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技術專文

表 7、針對電容器老化系統諧波進入被動式濾波器之衝擊分析

改善前 改善後
諧波級數 濾波器 情境一 情境二 情境三 情境四 情境五
未投入(A) 衰減率0% (A) 衰減率2.5% (A) 衰減率5.0% (A) 衰減率7.5% (A) 衰減率10% (A)

1 1463.3 637.9 637.3 636.6 635.9 635.3
3 98.8 16.6 16.3 16.1 15.8 15.6

5 280.2 269.5 298.0 333.1 377.7 436.0

7 129.5 43.7 45.2 46.8 48.6 50.4
9 30.0 8.0 8.2 8.4 8.7 8.9

11 42.4 10.2 10.5 10.7 11.0 11.3
I-rms 1499.7 694.2 705.3 720.3 741.5 772.4

THD-I 21.9% 39.4% 42.8% 46.8% 51.4% 56.9%

I-h 328.3 273.9 302.1 337.0 381.4 439.4

( 電容值衰減 ) 對系統諧波 / 被動 波器之調諧頻率設計在 298.5Hz， 波抑制。當系統諧波增加 (UPS 由
式濾波器吸收諧波的影響。分析結 太靠近五次諧波，只要電容器稍微 INV 模式切成 ECO 模式 )，分析結
果請見 表 6 ( 針對系統諧波 )、 表 7 衰減 3%，濾波器將面臨跳脫的風 果證實了選用被動式濾波器 4.04%
( 針對濾波器吸收的諧波 )，詳細說 險。因此考量到電抗器與電容器製 能有效吸收五次諧波達 96%，諧波
明如下。 造上的誤差 ( 電容器環境溫度變化 失真率大幅改善。運轉經驗中，被
約 ±2%、 製 造 誤 差 約 ±3%， 故 動式濾波器 4.04% 之電容器約略衰
– 理想情況下，電容器衰減值為
零，欲治理系統五次諧波時，選 電容器誤差 ΔC/C 約 ±5%；電感 減 3% 時就會過載發生跳脫事故，
用調諧濾波器 (4.04% 被動式諧 器誤差 ΔL/L 約 ±3%)，故調諧濾 分析結果發現為諧波放大導致，其
波濾波器 )，能大幅吸收系統五 波器之調諧頻率將落在系統特徵諧 中電容衰減 5.0% 時被動式濾波器
次諧波電流，而流進系統五次諧 波的 0.962 倍至 1.036 倍之間，也 4.04% 所吸收五次電流將為原先的
波電流剩下 10.7A。 就是說，選用小於 4.32% 至 4.04% 1.18 倍。因此，延緩被動式濾波器
之間的被動式濾波器，能延長因電 4.04% 之電容器老化可選用串聯電
– 接續分析四種電容器老化的情
容器老化導致濾波器過載問題的發 抗率在 4.22% 至 4.16% 之間，調
境，衰減率分別為 2.5%、5.0%、
生。
7.5%、10%，導致 4.04% 被動 諧頻率偏移至 292Hz 至 294Hz 之
式濾波器調諧頻率偏移至 302.3 間，除可確保被動式濾波器 4.04%
Hz、306.3 Hz、310.4 Hz、 不失去濾除五次諧波的功能外，同
314.6 Hz；結果顯示，4.04% 被 時兼具系統穩定運轉及可靠度，避
動式濾波器吸收五次諧波電流紛 結論 免經常汰換，節省工時和元件成
紛超過原電流 280.2A，意味著， 本，也降低值班人員和系統工程師
4.04% 被動式濾波器操作於電容 的負荷。此外，未來面對不同新的
性區間 ( 諧波放大 )，隨諧波電 本文完成被動式濾波器 (4.04% 和 裝機設備，系統諧波特性將可能改
流放大增加、濾波器溫度上升、 6.06%) 選用的差異分析，以及電 變，造成不同的事故發生，因此也
電容器衰減老化更加劇嚴重，以 容器老化 (4.04%) 對系統的影響， 針對三次、七次、三 / 五次諧波特
及調諧頻率再次偏移，然後又再 分析結果皆符合實務上的運轉經 性， 提 出 選 用 11.8% 與 4.2% 作
一次放大更多的諧波電流等惡性
驗。針對低諧波率和低功率因數的 為治理方案提供參考。應特別注意
循環，最後導致濾波器過載，產
系統，選用被動式濾波器 6.06% 當系統某級諧波有異常值，尤其是
生開關跳脫事故，且四段的開關
可抑制系統部分諧波，其中五次諧 偶次級諧波異常，應即刻進一步了
跳脫是一系列連鎖效應。
波可吸收 33%，表示被動式濾波器 解，不能心存僥倖，以避免事故擴
綜合以上，發現 4.04% 被動式濾 6.06% 主以功率因數改善輔以諧 大。

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