1 项目背景
某大型制药企业主要谐波源来自发酵车间，该车间有容量为2000kVA变压器4台，每两台并联为一组，分两组独立运行，其中一组下面带6台容量为280kW的变频器，另外一组下面带7台容量为200kW的变频器;另外，提取精练车间有容量为1250 kVA的变压器两台，运行方式为独立运行，其负载为笼型电机和变频器。
变频器作为非线性负载在工作过程中会产生较大的非正弦畸变电流，这对电网造成严重干扰。为净化电网、消除谐波带来的隐患，必须进行谐波治理。
　2 治理方案
现场配电室工况和测试结果：
Ø 系统主要以5、7、11、13次特征次谐波为主;
Ø 特征次谐波中5次谐波电流所占比重较大;
Ø 系统的功率因数比较低;
无源滤波器的特点是可以补偿无功和低次谐波，它结构简单、易于实现且成本低。线路变化、支路增加等引起系统阻抗值的变化，这会影响其补偿效果，更为严重的是无源滤波器本身就是系统阻抗元件。若单独选用无源滤波器在某些条件下就很可能会与电网阻抗发生谐振;若单独使用有源滤波器，则要求其装置具有较大的容量，但这样就不可避免增加了成本。因此，基于成本和补偿效果考虑，我们采取低压系统混合型谐波治理方案，即将无源滤波器和有源电力滤波器并联组合在一起进行集中补偿。这样二者结合使用，既克服了单独使用有源电力滤波器成本高的缺点，又可使整个系统获得良好的补偿效果。
针对药厂的电能质量状况测试结果，我们将无源滤波器设计成5次单调谐滤波器来滤除5次谐波同时补偿无功功率，而7、11、13次等高次谐波使用有源电力滤波器来补偿。每台变压器系统治理示意图如下：

图1 谐波治理系统示意图

3 治理效果分析
投入有源电力滤波器后，谐波电流治理效果如下：

图2 谐波电流治理效果
效果分析：
(1) 将电流频谱图用数据表格的形式表示，则滤波器投入前的谐波电流含量如下：
表1 滤波器投入前的谐波电流含量

谐波次数5   7   11   13   17   19   21   23

谐波含量 (A)72   30   7   7   5   3   0   3

总畸变率(THD)

12.5%

总谐波电流(A)

641.0*12.5%=80.13
可以看到，谐波电流主要为5~23次特征谐波，其中7~23次特征谐波含量为(5次谐波由SPF滤除)：

(2)将电流频谱图用数据表格的形式表示，则滤波器投入后的谐波电流含量如下：
表2 滤波器投入后的谐波电流含量

谐波次数5   7   11   13   17   19   21   23

谐波含量 (A)14   1   1   0   0   0   0   0

总畸变率(THD)2.7%

总谐波电流(A)584.0*2.7%=15.7
可以看到，谐波电流主要为5~23次特征谐波，其中7~23次特征谐波含量为(5次谐波由SPF滤除)：

(3)根据实测数据可以得到：
APF对7~23次特征谐波的滤波效率为：
SPF对5次谐波电流的滤波效率为：
APF和SPF对总谐波电流的滤波效率为：
从功率图可以看出，在APF和SPF投入后，系统的功率因数从0.91提高到0.98以上。通过对调试后APF和SPF实际滤波效果的测试可以确信，APF和SPF滤波效率大于80%，有源电力滤波器和无源电力滤波器的工作状态符合标称性能指标。
4 结论
采取有源加无源的混合型谐波补偿方案，是为了克服单独使用有源电力滤波器成本高和补偿无功效率低的缺点而提出的，其基本思想是利用无源滤波器来补偿无功及分担有源电力滤波器的部分补偿任务。无源滤波器与有源电力滤波器相比，其优点在于结构简单、易实现且成本低;有源电力滤波器的优点是补偿性能好。二者结合使用，既可克服单独使用的有源电力滤波器容量大、成本高的缺点，又可使整个系统获得良好的性能。将有源电力滤波器与电网已有的无源滤波装置并联混合使用，来改善电网供电品质无疑是一种好的选择。