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[摘要]电加热窑炉以它更快更便于控制的优势被引入到工业特种陶瓷材料生产当中，但是，在加热过程中产生了大量的谐波和无功，对电网造成污染，对企业内部其它工艺部门造成了影响。通过有源电力滤波装置（APF）和FC相结合的方式对电加热窑炉进行谐波治理和无功补偿，可以很好的提高功率因数，抑制谐波，同时又有很好的成本经济性。
[关键词]谐波治理 APF FC
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0035-01
引言
工业特种陶瓷材料被越来越多的应用到生活的各个领域中，为了更好更快的生产这种材料，传统的烧制工艺已经不能满足。电加热窑炉以它更快更便于控制的优势被引入到生产线当中，但是，在加热过程中产生了大量的谐波和无功，对电网造成污染，对企业内部其它工艺部门造成了影响。本文就以电窑炉为背景，结合实例分析整个无功和谐波治理过程。
一、背景与机理分析与测试
1.背景分析
电加热窑炉烧制陶瓷成为一种趋势，通过对烧制过程温度的精确控制可以提高胚体烧制成品率，再通过流水线自动送料出料可以提高生产效率。然而，在通过电加热调解温度的过程中产生了大量的谐波和无功。大量的谐波电流的产生导致电压波形畸变，导致工艺处理车间在对烧制好的胚体进行精密细致的加工时，废品率偏高，浪费了成本，降低了效率。同时大量的谐波和无功电流造成线损和变压器铁损增大，减少导线及变压器寿命；同时，功率因數也超出了考核要求，必须要给予治理。
2.机理分析
陶瓷烧制车间调压原理为晶闸管可控移相调压，根据整个烧制过程为预加热、高温烧制、冷却三个过程又有三相及单相晶闸管可控移相调压。所以会产生大量的谐波电流和无功电流，谐波电流主要是3次，5次，7次，11次，13次等。
2.1单相桥式可控整流
忽略换相脉动，直流电感足够大，输入电流傅里叶分解，可得
2.2三相桥式可控整流
忽略换相脉动，直流电感足够大，输入电流傅里叶分解，可得
3.现场测试分析
分析选择陶瓷烧制车间出线点作为测试点，得出以下测试数据：表一——电压总畸变率；表二——功率；表三——谐波电流。
测试数据基本与机理分析吻合。
二、治理方案制定
1、电压总畸变率治理方案
通过分析测试，发现主要谐波和无功产生产源自陶瓷烧制车间。并且谐波电压总畸变率THDv A相6.28%、B相7.586%、C相6.04%，超出GB/T14549对400V系统5%的限值要求。考虑到电压畸变主要是陶瓷烧制车间产生的大量谐波电流引起的，所以要改善电压总畸变率就要对陶瓷烧制车间产生的谐波电流进行就地治理，以满足要求。
2、功率因数治理方案
功率因数是电力公司对用电企业考核的主要指标，奖惩分明。测试数据显示 为此，我根据负载特性，选择无源滤波器FC，无源滤波器FC是目前广泛使用的滤波方式，主要由电感和电容串联而成。FC利用LC串联谐振原理，FC对LC调谐次谐波表现为一个低阻抗的“陷阱”，使谐波更多地流入滤波器，流入电网的谐波得以降低。FC在滤波同时可以实现无功补偿，其安装容量由系统的无功需量决定。FC结构原理简单，运行可靠性高，设备投资少。本案例设计补偿无功的同时滤除5次谐波电流。
3.谐波电流治理方案
由于谐波次数比较宽泛，设计采用有源电力滤波装置（APF）进行治理。电力有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。本方案通过APF只进行谐波治理，主要滤除3次、7次、11次、13次、17次、19次等谐波电流。
三、参数设计
1、无源FC容量及参数设计
陶瓷烧制窑炉工作稳定后无功谐波特性基本稳定，这个时候的测试数据基本就能反映窑炉的治理设计最大值。根据测试数据推算出需要补偿无功量如：表四——无功补偿量表，表五——5次谐波设计补偿量表。
2、有源电力滤波器容量及参数设计
根据测试数据计算3、7、11、13、17、19等次谐波电流总和约为130A，补偿方式选择只治理谐波电流，同时选择对3、7、11、13、17、19次谐波电流进行滤除，选择三相四线并联型APF，配置灵活。
结语：
采用这种混合治理的方式可以有效降低企业投资开支成本；另外，无源FC和APF都是技术成熟稳定产品，可以降低设备的维护运营成本；再次，投入运营后能很好的降低由于谐波电流引起的电压总畸变率以及提高功率因数，对降低线路损耗，变压器损耗以及提高变压器容量的利用率。
另外，如果想更好的降低电压总畸变率，可以采用增加APF容量，滤除包括5次谐波内的谐波电流，静止无功补偿装置只用来提高功率因数，这样投入成本会增加一点。
参考文献：
[1]电力电子技术.王兆安.第四版
[2]谐波抑制和无功功率补偿.王兆安.第二版
[3]PS-8电能质量分析仪.安徽振兴科技股份有限公司
[关键词]谐波治理 APF FC
中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）40-0035-01
引言
工业特种陶瓷材料被越来越多的应用到生活的各个领域中，为了更好更快的生产这种材料，传统的烧制工艺已经不能满足。电加热窑炉以它更快更便于控制的优势被引入到生产线当中，但是，在加热过程中产生了大量的谐波和无功，对电网造成污染，对企业内部其它工艺部门造成了影响。本文就以电窑炉为背景，结合实例分析整个无功和谐波治理过程。
一、背景与机理分析与测试
1.背景分析
电加热窑炉烧制陶瓷成为一种趋势，通过对烧制过程温度的精确控制可以提高胚体烧制成品率，再通过流水线自动送料出料可以提高生产效率。然而，在通过电加热调解温度的过程中产生了大量的谐波和无功。大量的谐波电流的产生导致电压波形畸变，导致工艺处理车间在对烧制好的胚体进行精密细致的加工时，废品率偏高，浪费了成本，降低了效率。同时大量的谐波和无功电流造成线损和变压器铁损增大，减少导线及变压器寿命；同时，功率因數也超出了考核要求，必须要给予治理。
2.机理分析
陶瓷烧制车间调压原理为晶闸管可控移相调压，根据整个烧制过程为预加热、高温烧制、冷却三个过程又有三相及单相晶闸管可控移相调压。所以会产生大量的谐波电流和无功电流，谐波电流主要是3次，5次，7次，11次，13次等。
2.1单相桥式可控整流
忽略换相脉动，直流电感足够大，输入电流傅里叶分解，可得
2.2三相桥式可控整流
忽略换相脉动，直流电感足够大，输入电流傅里叶分解，可得
3.现场测试分析
分析选择陶瓷烧制车间出线点作为测试点，得出以下测试数据：表一——电压总畸变率；表二——功率；表三——谐波电流。
测试数据基本与机理分析吻合。
二、治理方案制定
1、电压总畸变率治理方案
通过分析测试，发现主要谐波和无功产生产源自陶瓷烧制车间。并且谐波电压总畸变率THDv A相6.28%、B相7.586%、C相6.04%，超出GB/T14549对400V系统5%的限值要求。考虑到电压畸变主要是陶瓷烧制车间产生的大量谐波电流引起的，所以要改善电压总畸变率就要对陶瓷烧制车间产生的谐波电流进行就地治理，以满足要求。
2、功率因数治理方案
功率因数是电力公司对用电企业考核的主要指标，奖惩分明。测试数据显示 为此，我根据负载特性，选择无源滤波器FC，无源滤波器FC是目前广泛使用的滤波方式，主要由电感和电容串联而成。FC利用LC串联谐振原理，FC对LC调谐次谐波表现为一个低阻抗的“陷阱”，使谐波更多地流入滤波器，流入电网的谐波得以降低。FC在滤波同时可以实现无功补偿，其安装容量由系统的无功需量决定。FC结构原理简单，运行可靠性高，设备投资少。本案例设计补偿无功的同时滤除5次谐波电流。
3.谐波电流治理方案
由于谐波次数比较宽泛，设计采用有源电力滤波装置（APF）进行治理。电力有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。本方案通过APF只进行谐波治理，主要滤除3次、7次、11次、13次、17次、19次等谐波电流。
三、参数设计
1、无源FC容量及参数设计
陶瓷烧制窑炉工作稳定后无功谐波特性基本稳定，这个时候的测试数据基本就能反映窑炉的治理设计最大值。根据测试数据推算出需要补偿无功量如：表四——无功补偿量表，表五——5次谐波设计补偿量表。
2、有源电力滤波器容量及参数设计
根据测试数据计算3、7、11、13、17、19等次谐波电流总和约为130A，补偿方式选择只治理谐波电流，同时选择对3、7、11、13、17、19次谐波电流进行滤除，选择三相四线并联型APF，配置灵活。
结语：
采用这种混合治理的方式可以有效降低企业投资开支成本；另外，无源FC和APF都是技术成熟稳定产品，可以降低设备的维护运营成本；再次，投入运营后能很好的降低由于谐波电流引起的电压总畸变率以及提高功率因数，对降低线路损耗，变压器损耗以及提高变压器容量的利用率。
另外，如果想更好的降低电压总畸变率，可以采用增加APF容量，滤除包括5次谐波内的谐波电流，静止无功补偿装置只用来提高功率因数，这样投入成本会增加一点。
参考文献：
[1]电力电子技术.王兆安.第四版
[2]谐波抑制和无功功率补偿.王兆安.第二版
[3]PS-8电能质量分析仪.安徽振兴科技股份有限公司