1 引言
谐波问题与无功功率问题对电力系统和电力用户都是非常重要的问题，也是近年来各方面关注的热点之一。谐波抑制和无功补偿是两个相对独立的问题，但是两者间的联系非常紧密：(1)存在谐波的情况下，无功功率的定义和谐波有密切的关系，谐波除本身的问题之外，也影响负载和电网的无功功率，影响功率因数。(2)产生谐波的装置同时也大都是消耗基波无功功率的装置，如各种电力电子装置、电弧炉和变压器等。(3)补偿谐波的装置通常也都是补偿基波无功功率的装置，如LC滤波器、有源电力滤波器中的许多类型都可以补偿无功功率。
电气化铁路具有速度快、运输能力强、供电距离长、节约能源与造价、牵引性能好等优点，因而具有广阔的发展前景，是世界以及我国铁路发展的方向。但是，由于电气化铁路的负荷特殊，所产生的谐波、负序不仅影响到电铁牵引站的供电可靠性，对当地电网的安全可靠运行也产生了十分不利的影响。
当前电铁谐波抑制的主要措施是在谐波源头加装LC调谐滤波器、静止无功补偿器(SVC)或是有源电力滤波装置(APF或SVG)(1)无源滤波器装置，即由电力电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。由于其结构简单、运行可靠、维护方便以及价格上的优势，得到了广泛的应用，但也有不少缺点：①有效材料消耗大，体积大；②滤波要求和无功补偿、调压要求有时难以协调；③滤波效果不够理想，对系统运行状态较敏感；④系统频率特性变化时，在某些条件下可能和系统发生谐振或产生谐波放大，引发事故。(2)静止无功补偿器虽然可以根据无功功率需求量自动进行补偿，适合抑制快速变化的畸变负荷(如电力机车)所产生的电压波动和闪变，但是也必需注意它们自身所产生的谐波影响。(3)有源滤波器虽然在滤波效果、无功补偿效果、抑制电压波动及设备体积等方面都有较大优势，但是其投入实用的最大障碍是设备的高价格。
在电铁牵引变电所加装无源滤波器，不仅可以吸收谐波电流，而且也能提高功率因数和电压质量。滤波装置的设计要求是以最少的投资达到最佳的补偿与抑制效果。本文以西昌电气化铁道为例进行滤波器设计和仿真研究，提出了兼顾投资成本等多因素的电铁无源滤波分组投切最优补偿方案的计算方法。
2 基本设计方法
由于电铁负荷变化很大，在轻载时形成无功倒送(进相无功)，电力管理部门对此一般采用反送正计功率因数计量，即按一段时期统计的平均无功(无功按绝对值相加)和平均有功的关系计算功率因数cosθ。即：
通过公式可以看出，无功的减少直接导致功率因数的优化。按照最小二乘法，即当并联滤波器后的平均等效无功接近该电臂负荷的平均无功值，可以获得固定补偿下的最高功率因数。
