電力設備運行中的問題和故障，通常都是由于電網電氣參數波動或瞬間干擾所引起，如：電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡、功率因數過低、缺相運行等。長期以來，這些導致設備運行故障、維修工作量增加及增耗電費的情況受到用戶和供電部門的廣泛關注。

近年來, 電力網中非線性負載的逐漸增加是全世界共同的趨勢，如變頻驅動或晶閘管整流直流驅動設備、計算機、重要負載所用的不間斷電力(UPS) 、節(jié)能熒光燈系統(tǒng)等，這些非線性負載將導致電網污染，電力品質下降，引起供用電設備故障, 甚至引發(fā)嚴重火災事故等。世界上包括我國的一些建筑物突發(fā)火災被證明與電力污染有關。

　　1.電力污染及電力品質惡化主要表現(xiàn)在以下方面：電壓波動、浪涌沖擊、諧波、三相不平衡等。

　　2.電力污染的危害

　　電力污染會對用電設備造成嚴重危害，主要有：

　　干擾通訊設備、計算機系統(tǒng)等電子設備的正常工作，造成數據丟失或死機。

　　影響無線電發(fā)射系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、核磁共振等設備的工作性能, 造成噪聲干擾和圖像紊亂。

　　引起電氣自動裝置誤動作，甚至發(fā)生嚴重事故。

　　使電氣設備過熱，振動和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。

　　造成燈光亮度的波動(閃變)，影響工作效益。

　　導致供電系統(tǒng)功率損耗增加。

　　3.電力污染的種類

　　3.1 電壓波動及閃變

電壓波動是指多個正弦波的峰值，在一段時間內超過(低于)標準電壓值，大約從半周波到幾百個周波，即從10MS到2.5秒, 包括過壓波動和欠壓波動。普通避雷器和過電壓保護器，完全不能消除過壓波動，因為它們是用來消除瞬態(tài)脈沖的。普通避雷器在限壓動作時有相當大的電阻值，考慮到其額定熱容量(焦爾)，這些裝置很容易被燒毀，而無法提供以后的保護功能。這種情況往往很容易忽視掉，這是導致計算機、控制系統(tǒng)和敏感設備故障或停機的主要原因。

另一個相反的情況是欠壓波動，它是指多個正弦波的峰值，在一段時間內低于標準電壓值，或如通常所說：晃動或降落。長時間的低電壓情況可能是由供電公司造成或由于用戶過負載造成，這種情況可能是事故現(xiàn)象或計劃安排。更為嚴重的是失壓，它大多是由于配電網內重負載的分合造成，例如大型電動機、中央空調系統(tǒng)、電弧爐等的啟停以及開關電弧、保險絲燒斷、斷路器跳閘等，這些都是通常導致電壓畸變的原因。

大型用電設備的頻繁啟動導致電壓的周期性波動,如電焊機、沖壓機、吊機、電梯等,這些設備需要短時沖擊功率,主要是無功功率。電壓波動導致設備功率不穩(wěn)，產品質量下降；燈光的閃變引致眼睛疲勞,降低工作效率。

　　3.2 浪涌沖擊

浪涌沖擊是指系統(tǒng)發(fā)生短時過(低)電壓,即時間不超過1毫秒的電壓瞬時脈沖，這種脈沖可以是正極性或負極性，可以具有連串或振蕩性質。它們通常也被叫作：尖峰、缺口、干擾、毛刺或突變。

　　IBM公司對電壓畸變進行了深入研究，結果如下：

　　畸變類型　畸變數目畸變發(fā)生相隔天數

　　低電壓　　　1569　　　2.1

　　過電壓　　　103 　　　32.2

　　停電　　　　65 　　　51.0

　　操作過電壓　2831 　　　1.2

　　脈沖過電壓　1673 　　　2.0

　　總計 6244

電網中的浪涌沖擊既可由電網內部大型設備(電機、電容器等)的投切或大型晶閘管的開斷引起，也可由外部雷電波的侵入造成。浪涌沖擊容易引起電子設備部件損壞，引起電氣設備絕緣擊穿；同時也容易導致計算機等設備數據出錯或死機。

　　3.3 諧波

線性負載，例如純電阻負載，其工作電流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同，非線性負載，例如斬波直流負載，其工作電流是非正弦波形。傳統(tǒng)的線性負載的電流/電壓只含有基波(50Hz)，沒有或只有極小的諧波成分，而非線性負載會在電力系統(tǒng)中產生可觀的諧波。

諧波與電力系統(tǒng)中基波疊加，造成波形的畸變，畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值。非線性負載產生陡峭的脈沖型電流，而不是平滑的正弦波電流，這種脈沖中的諧波電流引起電網電壓畸變，形成諧波分量，進而導致與電網相聯(lián)的其它負載產生更多的諧波電流。

計算機是此類非線性負載之一，象絕大多數辦公室電子設備一樣，計算機裝有一個二極管/電容型的供電電力，這類供電電力僅在交流正弦波電壓的峰值處產生電流，因此產生大量的三次諧波電流(150Hz)。其它產生諧波電流的設備主要有：電動機

變頻調速器，固態(tài)加熱器，和其他一些產生非正弦波變化電流的設備。

熒光燈照明系統(tǒng)也是一個重要的諧波源，在普通的電磁整流器燈光電路中，三次諧波的典型值約為基波(50Hz)值的13%-20%。而在電子整流器燈光電路中，諧波分量甚至高達80%。

非線性負載所產生的諧波電流會影響電力系統(tǒng)的多個工作環(huán)節(jié)，包括變壓器，中性線，還有電動機，發(fā)電機和電容器等。諧波電流會導致變壓器，電動機和備用發(fā)電機的運行溫度(K參數)嚴重升高。中性線上的過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產生環(huán)流，導致變壓器過熱。無功補償電容器會因電網電壓諧波畸變而產生過熱，諧波將導致嚴重過流；

另外，電容器還會與電力系統(tǒng)中的電感性元件形成諧振電路，這將導致電容器兩端的電壓明顯升高，引致嚴重故障。-諧波還會引起配電線路的傳輸效率下降，損耗增大，并干擾電力載波通訊系統(tǒng)的工作，如電能管理系統(tǒng)(EMS)和時鐘系統(tǒng)。而且，諧波還會使電力測量表計，有功需量表和電度表的計量誤差增大。

　　3.4 三相不平衡

三相不平衡會在中性線上產生過電流(由諧波和不平衡引起)不僅會使導線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產生環(huán)流，導致變壓器過熱, 甚至引發(fā)嚴重火災事故等。

　　4.電力污染的治理

現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的精密電子設備，如計算機、控制系統(tǒng)需要穩(wěn)定的高品質的供電電壓，隨著電力污染問題日益嚴重，各國紛紛出臺治理措施和相關標準，對產生電力污染的設備提出明確的限制。

IEEE-519-1992就是應這樣的需要而制定的。這個標準最初是由用戶和供電部門聯(lián)合發(fā)起制定的，旨在限制過電壓和配電系統(tǒng)中的電流畸變。諧波畸變的測試點被稱為耦合點或PCC，該點通常位于計量電表處。標準規(guī)定在耦合點處，單次諧波電壓畸變率允許值為基波電壓的3%。一方面這可以滿足計量電表的精度，另一方面能保證用戶系統(tǒng)中負載引起的諧波問題對公用供電系統(tǒng)的影響在可接受的范圍。應用IEEE-519標準時，應注意它只適用于用戶系統(tǒng)與公用供電系統(tǒng)之間的限制要求，并不涉及用戶系統(tǒng)內局部電力質量的問題，而大多數諧波是在用戶設備產生的而不是在公用電網產生的。

我國1993年頒布實施了GB/T14549-1993<<電能質量.公用電網諧波>>,規(guī)定電壓奇次諧波畸變率<4%,偶次諧波畸變率<4%；注入電網的諧波電流<38A(3次)，<61A(5次)，<43A(7次)等。

對于現(xiàn)有供電網絡或待建電網中的電力污染情況，要進行仔細分析，通常解決的方法有兩個：一是局部重組電網結構，分離或隔離產生電力污染的設備；二是使用電力凈化濾波設備進行治理，通常電壓諧波是由電流諧波產生的，有效地抑制電流諧波就會使電壓畸變達到要求的范圍。國內外很多單位已開始重視電力污染的治理, 投資安裝電力凈化濾波裝置, 取得了提高電力品質和節(jié)能的雙重效果。

　　電力污染的治理主要有以下幾種方法：

　　HD-ZC串聯(lián)電抗器

　　HDAPF有源電力濾波器

　　HDPF無源濾波補償裝置

　　增加整流設備的相數

　　安裝HDXBQ諧波保護器

目前，HDAPF有源濾波補償裝置是實際應用最多、效果較好、價格較低的解決方案，它包括三種基本形式：串聯(lián)濾波、并聯(lián)濾波和低通濾波(串并混合)。其中HD-ZC串聯(lián)電抗器主要適用于三次諧波的治理；低通濾波主要適用于高次諧波的治理；并聯(lián)濾波是一種綜合裝置，它可濾除多次諧波，同時提供系統(tǒng)的無功功率，是應用最廣泛的電力凈化濾波裝置。

近年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，HDAPF有源電力濾波器技術日益成熟，并得到了廣泛應用。較傳統(tǒng)的HD無源濾波補償裝置系統(tǒng)，它具有功能多，適應性好及響應速度快等優(yōu)點，

隨著價格的不斷下降，應用將日益普遍。有源濾波補償系統(tǒng)在很多重要場所應用效果非常好。

HDAPF有源濾波器的應用范圍很廣，從最常用的鋼鐵企業(yè)及其他有色金屬冶煉加工企業(yè)，到煤礦，造紙，化工，玻璃，紡織以及電子和大規(guī)模集成電路芯片制造企業(yè)，以及IT業(yè)所需的大量計算機服務器等，都需要有源濾波器保證其生產線的可靠穩(wěn)定運行。HDAPF有源濾波器的設計制造在國內外均處于一個較初步階段。國內外生產和研發(fā)該產品的公司很少。目前在國內提供有源濾波器銷售服務的只有外資企業(yè)，即ABB中國投資有限公司（上海）的低壓產品部，芬蘭NOKIANCAPACITOR公司，以及法國梅蘭日蘭電氣有限公司在中國所設機構。這幾家公司只提供產品的售前咨詢、銷售安裝和售后技術服務，而其技術核心的研發(fā)，以及設備元件的生產、裝配和測試均在國外完成。并且設備的價位很高，給各用戶安全高效的生產運行，以及技術革新，新生產線的引進等設置了較大的資金障礙。

HDAPF有源電力濾波器現(xiàn)已通過科學技術鑒定，科技情報研究所和科學技術鑒定報告均認為：HDAPF有源電力濾波器已經達到國際先進水平。因此HDAPF有源電力濾波器將立足于國內電網的實際情況，利用山東恒電電氣技術有限公司的先進技術和設備以及國內較低的制造成本，必將打破該產品為國外公司壟斷的局面，并生產出符合中國國情的先進產品，為山東地區(qū)以及全國的工業(yè)發(fā)展帶來好的經濟效益。

山東恒電電氣技術有限公司生產的HDAPF有源電力濾波器為諧波治理提供了完美的解決方案，采用自主研發(fā)的最新技術，可以快速準確地實時跟蹤檢測出諧波，并通過優(yōu)秀的算法，控制IGBT實現(xiàn)對諧波的補償，并同時提供無功補償的功能，可以為用戶改善功率因數。本產品能大大地提高電能質量、延長用戶設備的使用壽命和節(jié)約電能，可以為國家倡導綠色能源做出重大貢獻。

山東恒電電氣技術有限公司的HDAPF有源電力濾波器是由山東恒電電氣技術有限公司和山東大學共同組建的研發(fā)隊伍自主研發(fā)并具有完全自主知識產權的國產化的高科技產品，并已申請了國家發(fā)明專利知識產權的保護。作為掌握自主知識產權的國內企業(yè)，是我國國家政策重點支持的對象；本產品的研究內容也是國家“十五”、“十一五”期間重點支持的方向。目前山東恒電電氣技術有限公司是國內首家可將工業(yè)用有源電力濾波器產業(yè)化生產的企業(yè)，填補了同類產品的國內空白。HDAPF有源電力濾波器可以消除電網中的諧波，能大大地提高電能質量和節(jié)約電能，能為國家倡導綠色能源做出重大貢獻。HDAPF有源電力濾波器產品已經過科學鑒定已達到世界先進水平，在技術方面已可以同國外產品相媲美。并且HDAPF有源電力濾波器得到了國家創(chuàng)新資金的扶持，HDAPF有源電力濾波器并聯(lián)安裝于配電系統(tǒng)母線或用電設備旁。