运行条件下装置能够连续工作的保证程度。即装置的设计应能保证在规定的运行条件、运行环境、电网电压的正常波动、供电电能质量状况下，确保滤波装置的连续可靠工作。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，提高装置的性能或指标，来满足可靠性。 4.2 安全性
装置的设计应能保证其在正常运行与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
滤波器的设计和运行应满足以下两个基本功能：
a）通过装置滤波使谐波源注入公共连接点的谐波电流在规定的限值以内；
b）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、谐波和无功综合控制等。 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 一般情况下,装置的运行损耗应不大于装置基波补偿容量的0.5%，特殊情况下，有用户与制造商协商。
4.6.2 在满足4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.6.1要求的前提下，以制造成本最低为原则，优化设计。
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5 设计依据
滤波装置在设计及使用中的技术条件主要由环境条件、电源及供配电系统要求、负载特性、和用户要求等因素决定。（与下面的5.1.1-5.1.3相对应） 5.1设计条件 5.1.1 环境条件 5.1.1.1 海拔
装置预安装地点的海拔高度。 5.1.1.2温、湿度范围
滤波装置运行地点的环境空气温度、湿度变化范围。 5.1.1.3 风速
安装运行地点的风速变化范围。 5.1.1.4 覆冰厚度
对于户外运行的装置，其运行地点的最大覆冰厚度，按50年一遇考虑。 5.1.1.5 抗污秽能力
设备外绝缘的爬电比距，户内滤波装置不小于2.0cm/kV（相对于系统最高工作电压，对应于统一爬电比距3.47cm/kV）；户外滤波装置不小于2.5cm/kV（相对于系统最高工作电压，对应于统一爬电比距4.33cm/kV）；对于重污秽地区应适当加大泄漏比距。 5.1.1.6 抗震要求
滤波装置应能承受地震烈度为8度的作用而不受损伤。 5.1.1.7 滤波装置额定电压
额定电压推荐在下列数值中选取：6、10、20、35kV。 5.1.1.8 滤波装置额定容量
滤波装置应标明每个支路的额定容量和总额定容量。 5.1.1.9 其它
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
滤波装置预接入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组及限流电抗器等设备参数。 5.1.2.2 电压偏差
滤波装置预接入点电源及供配电系统实际和可能的运行电压及其变化范围。 5.1.2.3 电压波动
滤波装置预接入点应考虑系统电压变动。 5.1.2.4 频率波动
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滤波装置预接入点电网频率的变化范围。 5.1.2.5 谐波水平
滤波装置接入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：
1)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。 2)不同运行方式和运行电压及负荷水平下系统背景谐波。 3)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
滤波装置预接入点系统背景电压不平衡数据。 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、变化频率和变化速度。 5.2设计要求
5.2.1 接入电网基本要求
5.2.1.1滤波装置的设计，应根据预安装地点系统结线及运行方式、背景谐波水平和无功需求等因素，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，滤波器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。
5.2.1.3滤波装置应装设在变压器的主要谐波负荷侧。当不具备条件时，可装设在三绕组变压器的低压侧。(朱总建议增加‘滤波装置可装设变压器的高压侧’内容，但这风险高，徐柏榆建议本条按〈并联电容器装置设计规范〉第3.04、3.05修改） 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/T 12325-2003《 电能质量 供电电压允许偏差》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
对多级高压无源电力滤波装置，要求投切任何一支路所引起的考核点电压变动值，35kV及以上等级不宜超过其额定电压的2.5%，10kV及以下等级不宜超过其额定电压的3%。 5.2.4 频率波动适应
滤波器的设计要考虑频率波动会对系统的阻抗特性和谐波水平产生严重影响。因此，滤波器设计时必须考虑所在系统最大频率波动，确保系统的阻抗特性满足滤波器和系统安全稳定要求。
5.2.5 考核点谐波制值要求
频率波动会对系统的阻抗特性和谐波水平产生严重影响。因此，滤波器设计时必须考虑所在系统最大频率波动，确保系统的阻抗特性满足滤波器和系统安全稳定要求。 5.2.5.1 系统谐波限值
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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。 对公用电网PCC点,滤波装置设计应满足国标GB/T14549-93《 电能质量 公用电网谐波》规定的谐波限值。对用户或企业内部电网的母线,可采用电磁兼容谐波限值，或由用户另行规定。
（1）谐波电压限值
表5-1 公用电网谐波电压（相电压）限值
电网标称电压 kV 0.38 6 10 35 3.0 66 110
2.0 1.6 0.8 2.4 1.2 4.0 3.2 1.6 电压总谐波畸变率 % 5.0 各次谐波电压含有率, % 奇次 4.0 偶次 2.0 （2）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5-2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5-2中的谐波电流允许值的换算见《GB/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波》附录B（补充件）。
表5-2 注入公共连接点的谐波电流允许值
标准 电压 kV 基准短路 2 容量 MVA 0.38 6 10 35 66 110 10 78 62 34 20 12 13 39 21 13 7.7 8.1 62 34 20 12 13 26 14 8.5 44 24 15 19 11 6.4 21 11 16 8.5 28 16 13 7.1 24 13 11 12 9.7 5.3 18 10 8.6 4.7 16 7.8 8.9 7.1 14 6.5 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 谐 波 次 数 及 谐 波 电 流 允 许 值，A 21100 43 100 26 250 15 500 16 6.1 6.8 3.7 4.1 2.2 2.5 2.3 2.6 1.7 1.9 9.0 4.3 5.4 2.6 3.2 1.5 3.4 1.6 2.5 1.2 4.9 3.9 7.4 2.9 2.3 4.5 1.8 1.4 2.7 1.9 1.5 2.8 1.4 1.1 2.1 3.6 66.8 5.1 4.1 3.1 4.3 3.3 3.2 2.4 9.3 4.3 7.9 5.6 2.6 4.7 5.9 2.7 5.0 4.3 2.0 3.7 3.2 6.0 2.8 1.9 3.6 1.7 2.0 3.8 1.8 1.5 2.8 1.3 2.1 45.1 8.8 3.8 5.4 9.3 4.1 4.0 6.8 3.0 1.3 21.4 2750 12 9.6 6.0 9.6 1.0 1注：220kV基准短路容量取2000MVA。
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/T 14549-1993 电能质量 公用电网谐波》附录B（补充件）。 5.2.5.2 设备承受能力
滤波器所在系统由各种供用电设备构成，各种设备对谐波的承受能力各不相同，滤波器
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设计时应保证在任何一种系统运行方式下，各种供用电设备所承受的谐波水平在设备本身性能要求范围内。考虑各次谐波时，流经设备的电流和设备承受的电压一般计算式为：
己知各次谐波电流分量In，流经设备的电流有效值Irms；则有： IrmsI1I2I3In
2222己知各次谐波电压分量有效值Un，设备承受的电压有效值Urms；则有：
UrmsU1U2U3Un
2(U1U2U3Un) 若己知各次谐波电流分量
22222222 峰值电压 ： UpkIn，各次谐波阻抗Xn；则有： Un＝ In×Xn 5.2.6 无功补偿要求
无源电力滤波装置具有无功补偿作用，可有效提高被补偿设备或系统的功率因数。
无功补偿容量应根据本地区电网无功规划以及无功电压有关规定确定。
如在用户变压器低压侧安装滤波器时，设计上应计算到用户变压器、电抗器及其它感性负荷设备的无功功率需求，确保补偿后的功率因数符合现行国家标准《 全国供用电规则》的规定。
为实现对电压无功有效，一般情况下，要求用户功率因数不能超前，不宜出现无功功率过补偿。 5.2.7 安全运行要求
5.2.7.1滤波装置设计时必须计算系统阻抗频谱，校核系统谐振点，保证在任何一种系统运
行方式和负荷水平下，滤波器所在系统不会发生谐波放大、越限。
5.2.7.2设计时必须保证在任何一种系统运行方式和负荷水平下，考虑包括各次谐波分量在
内时，滤波器各设备或元件所流过的电流和承受的电压及其对应的功率在各设备或元件允许范围内。
5.2.7.3滤波装置应具备谐波监测及保护功能，在因系统或负荷异常而产生非特征性谐波分
量而导致谐波异常放大或发生谐振时，能根据设置有效监测预警或动作切除滤波器。 5.2.7.4放电要求（包括放电线圈、放电电阻）
必须安装放电器件，放电特性应满足GB 50227相关规定要求。有特殊要求的，另行约定。
5.7.7.5 接地
构成滤波装置的电器设备的外壳及安装支架及绝缘台架的电位均应固定，并符合GB50173-1992《电气装置安装工程35kV及以下驾空电力线施工及验收规范》，GB 50227的有关规定。 5.7.7.6 闭锁
滤波装置应有完善的闭锁机构和避免误操作。 5.2.8 可靠性要求
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5.2.8.1在事先约定的电源及供配电系统电压偏差、频率偏差和设备允许温度变化范围内，
无源电力滤波装置性能应满足设计要求。
5.2.8.2 电容器击穿可能会导致滤波器调谐点变化和电容器组的某些部件过电压。对于大容
量的滤波器，当有限数量的电容器元件或单元击穿时，滤波器应能继续正常运行，并校核可靠性、安全性。容量较小的滤波器，一个电容器元件或单元的击穿就会导致调谐点相当大的变化，此时应立即断开滤波器。
5.2.8.3多级滤波支路组成的滤波器组，不同调谐频率的滤波支路之间应根据需要设置适当
的投切闭锁，保证不同调谐频率的滤波支路投切时不会出现系统谐波异常放大。 5.2.9 运行方式要求
5.2.9.1滤波装置必须保证在任何一种系统运行方式和负荷水平下，滤波器各设备或元件所
流过的电流和承受的电压及其对应的功率在各设备或元件允许范围内。
5.2.9.2 在可能出现的系统正常运行方式和负荷水平下，滤波装置应满足设计要求。 5.2.9.3不同调谐频率的滤波支路组成的滤波器组，运行时各滤波支路应按调谐频率由低至
高逐级投入，切除顺序则相反。
5.2.9.4在同一电气连接点上，不应(宜)同时运行无源电力滤波装置和并联补偿电容器或电
抗器设备。(在用户改造时，经常碰到时类问题。因此仍建议在导则中作出必要的指引。徐)
5.2.10 接线要求
三相滤波装置的接线方式，应符合下列规定：
5.2.10.1宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。
5.2.10.2每相或每个臂，由多台电容器串并联组合时，应采用先并联后串联的接线方式。 5.2.11 环保要求
5.2.11.1滤波装置所选用的所有主设备和辅助设备，其中如果含有会污染环境或有其它危险的物质，应按照国家的相关法律执行，采取相应的技术措施，并在单元器件的标牌上或其它地方有相应的标志。
5.2.11.2 滤波装置运行中产生的噪音应符合国标对环境噪音的要求。 5.2.12 安装布置要求
符合第7章7.2，7.3条的要求。
6 高压无源滤波装置设计方法 6.1无功补偿容量计算 6.1.1 计算公式
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补偿容量：QcP((1PF)12(1PFc)1 （6-1）
2补偿后最大过电压：eu,maxUUN100%QcQminSsc,minQcQmazSsc,min100% （6-2）
补偿后最大欠电压：eu,min式中：
UNUUs100%100% （6-3）
（kV）：滤波装置接入系统处的额定电压（或标称电压）；
US（kV）：系统电压实际值；Ssc,max（MVA）：系统最大短路容量；
Ssc,min（MVA）：系统最小短路容量；PF：补偿前负载基波平均功率因数测量值或设计值；
P(MW)：负载基波平均有功功率；Qmax（Mvar）：负载基波最大无功功率；Qmin（Mvar）：负载基波最小无功功率；
PFc：补偿后基波平均功率因数设计值；允许最大过电压和最大欠电压范围； U（kV）：系统电压的变动，UUSUN。
6.1.2 无功补偿对电压变动改善效果评价与无功补偿装置控制方式的确定
（1）若无功补偿后，系统电压US的变动范围及变化频度在系统允许的范围内，则滤波器的补偿容量由（6-1）式确定。滤波器控制选择手动投切方式。
（2）若无功补偿后，系统电压US的变动范围及变化频度计算值超出允许的范围，且系统供电变压器不带自动有载调压器装置，则滤波器的补偿容量由（6-1）式确定，滤波装置控制选择分组自动投切方式。
（3）若无功补偿后，系统电压US的变动范围及变化频度计算值超出允许的范围，但系统供电变压器带自动有载调压装置，则按下列各种情况采取相应的技术方案：
a、 无功补偿后并经变压器有载调压控制，US变化范围及变化频度在系统允许的范围内，则滤波装置的补偿容量由（6-1）式确定，滤波器控制选择手动投切方式。
b、无功补偿后并经变压器有载调压控制，US的变动范围及变化频度仍超出允许的范围，且主要表现为欠电压，则适当提高PFc（小于设计值上限），按（6-1）、（6-2）和（6-3）重新计算，直到满足要求。滤波器控制选择手动投切方式。
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c、 补偿后并经变压器有载调压控制，系统电压US的变动范围及变化频度仍超出允许的范围，且主要表现为过电压，则适当降低PFc（大于设计值下限），按（6-1）、（6-2）和（6-3）重新计算，直到满足要求，滤波装置控制选择手动投切方式。
d、 若无论怎样调整PFc，并进行有载调压控制，补偿后的系统电压US的变动范围及变化频度仍超出允许的范围，则滤波装置补偿容量由（6-1）式确定，控制选择分组自动投切方式。
6.2滤波装置类型的确定 6.2.1 常用滤波装置的类型
滤波装置的类型很多，最常用的滤波装置是如图6-1所示的3种类型滤波器
LLLC1
CCC2a、、、、、、、 b、、、、、、、、 c、C、、、、、、图6-1常用无源滤波装置
（1）
单调谐滤波装置是最简单实用的滤波电路，其优点是在调谐频率点阻抗几乎为
零，在此频率下滤波效果显著。缺点是在低于调谐频率的某些频率与网络形成高阻抗的并联谐振，低次单调谐滤波装置基波有功功率损耗较大。
（2）
二阶高通滤波装置对于调谐频率点以及高于此频率的其他频率有较好的滤波
效果。它一般适合于7次及以上更高次谐波电流的滤波。二阶高通滤波装置基波有功损耗较小，其并联电阻装置的谐波有功损耗较大。
（3）
电弧炉、循环换流器等负荷不仅产生整数次谐波电流，而且产生间谐波电流，
高品质因数的单调谐滤波装置可能会使间谐波放大，低品质因数的单调谐滤波装置基波有功损耗大。因此在要求高阻尼且调谐频率低于、等于5次的谐波滤波装置常选用C型高通滤波器，并联电阻器不消耗基波有功功率。
19
6.2.2 滤波装置类型的确定原则
（1） 负载在某些频率点谐波电流大，频率点附近无间谐波，可以选用单调谐滤波装置。
（2） 低于、等于5次谐波的频率点附近存在间谐波，宜选用高阻尼C型高通滤波装置。
（3） 要求高阻尼高通且调谐频率等于、高于4次的谐波频率点，可以选用二阶高通滤波装置。
6.3高压无源滤波装置的接线
6.3.1高压并联无源滤波装置的接线方式一般有两种，如图6-2所示
(a)
图6-2高压无源滤波装置的接线方式
(b)6.3.2 图6-2（a）为电抗器前置接线，电抗器本体对地全绝缘，当滤波电抗器与电容器的连线发生对地短路或电容器组发生全部击穿时，滤波电抗器将承受短路电流和电源电压，其动、热稳定要求与断路器相同，其额定电压为电源电压。
6.3.3 图6-2（b）为电抗器后置接线，当滤波电抗器与电容器连接线发生对地短路时，滤波电抗器被旁路，短路电流小于滤波器的正常工作电流。仅当电容器组被全部击穿时，电抗器的动热稳定要求才与断路器相同。
6.3.4 对于高压滤波装置，一般推荐采用电抗器前置接线方式，这样电容器可采用双星形接法，便于使用不平衡电流的保护方案。
6.3.5 对容量较小的滤波电抗器常做成扁形。短路时，扁形电抗器抗电动力的能力较差，可考虑电抗器后置接线方式。 6.4滤波装置的组合
20
6.4.1 滤波装置组合的定义
当负载有多个频率点的谐波电流发生时或负载无功变化较大时，需要2个或2个以上滤波支路同时运行或分组投切。 6.4.2 滤波装置组合原则
滤波装置的组合在满足无功补偿、谐波滤波和电压波动指标的前提下，滤波装置支路数量最少是滤波装置组合的重要原则。 6.4.3 典型组合案例：
（1）谐波源负荷产生3次及以上次数的谐波电流，仅3次谐波电流超标，推荐采用3次单调谐滤波器；
（2）谐波源负荷产生5次及以上次数的谐波电流，仅5次谐波电流超标，推荐采用5次单调谐滤波器；
（3）对于6脉冲整流负荷，推荐采用5次、7次单调谐滤波器与11次高通滤波器组合； （4）对于12脉冲整流负荷，推荐采用5次单调谐滤波器与11次、17次二阶高通滤波器组合；
（5）对于交流电弧炉推荐采用2次C型高通滤波器与3次、4次单调谐滤波器组合； （6）交流电弧炉SVC装置的滤波器采用2次C型高通滤波器与3次、4次、5次单调谐滤波器组合，或2次、4次C型高通滤波器与3次、5次高通滤波器组合；
（7）对使用IGBT等大功率可关断高速电力器件的高压变频器负荷，滤波装置应是低次滤波器与高通滤波器的组合。 6.5滤波装置参数计算
6.5.1 滤波器组的无功补偿容量分配
（1）由6.1计算滤波器组总无功补偿容量Qc
（2）设滤波器组由h1、h2„„hn次滤波器并联组成，通过hi（i=1,2„„m）次滤波
QhiIhi/him器的主导谐波电流为Ihi，则hi次滤波器的无功补偿容量为
QC(Ij1hj/hj) 。
6.5.2 滤波装置的调谐频率
理想条件下，滤波装置的调谐频率应该与需要滤除的特征谐波频率相等，这样可以取得
21
最好的滤波效果。考虑到滤波电容器的温漂、时漂及制造误差、滤波电抗器的制造误差和系统频率的变化，一般取hi次滤波器的调谐频率为ahif（其中a为调谐系数，f1为系统频率）。1当hi=2，则a=0.95；当hi=3和hi=4，则a=0.96～0.97（空芯电抗器），a=0.95~0.96（铁芯电抗器）; 当hi5，则 a=0.97～0.98（空芯电抗器），a=0.95~0.96（铁芯电抗器）。这样，当滤波器参数因温度变化和时漂及系统频率变化而变化时及铁芯电抗器电感因电流增大而减小时，滤波器特征谐波频率阻抗不会因为呈容性而导致注入系统的特征谐波电流被放大。
6.5.3 滤波装置电抗器的品质因数
滤波器组的运行有功基波损耗应不大于总补偿容量的0.5%，为了减小滤波器的有功基波损耗，推荐各次滤波器电抗器品质因数如下：
2次滤波电抗器：50Hz，≥60和调谐频率，≥80； 3次滤波电抗器：50Hz,≥50和调谐频率,≥70 ；
4次及以上次数滤波电抗器:50Hz,≥40和调谐频率,≥70。 6.5.4 滤波装置的R、L、C参数
（1）单调谐滤波器
a、 XLU2N/Qh(l1)() L210XL(mH)
b、 RelX2L/ql()
106c、XClXL()，C2f1XC(f)
d、 P1P1Qhlql(l1)20.001
式中：
ql:滤波电抗器调谐频率时品质因数；Qh（Mvar）h：l:滤波器调谐次数；滤波器次数；:
滤波器基波补偿容量；UN (kV):供电母线额定电压；f1（Hz）:基波频率；Re:滤波电抗器调谐频率时等效串联电阻；P:滤波器基波损耗率；P1:为滤波器总基波有功损耗。
1（2）二阶高通滤波器
22
22a、XLUN/Qh(l1)() L10XL(mH)
b、RlXlqfl()，qfl=20～30
2c、XClXL()，C1062f1XC(f)
d、基波损耗率估算值 P1P1Qh1l(l1)qf20.001
式中：
h:滤波器次数；l:滤波器调谐次数；Qh（MVar）:滤波器基波补偿容量；UN (kV):
供电母线额定电压；f1（HZ）:基波频率；qfl:为滤波器调谐频率时的品质因数，qfl越小，滤波器阻尼越大，基波损耗越大，高次谐波滤波效果越好，滤波器次数越低，qfl越大。应综合考虑滤波器次数、滤波效果和基波损耗确定；P:基波损耗率估算值；P1:为滤波器
1总有功基波损耗。
（3）C型高通滤波器 a、XC2U2NQh()，C21062f1XC2(f)
6b、XCXL1XC2l12()，C1102f1XC1(f)，L10XL(mH)
c、RqflXC2l()，
qfll=4～8
d、P1P1Qhlql(l1)20.001
式中：
h:滤波器次数；l:滤波器协调次数；ql：滤波电抗器调谐频率时的品质因数；Qh（MVar）:滤波器基波补偿容量；UN (kV):供电母线额定电压；f1（Hz）:基波频率；qfl:滤波器调谐频率时的品质因数, qfl越小，滤波器阻尼越大，但对h次谐波的滤波效果越差，应综合考虑各种因素选取qfl；P:基波损耗率估算值；P1:滤波器总的基波有功损耗。
123
6.6滤波装置接入系统后的配电网络谐波仿真 6.6.1仿真目的
通过仿真，计算网络阻抗的幅频特性和相频特性，计算流入系统的谐波电流系数（谐波电流源流入系统的谐波电流/谐波电流发生量），由此评价滤波器的性能并计算滤波器元件的电压、电流和功率等参数。 6.6.2仿真电路
滤波装置接入系统后的配电网络等效电路如图6-3所示
IS,hUZF,h滤波器组电路hRSZL,h负载电路ICbh
LSRP图6-3仿真电路
图中：RS、LS、RP为系统参数，Z同的组合方式，ZF,h为滤波器组h次谐波阻抗，针对滤波器组不
有不同的值；ZL,h为负载h次谐波阻抗；Cb为配电电缆电容参数；F,hIh为配电网内非线性负载的谐波电流发生量；IS,h为非线性负载注入系统的谐波电
流；Uh为非线性负载注入系统的谐波电流所产生的谐波电压。 6.6.3仿真计算
（1）网络谐波阻抗ZN,hL,hN,h (从谐波电流源看出去的网络阻抗)
ZZb,h//Z10//ZF,h//ZS,h，ZS,hRS(j2f1hLS//RP)
6Zb,hj2f1hCb()，f1:系统频率（Hz）
Cb(f):配电电缆电容。
（2）谐波电流系数 KhZN,h/ZS,h （3）谐波电流 Is,hIhKh，
24
（4）谐波电压 UhIhZN,h （5）R、L、C元件的电压和电流
计算流入各R、L、C的基波电流、各次谐波电流、总电流；计算R、L、C两端的基波电压、谐波电压、总电压。
（6）滤波器损耗
计算各滤波器的谐波有功损耗，与6.5.4中计算的基波有功损耗相加，得到滤波器组的总损耗PT和总损耗率PTPTQC100%。
6.6.4仿真结果评价
（1）Is,h小于等于规定限值； （2）Uh小于等于规定限值；
（3）对于小于10MVA的负载网络，Kh在并联谐振点（Kh为极大值的点）小于等于10； （4）对于大于等于10MVA小于40MVA的负载网络，Kh在并联谐振点小于等于8； （5）对于大于等于40MVA的负载网络，Kh在并联谐振点小于等于6； （6）各调谐频率均小于各邻近特征谐波频率的2%~5%； （7）P0.5%；
T（8）若（1）～（7）各项全部成立，则6.5和6.6的各项设计计算达到要求；若有一项不成立，则需要对6.5和6.6的设计进行调整和优化，直至（1）～（7）项全部成立。 6.6.5 仿真案例
见附录A。
6.7滤波装置元件参数计算与校核 6.7.1 电容器组参数计算与校核
（1）过电压校核
1.1UCNUC,1Uh2c,h
式中：UCN为电容器的额定电压，UC,1为加在电容器两端的基波电压，
Uc,h为加在电容器两端的h次谐波电压，UN为母线额定电压，UC,1UN/(11/l)，
25
2Uc,h可以由6.6.3仿真结果得到。
（2）过电流校核
11.3ICN(I2C,1Ih22c,h)2
式中：ICN为电容器的额定电流，IC,1为流过电容器的基波电流，IC,12f1CU为基波频率，Ic,h为流过电容器的h次谐波电流，Ic,h2f1ChU（3）过容量校核
1c,hc,1，f1。
1.21UCN(U2C,1hUh22c,h)2
（4）取（1）、（3）计算所得UCN中大值为电容器最小额定电压UCN
电容器额定容量QCNUCNICN
6.7.2 电抗器的电压电流参数 （1）系统额定电压UN;
12L,1（2）额定电流ILN(IIh22L,h)2
式中：ILN为流过电抗器的额定电流
IL,1为流过电抗器的基波电流，IL,1Ic,12f1CUc,1
IL,h为流过电抗器的h次谐波电流，对于单调谐滤波器IL,hIc,h，对于二阶高通滤波器和C型高通滤波器，IL,h由6.6的仿真结果进一步计算得到。
6.7.3 电阻器的电流和功率计算 （1）系统额定电压UN;
12R,1（2）额定电流IRN(IIh22R,h)2
式中：IRN为流过电阻器的额定电流
IR,1为流过电阻器的基波电流，由6.6仿真结果进一步计算得到；
26
IR,h为流过电阻器的h次谐波电流，由6.6仿真结果进一步计算得到。 （3）额定功率PRNIR,NR 6.8 滤波装置的保护 6.8.1 继电保护的功能
当出现异常现象，但不危及系统和设备安全时，继电保护系统发出报警信号，允许滤波器维持运行；当出现严重威胁系统和设备安全的问题时，使滤波器跳闸，避免出现安全事故。 6.8.2 继电保护类型
（1）过电压保护
主要考虑雷击或开关过程瞬态电压，基波电流流过电容器引起的母线基波过电压，谐波电流流过电容器引起的谐波过电压等问题。
（2）过电流保护
主要考虑谐波过电流和开关过程瞬态电流等问题。 （3）不平衡保护
当电容器组中某个单元损坏时或电容器之间发生闪络故障时，采用电容器组的不平衡保护可避免更为严重的破坏性事故发生。
（4）过载保护
主要考虑谐波引起的热过载和电压过载等问题。 6.9 滤波装置控制
6.9.1 滤波装置的投切控制要兼顾基波无功功率补偿、电压变动和谐波滤波的要求。 6.9.2 小容量的低次滤波器和大容量的高次滤波器由一个开关投切时，在小容量低次滤波器中发生瞬态电压的概率很大，可能会导致低次滤波器的电抗器或电容器损坏，这是在设计阶段就应该避免的问题。
6.9.3 在滤波器控制装置信号入口处应设置滤波电路，以提高其抗谐波干扰能力，防止误动作。
6.9.4为了滤波装置的安全投切，在控制器的开与关之间应有与放电回路特性相适应的延迟，使电容器充分放电。
6.9.5 根据6.6的仿真结果，滤波器投切过程应避免不安全组合运行方式。
27
27 滤波装置应用技术 7.1试验 7.1.1 试验要求 7.1.1.1 概述
本章给出了滤波装置的试验要求和试验分类。 构成滤波装置的电器设备应符合相应的标准。 7.1.1.2 试验条件
滤波装置的全部试验和测量，除另有规定外，均应在下列条件下进行： a) 环境空气温度为5℃～35℃。如需校正，则以20℃时之值为准。
试验时，滤波装置的温度应与环境空气温度一致，滤波装置在不通电状态下及稳定的环境空气温度中放置超过6h的时间后，即认为滤波装置的温度与环境空气温度一致。
试验时对环境空气温度应作记录。
b) 试验和测量所使用的交流电压的频率应为（50±0.5）Hz，其波形应接近正弦波形，总电压畸变率不大于(110kV,2%；66～20kV,3%；10～1kV,4%)。
c）除一次电路元件应分别进行试验外，进行装置整体试验时，有关接线都必须按实际运行情况连接好。 7.1.2 试验分类
滤波装置的试验分为：例行试验、型式试验和验收试验。 7.1.2.1 例行试验
a) 外观检查； b) 电器检验； c) 电容测量； d) 电感测量；
e) 工频耐受电压试验； f) 放电器件检验； g) 保护特性试验；
例行试验的目的在于检验制造中的缺陷。试验由制造厂对制出的每一套滤波装置进行。 7.1.2.2 型式试验
a) 雷电冲击耐受电压试验； b) 温升试验；
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c) 并联谐振试验； d）短路强度试验； e）防护等级检验； f）熔断器保护试验。
型式试验的目的在于考核滤波装置的设计、结构以及器件选择是否满足本标准的要求。 用作型式试验的滤波装置应为经例行试验合格的滤波装置。 新产品必须进行型式试验。
当材料、工艺、产品结构或所选用的配套设备有所改变，且其改变有可能影响装置的性能时，也应进行型式试验，此时允许只进行与这些改变有关的试验项目。
在正常生产中，每5年至少应进行一次型式试验。 7.1.2.3 验收试验
a) 自动控制试验; b) 保护特性试验； c) 放电试验； d) 投切试验； e) 滤波效果测试； f) 基波无功补偿量的测定;
验收试验主要是由购买方对滤波装置的安全及有效性进行的试验，有条件的，除上述项目外，推荐按例行试验项目进行验收试验。 7.1.3 试验方法 7.1.3.1 外观检查
目测检查滤波装置及滤波装置内金属部件的外表应有良好的防腐蚀层，且色泽均匀，无明显的流痕、划痕、凹陷、污垢、防腐蚀层脱落和锈蚀等缺陷。绝缘子是否有损伤，各配套件是否有渗油、外壳变形。用量具按GB 50227－2008的要求检验有关的尺寸。
外壳尺寸、端子及固定应符合产品定货技术要求。 标志清晰，数据正确。
滤波装置的构架应牢固，焊接部位的焊缝应平整，无焊穿、裂纹、咬边、溅渣、气孔、夹渣等现象。 7.1.3.2 电器检验
电器检验主要检查滤波装置主电路及辅助电器设备合格证及出厂试验报告，并检查其性
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能指标是否满足滤波装置的技术条件或标准要求，型式试验报告，且是否合格、有效。 7.1.3.3 电容测量
滤波装置的电容可用实际测量电容的方法，也可根据各单台电容器的实测电容用计算的方法来检验。
滤波装置的实际电容与其额定电容之差应在额定电容的1+3%（±3%）范围内。或按定货要求之误差范围。
滤波装置各相间的实际电容最大值与最小值之比应不超过1.02。 7.1.3.4 电感测量
测量时，先将滤波装置内所有电容器短接，从滤波装置的受电端测量总的回路电感，实测电感与根据实测电容按下式计算的电感值的相对误差在0～+2%范围内。
L(L/L0)100
LL0L； L1h0C22
式中：
h0——所测支路的滤波回路次数； L0——电感实测值H；
L——电感计算值H；(或设计值) C——实测电容F； 2f；
干式空芯电抗器测量电感时，可以电压电流法，，也可以用谐振法和电桥法测量。 测量三相叠装的干式空芯电抗器和三相贴心电抗器的电感时，应使用三相电源。 电抗器三相间互差：
X(最大或最小）－X(三相平均值）2％
X(三相平均值）7.1.3.5 工频耐受电压试验 试验程序
滤波装置的绝缘试验一般按GB/T16927.1、GB/T16927.2中的有关规定进行。主回路连线包括在耐压试验范围中。
试验前，应将滤波装置中的滤波电抗器、放电线圈（外置时）、滤波电容器组等端子上
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的连接线断开。但这些设备应分别按规定进行验收试验。
试验要求
工频耐受电压试验在滤波装置（不包括电容器组）的相间、相与地之间以及辅助电路与地之间进行，试验电压由表7-1选取。
试验时，应从装置额定电压的一半或以下开始升压，在2～10s内均匀升高到试验电压值，并在该电压下保持规定的时间。
表7-1 滤波装置主电路和辅助电路的绝缘水平 单位：kV
主电路 滤波装置 工频耐受电压 额定电压 方均根值 6 10 35 32 42 95 （1.2～5）/50μs,峰值 60 75 200 2 方均根值 雷电冲击耐受电压 工频耐受电压 辅助电路
7.1.3.6 雷电冲击耐受电压试验
电压施加于滤波装置的相与地之间，试验电压由表7-1选取。试验时，先施加15次正极性冲击紧接着施加15次负极性冲击。改变极性后，施加负极性冲击之前，允许施加数次低幅值的冲击。
如果每一极性试验中均未发生多于2次的闪络且未发生击穿，则认为装置通过了该项试验。
7.1.3.7 放电试验
放电试验应分别在每一组电容器上进行。
对电容器组施加直流电压，达到2倍额定电压后断开电源，测量该电压降至50V时的时间，应在5s以内。或按定货技术条件中规定的时间。
注：自动投切装置的放电试验可结合投切试验进行。
7.1.3.8 温升试验
本试验结合例行试验进行。
试验时，装置应按正常布置；应给装置施加不低于UN的电压，并使装置的容量在整个
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试验过程中等于1.35QN。
试验时应有足够的时间使温度达到稳定。每隔1～2h用温度计、热电偶或其它测温仪测取各规定部位的温度，同时测量最热区域2台电容器中间的冷却空气温度。当6h内连续4次测量温度的变化不超过1℃时，即认为温升达到稳定。
试验期间应测量装置的周围空气温度，此测量应用不少于3支经标准温度计校验过的水银温度计或热电偶进行。温度计或热电偶均匀布置在距装置约1m之处，放置高度应为装置各载流部分高度的平均值。取最后2次所测温度的算术平均值作为装置的周围空气温度。为了避免由于温度的迅速变化而引起的误差，温度计或热电偶应置于盛有油的容器中，使热时间常数约为1h。
滤波装置的母线之间连接处、主电路各连接处的温升应不超过50K。各电器设备的温升应不超过各自的规定。
注：如受试验条件，本试验也可在额定电压下进行，然后换算到1.35QN下的温升值。
如果试验条件，经制造厂与购买方协商，本试验也可在安装现场进行，试验时选择谐波源谐
波电流最大时的时间段进行。
7.1.3.9 保护特性试验
进行保护特性试验时，可在主电路上并接或撤出1台电容器以模拟电容器内部故障，或在二次回路上设定等值故障信号。保护装置应能正常动作。试验次数不少于3次。
过流、过负荷、短路、失压、过压、不平衡、相差、谐波超值等保护均须做传动试验。 7.1.3.10 滤波特性试验
从滤波装置的受电端与滤波回路次数对应的频率下测量滤波装置的总阻抗，试验对每个滤波支路的每一相单独进行。要求总阻抗偏感性且阻抗值与滤波装置接入点在该频率下的系统最小阻抗（对应于最大短路容量）之比不大于0.2。
阻抗测量所使用的信号发生器，其频率偏差不得大于1%，当无条件直接测量谐波阻抗时，可以将电容器短接后先测量回路直流电阻，然后利用7.1.3.3 条及7.1.3.4条所测得电容、电感值进行计算：
ZTR0(h0L21h0C)
2要求ZT0.2h0XDMAX式中：
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ZT——滤波装置对应于滤波回路次数为h0的频率下的总阻抗Ω；
R0——滤波装置回路的总直流电阻Ω； L ——电感值H；
C ——电容值F；
h0——滤波通道次数；
XDMAX——对应于系统最大短路容量下的阻抗Ω；
注：由于交流下的等效电阻会随频率升高而升高，因此后一种方法计算的结果会有较大误差，应尽量不采用。
7.1.3.11 并联谐振试验
并联谐振试验用等效电路的方法进行。在滤波装置旁并联一只等效电感，测量并联电路的谐波阻抗，比较并联电路的谐波阻抗和所并联电感的谐波阻抗来判断是否会对谐波频率发生并联谐振。试验时，所有滤波支路根据允许的投切组合均应并联在一起。
等效电感的确定
等效电感应为滤波装置拟接入母线的短路容量所折算的等值电感： LS12fU2jSd
式中：LS—等效电感；
Uj—滤波装置接入点系统的平均电压kV； Sd—滤波装置接入点系统的短路容量MVA；
为了确保在最大、最小短路容量范围内均不发生并联谐振，等效电感至少应在最大短路、最小短路容量及其平均值三个点取值分别进行试验。
等效电感的基波品质因数应不小于40。 并联谐振的判断
a)在h次谐波频率下测量滤波装置与等效电感并联后的阻抗Z（h），测试仪器推荐使用可调频率的阻抗测试仪。按以下公式计算谐波放大倍数：
KZ(h)h2fLs
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b)在各次谐波频率下，谐波放大倍数（K值）应不大于表7-2规定。
表7-2谐波放大倍数的限值
在各次谐波下K的限值 谐波源 2 6脉整流 12脉整流 电弧炉 3 3 2.5 3 2 2 - 4 3 3 1.5 5 - 1.5 - 6 2 2 - 7 - 1.5 - 8 3 3 - 9 3 3 - 10 3 3 - 12 3 3 - 注：试验只对小于最大滤波回路次数以下的谐波次数进行。
在有条件时，也可以采用数字仿真的方法。 7.1.3.12 短路强度试验
短路强度试验的目的是验证装置耐受由短路电流引起的热应力和电动应力的能力。 试验时，装置按正常使用情况安装，功率因数见表7-3。
表7-3短路强度试验电流
短路电流 cos kA 2.5 8 0.7 0.5 kA 12.5，20 25，31.5 0.3 0.25 短路电流 cos 试验方法按GB/T 11022-1999，试验时，备试电容器组进线端子处短路。
试验后若母线没有明显变形，导线、绝缘支持件没有任何损坏，电气间隙和爬电距离仍符合规定，电器没有损坏，则认为装置通过了本项试验。 7.1.3.13 防护等级检验
本检验只对柜式装置进行。
检验时根据所选取的防护等级，按GB4208-1993规定的相应方法进行。 7.1.3.14 熔断器保护试验
在某台电容器两端并接1或2台与其同容量的电容器，模拟内部故障，通电后观察熔断器动作情况，应能正确动作。 7.1.3.15 自动控制试验
本试验只对自动投切的装置进行。试验时，按控制方式的要求设置运行状态，自动投切装置应能正确动作。试验次数不少于3次。
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7.1.3.16投切试验
投切试验应参照GB1984-2003的有关规定进行。
对于由多个滤波回路组成的装置，试验应对每一支路进行，各投切操作30次，测量过电压及涌流；背靠背试验仅需对最后的一个支路进行测量，操作10次。
试验时，断路器应能正常切合，机械运动灵活，无操作力过大或卡住现象，与其相连接的机械联锁或其它附件承受上述操作次数后应未受损伤，且不应发生重击穿，过电压及涌流不应超过规定值。 7.1.3.17滤波效果测试
谐波源设备正常运行后，进行最后的装置参数调试和谐波测定。使用谐波分析仪，记录装置投入前、后的谐波数据并按本标准3.3.10计算谐波电流过滤率。 7.2 安装与布置 7.2.1 安装场所条件
1) 没有剧烈的机械振动；
2) 没有损坏绝缘及腐蚀金属的有害气体及蒸汽； 3) 没有导电性或爆炸性尘埃，没有强电场或强磁场；
4) 不受阳光直接照射，雨雪过大及严重霉菌侵袭； 5) 安装倾斜度不大于5о。 7.2.2 布置和安装设计 7.2.2.1 一般规定
(1)滤波装置的布置和安装设计，应利于通风散热、运行巡视、便于维护检修和更换设备。
(2)滤波装置的布置型式，应根据安装地点的环境条件、设备性能和当地实践经验，选择户外布置或户内布置。
户外布置的滤波装置，应考虑防止凝露引起污闪事故的措施。 (3)户内滤波装置和配电开关柜，不宜同室布置。
(4)滤波装置中的铜、铝导体连接，应采取装设铜铝过渡措施。
(5)滤波装置应设置巡视及检修通道。其宽度（净距）不宜小于1200mm。巡视通道与滤波装置间应设置网状遮拦。
电容器框架与墙或框架之间应设置检修通道，网门根据实际情况设置闭锁，通道宽度不小于1000mm。
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注：①巡视通道是指设备正常运行时,运行值班人员对电气设备正常巡视的通道。
②检修通道是指设备维护或停电检修、更换所使用的通道。
(6)滤波装置的绝缘水平应与电网的绝缘水平相配合。电容器与架构可靠连接并接地，连接并联段各台电容器的母线与架构间的绝缘水平应与电容器的绝缘等级相同。电容器为单套管时各并联段构架之间应无电的连接。35kV及以上电压等级电容器组的绝缘架构应分相设置。
7.2.2.2 电容器布置
(1)电容器组的布置，宜分相设置的框（台）架。当电容器台数较少或受到场地限 制时，可设置三相共用的框架。
(2)分层布置的电容器组框（台）架，不宜超过三层，每层不应超过两排，四周和层间 不得设置隔板。
(3)电容器组的汇流母线应满足机械强度的要求，防止引起熔断器至母线的连接线松 弛。
(4)电容器组的框（台）架、柜体结构件、电抗器的支（台）架等钢结构构件，应 采取镀锌或其他有效的防腐措施。
(5)电容器套管相互之间和电容器套管至母线或熔断器的连接线，应用软导线连接,且应有一定的松弛度。严禁直接利用电容器套管连接或支承硬母线。单套管电容器组的接壳导线，应采用软导线由接壳端子上引接。。
(6)并联滤波装置，可根据周围环境中鸟类、鼠、蛇类等小动物活动的情况，设置防侵袭的封堵、围栏和网栏等设施。
(7)电容器铭牌应面向巡视走廊。
(8)设计电容器组构架时，应验算抗地震能力，当不能满足要求时应采取防震措施。 (9)电容器组的绝缘水平，应与电网绝缘水平相配合。当电容器与电网绝缘水平一致时，应将电容器外壳和框（台）架可靠接地；当电容器的绝缘水平低于电网时，应将电容器安装 在与电网绝缘水平相一致的绝缘框（台）架上，电容器的外壳应与框（台）架可靠连接。
(10)电容器组的最小安装尺寸，应符合表7-4的规定。 表7-4 滤波电容器的安装尺寸 项目 最小尺寸 Mm 电 容 器
间 距 100
排间距离 300
电容器底部距地面 户 内 200
户 外 300
装置顶部至屋顶净距 1000
注：电容器间距应按制造厂规定，无制造厂提供数据时，可按不小于100mm考虑。
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7.2.2.3熔断器
(1)熔断器应安装在巡视通道侧，装设角度和弹簧拉紧位置，应符合制造厂的产品技术要求；熔断后应有明显的标志，严禁垂直装设。
(2)熔丝熔断后，尾线不应搭在电容器外壳上。 7.2.2.4滤波电抗器
(1)油浸式铁心滤波电抗器，宜布置在户外；当污秽较重的工矿企业区应布置在户内。户内安装的油浸式铁心串联电抗器，其油量超过100kg 时，应单独设置防爆间隔和贮油设施。
(2)干式空心滤波电抗器，宜采用户外分相布置的水平排列或三角形排列。如受场地所限,确需三相叠装时,三相叠装的安装顺序，应符合制造厂规定。
(3)滤波电抗器的对地绝缘水平低于电网时，应将其安装在与电网绝缘水平一致的绝缘台上。
(4)干式空心滤波电抗器对其四周、上部、下部和基础中的金属构件的距离，以及形成闭合回路的金属构件的距离，均应满足防电磁感应的要求。
(5)干式空心滤波电抗器的支承绝缘子接地，应采用放射形或开口环形，并应与主接地 网至少有两点相连。
(6)空心滤波电抗器的围网、围栏、支架、基础内钢筋、接地导体及二次接线应避免形成闭环连接，还应满足防电磁感应的空间距离。
(7)装于楼上的滤波电抗器，应对周围梁柱，地板的建筑钢筋采取绝缘措施。 (8)干式空心滤波电抗器组装的零部件，宜采用不锈钢螺栓连接。 (9)滤波电抗器的最小距离，见表7-5。
表7-5 滤波电抗器的最小安装尺寸 项目 最小尺寸
一字水平布置 中心间距 1.7Ds
距墙或梁柱 1.5Ds
品字形水平布置 中心间距 1.7Ds
距墙或梁柱 1.5Ds
顶部至屋顶净距 1.5Ds
注1：上表仅针对空心电抗器，铁心电抗器无此要求。Ds为电抗器直径。 注2：其他布置方式和生产厂家商定。
7.2.3 电气间隙和爬电距离
(1)滤波装置内的各种电器设备的电气间隙和爬电距离应符合有关标准的规定。 (2)户内滤波装置的带电体间、带电体与接地体间的最小电气间隙应不小于表7-6所列数值。
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(3)户外滤波装置的带电体间、带电体与接地体间的最小电气间隙可按表7-7推荐的数值选用。或由制造厂与购买方协商确定。
表7-6 户内滤波装置的最小电气间隙 单位：mm
电力系统额定电压 kV 相关位置 6 不同相的裸导体间 带电裸导体至接地框架 带电裸导体至板状遮栏 带电裸导体至网门及网状遮栏
表7-7 户外滤波装置的最小电气间隙 单位：mm
电力系统标称电压 相 关 位 置 6～10kV 带电部分至接地部分之间 网状遮拦向上延伸线距地2.5m处与遮拦上方带电部分之间 不同相的带电部分之间 200 断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间 设备运行时，其外廓至无遮拦带电部分之间 交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间 栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间 网状遮拦至带电部分之间 无遮拦裸导体至地面之间 2700 无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间 平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间 2200 带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间
7.2.4 防护等级
柜式滤波装置的防护等级见表7-8。
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辅助电路 500V以下 4 15 15 50 10 125 125 155 225 35 300 300 330 400 100 100 130 200 35kV 400 200 400 950 1150 300 500 2900 2400 表7-8 防护等级 序号 IP2X IP3X IP4X IP5X 防溅。 7.2.5 接地
(1)滤波装置的接地应符合相关标准。
(2) 未装设接地开关的滤波装置应设便于挂接地线的端子。 (3) 滤波器室至少应引出2根接地线与主接地网相连。 7.2.6 防火
(1)滤波装置室及半露天布置的遮阳棚为丙类生产建筑物,其耐火等级应按二级考虑。 (2)滤波装置的构架应采用非燃烧材料。滤波装置的地面户内宜采用水泥沙浆抹面并压光，户外宜采用水泥沙浆抹面。
(3)滤波装置与其它建筑物或主要电气设备之间无防火墙时，其防火间距不应小于10m。当由于条件，滤波室与其它生产建筑物连接布置时，应设防火隔墙。
(4)滤波装置必须就近设置消防设施，并应设有消防通道。
(5)滤波器室宜设置固定采光玻璃窗，门应向外开启。相邻两滤波器室之间的门应能向两个方向开启。
(6) 当滤波器室的长度超过10m 时，应设两个出口。门应向外开。相邻两滤波器器室之间的隔墙需开门时，应采用乙级防火门，并应能向两面开启。
(7)滤波器室内沟道，应符合下列规定：
--通向户外的沟道，在户内外交接处应采用防火封堵。 --滤波器室内的沟道盖板，应采用不可燃材料制作。
7.2.7 通风
(1)滤波器室的通风量，应按消除室内余热计算，余热量包括设备散热量和通过围 护结构传入的太阳辐射热。
(2)滤波器室的夏季排风温度，不宜超过40℃。进排风温度差不宜超过15℃。
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含 义 阻挡直径大于12mm的固体、手指或长度不超过80mm的类似物 阻挡直径或厚度大于2.5mm的工具、导体等及直径超过2.5mm的其他物体 阻挡直径或厚度大于1.0mm的导线、带或直径超过1.0mm的其他物体 防尘（指防止影响设备安全运行的大量尘埃进入，但不能完全防止灰尘进入） (3)滤波装置室应采用自然通风。当自然通风不能满足要求时，可采用自然进风和机械排风。
(4)滤波器室的进排风口，应采取防止鸟类、鼠、蛇类等小动物进入和防雨雪飘进的措施。
(5)在风沙较大地区，滤波器室应设置防尘措施；进风口宜设置过滤装置。 7.3 滤波装置的调试 7.3.1 调试的目的
1) 验证电容器，电抗器等主要元件的参数 2) 开关装置的操作及闭锁功能 3) 保护装置的动作特性 4) 监测信号回路的传输完整性 5) 滤波效果是否满足技术条件 6) 基波无功补偿量的效果 7.3.2 调试条件
1)滤波装置的调试通常在使用现场进行。 2)谐波源设备正常运行。
3) 应完成所有的安装工作，场地清洁平整。 4）安装单位提交了工程安装验收报告。
5）所有设备、元件的出厂检验报告、证书合格有效。 7.3.3 调试内容
1) 一、二次回路的联动试验及保护装置的调试整定。. 2）各组开关操作及耐压试验。 3) 电缆耐压试验 4) 接地系统试验
5）电容器、电抗器测试试验。 6）信号盘测试试验。
7）继电保护回路调试整定及报告（包括继保整定计算书）。 7.3.4 安全措施
1）编写调试大纲、危险点分析、安全措施。
2）现场安全遮拦齐全，并在各出入口处悬挂警示标志。
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3）在进线开关及两侧刀闸挂上“有人工作、禁止合闸”警告牌。
4）在各个滤波回路开关及两侧刀闸挂上“有人工作、禁止合闸”警告牌。 5）与调试无关人员不得进入开关室及滤波器室。 6）调试人员应遵守电力作业有关安全工作规程。 7.3.5 开关试操作
确认各个滤波回路的断路器及两侧刀闸在打开状态，每个支路合跳断路器5次，包括手动、自动投入，手动、及各种保护联跳动，确保开关操作状态正常。 7.3.6 空负载下投入滤波器
1）检验继保整定值位置、与计算整定值一致（低压过负荷置速置断位置）。
2）合上进线开关两侧刀闸，并确定无误后手动合上进线开关、检查正常后挂上设备运
行标志。
3）所有监测保护设备处于正常工作状态。
4）合上第一路滤波器开关两侧刀闸，确定无误后，合上断路器，同时监视所有二次表计及信号是否正常，滤波器一次设备（电容、电抗、电缆等）有无异常情况（响声、烟火、异味等）并挂上设备运行标志。
5）确定第一路支路运行正常后，测试该支路电参数及谐波水平，并与投入前的测量值进行比较，应无异常放大等情况。
6）保持第一支路在投入状态，合上第二支路开关两侧刀闸，确定无误后，合上断路器，同时监视所有二次表计及信号是否正常，滤波器一次设备（电容、电抗、电缆等）有无异常情况（响声、烟火、异味等）并挂上设备运行标志。
7）确认第二支路运行正常后，测试该支路电参数及谐波水平，并与投入前测量值进行比较，应无异常放大等情况。
8）依次类推，各个支路应连续运行不少于60分钟，达到热稳定值为止。滤波支路的投入顺序，按照滤波支路次数由低到高进行。
7.3.7 负载下投入滤波器
1）各个滤波支路保持带电运行，谐波源投入运行，监测滤波器运行情况，确认无异常谐振放大，设备无异常，即电压、电流及其谐波水平在额定允许范围内。并保证连续运行不少于60分钟以上。
2）加大负荷，测试各个支路参数，保证电压，电流值在额定范围内。
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3）退出最高次数支路，测试其余支路参数，保证电压，电流值在额定范围内。 4）从高次到低次逐次退出所有滤波支路，确保电容器放电后，进入设备区检查外形及表面温度。设备应无变形，变色，温度在正常范围内。
5）检查结束确认设备正常后，按正式操作程序投入滤波器组，作相关滤波效果测试。 6）滤波器组投运24小时正常后可以正式交付使用。 7.3.8 调试及测量报告
调试及测量报告应包括以下内容：
1) 报告名称及编号 2) 调试测量时间和地点 3) 调试及测量仪器型号 4) 参加单位及人员 5) 报告提交时间
6）供电系统及滤波电路概况 7）调试方法及测量点 8）各种工况下的测量结果 9）与国标和技术条件的对比 10）结论 7.4 运行及维护 7.4.1 一般规定
(1)滤波装置应有专人负责，保持良好的运行状态。 (2)每班至少巡视一次，发现异常情况及时处理。
(3)制定运行记录表格，按表填写各项数据。建立完善的运行档案。
(4) 有条件时采用智能仪表，监测滤波装置的运行状况，将有关数据输入计算机。 (5) 每年必须进行常规预防性试验。 7.4.2 特殊情况处理
(1)谐波源增加
滤波装置的设计是针对特定的谐波源，当系统中谐波源负荷增加时，将会导致滤波器过负荷，也可能导致谐振。
这种情况应及时和滤波装置的制造厂协商，给出解决措施。 (2)供电系统发生变化
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变压器容量改变，滤波装置接电点改变，短路容量改变，均应与制造厂家协商，以便验证滤波装置的性能，调节某些参数。
(3)滤波性能降低
长期运行电抗器和电容器的参数会发生变化，导致谐振频率偏移，降低滤波作用。 这种情况应及时和滤波装置的制造厂联系，重新调节参数。
7.4.3 滤波电容器的运行管理
(1) 经常对电容器组进行外观检查，如发现箱壳膨胀严重应停止使用。
(2) 电容器组投入时本身温度不能低于-40℃，运行时环境上限温度（A类、+40℃，B类、+45℃），24小时平均不得超过规定值（A类、+30℃，B类、+35℃）及一年平均不得超过规定值（A类、+20℃，B类、+25℃）。如超过时，应采取降温措施。
(3)电容器外壳上最热点的温度可以通过红外测温仪测量。 (4)电容器的工作电压和电流不得超过下列规定：
--在不高于1.10UN下可以长期运行，包括所有谐波分量在内的电压峰值应不超过1.102UN。过电压及持续时间见7-9。
--由于过电压、高次谐波和最大电容正偏差共同作用可能导致过电流，其值不能超过1.43IN。
--在计入稳态过电压、稳态过电流和电容正偏差各因素的作用下，电容器的总容量应不超过1.35QN。
表7-9
过电压 1.10U1N+UH 1.15U1N+UH 1.20U1N+UH 1.30U1N+UH
(5)电容器套管表面、电容器外壳、电容器支架上面不应有粉尘和其它脏物。 (6)应定期检查电容器组所有接触处的（汇流排、接地线、熔断器、断路器、开关等）
最长持续时间 长期 每24h中30min 5min 1min 说明 系统电压的调整与波动 轻负荷时电压升高 43
接触可靠性。
(7)新安装电容器和停止使用较长时间的电容器在使用前，可进行5~10秒钟的极间耐压试验，试验电压为工频，其值为1.61UN（在试品端测量电压）。极对壳试验电压为工频，其值见表7-10，时间1分钟。在试验前测量电容，试验后再测电容。如果电容有显著增加，则不允许将电容器接入使用。
表7-10
电容器的绝缘等级（kV） 极 对 地 （kV） 极 间 （kV）
(8)对电容器电容和熔断器的检查，每个月不得少于一次，在一年内要测电容器的损耗角正切值二、三次，这些测量在额定电压下或近似电压额定值的条件下进行。
(9)当继电保护动作电容器组的开关跳闸后，在未找出故障原因之前，不得重新投入运行。
(10)运行过程中如发现电容器外壳漏油，可以用锡铅焊料锡焊的方法修理。 7.4.4 滤波电容器常见故障原因及处理方法
表7-11 故障情况 瓷套管损伤 外壳损伤 产品验收试 验时击穿 渗漏油 故障原因 解决办法 3 13.5 6 18.75 1.61UN 10 26.25 运输不慎，使套管、外壳碰撞， 应保持产品直立，妥善包装，防止碰撞， 瓷套管破裂者可更换，外壳损伤渗漏者 内部异常，外部短路接地等。 可焊补，损坏严重时应及时返厂修理。 1.产品有毛病或损坏。 2.试验电压过高或持续时间过长。 3.测量电压方法错误。 1.用瓷套管搬运，使法兰套焊1.严禁手持瓷套管搬运，已渗漏油者可 接处产生裂缝。 2.接线时拧螺帽用力过大，造成瓷套焊接处损伤 或空芯螺杆断裂。 3.产品制造中的缺陷。 用铅锡焊料修补，但注意不要过热， 以避免瓷套上的银层脱落。 2.改变母线连接方法，消除硬连接机械 应力，接线时勿扳摇瓷套，拧螺母时 勿用力过猛。 1.更换新品或返厂修理。 2.应按规定数据和方法试验。 4.日光曝晒，温度变化剧烈。 3.制造中严格控制瓷套金属涂敷及焊接 5.漆层剥落，外壳锈蚀 工艺。 4.采用遮阳等措施，防止曝晒。 44
5.提高油漆质量，使用中及时修补。 外壳鼓胀 1.绝缘介质内产生局部放电，使介质分解，析出 气体。 2.部分元件击穿或极对壳击穿、使介质析出气体。 电容器内部发生极间或对运行中的电容器应进行外观检查， 发现外壳鼓胀时应停止使用，检查 原因，正确处理和消除。 外壳爆破 采用单台保护熔断器，快速切除故障电 极对壳击穿，与之相关联的电容器，并采用正确的内部故障继电保护， 容器对故障电容器放电，能量切断电源，查找原因，正确解决。 很大而保护不当时，引起爆破。 电容量异常，电容器内部异常 绝缘电阻下降 表计指示不准 温升过高 1.环境温度过高，电容器布置太密。 2.谐波电流超过设计值 更换新品 校准表计 1.改善通风，增大电容器间距。 2.重新计算谐波电流。 3.频繁投切，电容器反复受过3.采取措施，操作过电压和涌流。 电压和涌流的作用 4.介质老化，tgδ不断增大。 4.停止使用。 熔丝熔断，继电容器内部元件击穿，外部短电保护动作 路接地，涌流过大。 更换新品，检查短路接地原因并消除。
45
附录A 滤波器仿真案例
A.1 供配电系统简介
某钢厂100吨交流电弧炉（EAF）和110吨精炼炉（LF）配电系统如图A-1所示，平均负载功率为60MW，SVC装置由TCR和滤波器组成，滤波器组由2阶C型高通滤波器和3次、4次单调谐滤波器组成。
330kV、、、PCC120MVA12%330/35kVPCC1、、、、、 50m330kVG1G2300MW300MW(、、)(、、)35kV、、、、、SF672kV35kVR2L2C21C22L3C3LX 、2.65270MVA35/0.437、0.91kV7% at 0.84kV9.09% at 0.742kV10.17% at 0.658kV15MVA35/0.18、0.31kV7% at 0.31kVL5L5L5R4L4C4 100T EAFX f、3.2mΩ110T LFL5L5L5 TCR 95MVar 2FC 20MVar 3FC 35MVar 4FC 30MVar
图A-1：某钢厂100吨交流电弧炉配电系统图
A.1.1系统参数 PCC短路容量
最大运行方式 6369MVA（远期规划值7000MVA） 最小运行方式 3115MVA PCC1短路容量
最大运行方式 8MVA（远期规划值875MVA） 最小运行方式 757MVA 供电主变压器
46
120MVA，330/35kV，短路阻抗12% A.1.2滤波器参数 滤波器主要参数
表A-1：滤波器主要参数
滤波器次数 补偿容量(35kV)MVAR 滤波电抗器基波品质因数 2 20 70 3 35 50 4 30 40 调谐电容器组参数
表A-2：滤波器调谐电容器组参数
电容器组 电容值(μF) 三相安装容量(MVAR) 额定（线）电压(kV) 基波容抗(Ω) C21 145. 11.6 15.9 21.856 C22 51.97 32.7 44.8 61.249 C3 80.5 69.2 52.3 39.542 C4 73.1 50.3 46.8 43.544 调谐电抗器参数
表A-3：滤波器调谐电抗器参数
电抗器 电感值(mH) 额定基波电流(A) 额定谐波电流(A) 短路稳态电流（kA） 短路冲击电流（kA） 基波电抗(Ω) L2 69.6 370 80 0.86 2.19 21.865 L3 14.5 8 288 3.32 8.47 4.553 L4 8.7 555 190 4.76 12.14 2.733 调谐电阻器参数
表A-4：滤波器调谐电阻器参数
电阻器 额定电阻值(Ω) (50%额定功率) 额定连续功率(kW) R2 251 75 R4 327 40 47
短时功率 5MW,3秒 1.3MW,2秒
A.1.3 EAF、LF和TCR谐波电流发生量
表A-5： EAF、LF和TCR谐波电流发生量
谐波 EAF LF 35kV谐波电流发生量 EAF+ LF TCR EAF+ LF+ TCR Ih1Ih2Ih3 次数 Ih1 0.5* 1.5* 2 2.5 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 350 80 95 70 200 50 100 35 40 15 20 10 10 5 7 Ih2 0 0 20 0 45 12 25 10 10 5 5 3 3 2 2 Ih1Ih2 Ih3 0 0 6 0 9 5 30 0 18 0 2 0 5 0 4 350 80 97.08 70 237.92 51.42 117.58 36.40 44.59 15.81 20.62 10.44 10.7 5.39 7.36 240 50 97.27 40 245.27 51.66 138.71 36.40 53.76 15.81 20.72 10.44 12.21 5.39 8.52 : 25 : 3 : 1 : 3.16 : 0 : 3.16
48
A.2 滤波器仿真流程
修改滤波器参数列表给出滤波器所有组合方式下谐波电流系数极小值及对应谐波次数根据系统及滤波器参数画出滤波器所有组合方式下的等效电路评价滤波器主组合方式性能计算并画出滤波器所有组合方式系统阻抗特性曲线N合格？Y评估滤波器其他组合方式下的性能列表给出滤波器所有组合方式下整数次及特征间谐波的谐波电流系数计算并画出滤波器所有组合方式谐波电流系数曲线N满足用户运行要求？Y滤波器参数校核列表给出滤波器所有组合方式下谐波电流系数极大值及对应谐波次数
说明：滤波器主组合方式一般指所有滤波支路都投入运行。
A.3 滤波器仿真计算
49
A.3.1 2、3、4次滤波器投入运行
2、3、4次滤波器投入运行时，系统的阻抗特性及谐波电流系数如图A-2所示。
40Impedance(ohms)3020100051015202530100Phase(deg)500-50051015202530-10086Kh420051015Harmonic order202530 图A-2：2、3、4次滤波器投入运行时系统阻抗特性及谐波电流系数 系统的谐波电流系数如表A-6所示。
表A-6：2、3、4次滤波器投入运行时系统的谐波电流系数
h Kh0.5 1.03 13 0.48 1.5 1.49 14 0.48 2 0.97 15 0.48 2.5 5.77 16 0.49 3 4 0.06 18 0.49 5 0.31 19 0.49 6 0.38 20 0.49 7 0.42 21 8 0.44 22 9 0.45 23 10 0.46 24 11 0.47 25 12 0.47 0.1 h Kh17 0.49 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 系统的谐波电流系数最大值如表A-7所示。
表A-7：2、3、4次滤波器投入运行时谐波电流系数最大值
50
h Kh1.82 2.46 7.95 3.54 2.85 3.04 系统的谐波电流系数最小值如表A-8所示。
表A-8：2、3、4次滤波器投入运行时谐波电流系数最小值
h Kh1.98 2.94 0.01 4 0.06 0.97
A.3.2 2、3次滤波器投入运行（略） A.3.3 2、4次滤波器投入运行（略） A.3.4 3、4次滤波器投入运行（略）
A.4 滤波器性能评价
A.4.1 安全运行评价
A.4.1.1 谐波电流系数极大值
对于滤波器主组合运行方式（2、3、4次滤波器投入运行），在h=2.46次时，
Kh=7.95。本例负荷大于60MW，最大谐波电流系数应小于6，特别是电弧炉负荷存在较大
间谐波，因此应修改滤波器参数，使Kh的最大值尽量减小（建议Kh小于5）。
A.4.1.2 谐波电流系数极小值
由表A-8数据可看出，2、3、4次滤波器调谐点分别左
偏1%、2%、0%，这样当系统频率或电抗或电容的数值发生变化时，会造成滤波器对谐波的放大，应修改滤波器参数，使2、3、4次滤波器调谐点分别左偏5%、2%、2%。
A.4.2 其他性能评价（略）
A.5 修改滤波器参数
修改滤波器参数，重新仿真并评估，直至满足用户要求（具体略）。
A.6滤波器参数校核（略）
51
附录B 主电路元器件选择
B1 滤波电容器 B1.1 结构
对1kV及以下系统可以采用铝箔电极电容器或金属化膜自愈式电容器。对1kV及以上系统宜采用铝箔电极电容器。当采用自愈式电容器时，应考虑到由于自愈特性造成电容器电容量减小而可能引起的失谐。
B1.2 额定电压
滤波电容器的额定电压应不小于工频电流以及可能流过的各次谐波电流在滤波电容器上引起的电压降的代数和，即
Ucn2h1Ihfhc
式中：Ucn---- 滤波电容器的额定电压
Ih----- 预期吸收的第h次谐波电流(h=1时为工频电流) h ------ 谐波次数
C ------ 滤波电容器组电容值
当采用自愈式电容器时，考虑到自愈性可能会造成的电容值下降，滤波电容器的额定电压宜在上述计算的基础上增加10% 的裕度。 B1.3 额定电流
滤波电容器的额定电流均方根值（基于额定千乏和额定电压）应不小于在110%额定电压下流过滤波电容器的工频电流以及可能流过的各次谐波电流的均方根值，即
Icnh1Ih2 （ICkIk12k）
式中：Icn-------滤波电容器的额定电流 h ------- 谐波次数
Ih------ 在110% 额定电压下流过滤波器的第h次谐波电流(h=1时为工频电流) B4.1.4 容许偏差
滤波电容器的单元电容偏差应不大于5%，整组滤波电容器的电容偏差应不大于2%。
B2 滤波电抗器
B2.1 结构
滤波电抗器宜采用干式空心或干式铁心的结构。空心电抗器要求的安装磁间距较大，宜安装于柜体外。空心电抗器宜采用三相平装方式。由于采购的滤波电容器总会存在容量偏差，为了达到设计要求的调谐特性，滤波电抗器宜采用可调感形式，调感范围依据设计需要以及所配电容器的制造偏差确定。
B2.2 绝缘水平
滤波电抗器主绝缘的绝缘水平应与所接入系统的绝缘水平一致。
52
滤波电抗器纵绝缘的绝缘水平由合闸涌流下电抗器两端产生的电压降或正常运行时流过的工频电流和预期流过的各次谐波电流在电抗器两端产生的压降两者取较大值决定。 B2.3 额定电流
滤波电抗器的额定电流与滤波电容器的额定电流一致。 滤波电抗器的额定电流应大于滤波电容器额定电流的30%。（龙绍清） B2.4 铁心电抗器的线性度要求
铁心电抗器饱和后会引起电感量的下降，因此铁心电抗器必须保证在工频电流及预期流过的各次谐波电流的共同作用下铁心不饱和。另外，在合闸涌流作用下铁心也会饱和而引起过渡性的滤波器组失谐，如果过渡过程中的失谐引起的谐波电流放大在涌流结束后仍维持铁心饱和将使会滤波器进入稳定失谐状态。因此建议在工频及谐波电流的共同作用下，铁心型滤波电抗器的磁密不大于8000Gs。在等效工频电流下做试验时，对电抗器通以2倍工频加谐波电流代数和的工频试验电流时，电抗器电抗值下降的幅度应不超过5%。 B2.5 声级水平
在额定工作状态下，滤波电抗器的声级水平应不超过表B1的规定。
表B1 滤波电抗器的声级水平 电抗器三相容量，kvar
<80 80~<125 125~<200 200~<315 315~<500 500~<800 800~<1250 1250~<2000 >2000
B2.6 容许偏差
1） 电感无级可调的滤波电抗器，其实际调节电感范围应大于设计要求的调节范围，出厂时
电感应固定接于额定电感位置。 2） 电感有级可调的滤波电抗器其各级抽头的电感值与设计要求的值偏差应不超过时1.5%，且相邻两级之间的设计电感之差应不大于2%。
3） 当采用不可调感的滤波电抗器时，电感的允许偏差应不大于1.5%。 B3 隔离开关和断路器
选用的隔离开关和断路器的额定电流应不小于1.5IN，应选用无重击穿的断路器，对于要求切除短路故障的断路器，其额定开路电流应大于滤波器安装地点系统的短路电流。
隔离开关和断路器操作时应运动灵活，无操作过大、不出现卡住的现象 隔离开关应符合GB1985的规定
凡组装成高压开关柜者应符合 GB 3906 的规定。
B5 放电器件
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声级水平，dB
48 50 52 54 56 58 60 63 66
放电器件分为：a) 内置放电电阻；b) 外接放电线圈；
放电器件的额定电压应不低于滤波电容器的额定电压，放电性能应能满足对内置放电电阻5min内、对外置放电线圈5s内将滤波电容器上的剩余电压自额定电压峰值降至50V或更低。
放电器件应符合制造方与购买方商定的技术条件的规定。
B6 金属氧化物避雷器
当需要投切滤波装置引起的操作过电压时，宜选用金属氧化物避雷器。
选择金属氧化物避雷器时，应考虑到避雷器的连接方式、可能出现的过电压倍数和滤波电容器容量等。
金属氧化物避雷器可放置于开关柜内，也可放置于滤波电容器附近，由制造方与购买方协商确定。
金属氧化物避雷器应符合GB11032的有关规定。
B7接地开关
滤波装置宜装设接地开关。接地开关可以和带接地隔离开关合用，但安装时接地刀一侧必须在电容器一侧。
接地开关应符合GB1985的规定。
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