諧波治理用有源電力濾波裝置方案 無功補(bǔ)償及濾波裝置

安科瑞 胡燁

江蘇安科瑞電器制造有限公司 江蘇江陰  214405

一、概述

1.1 諧波的產(chǎn)生

電力系統(tǒng)中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波，但是非線性電力設(shè)備 （大功率可控硅、變頻器、UPS、開關(guān)電源、中頻爐等）的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的諧波電流，諧波電流耦合在線路上產(chǎn)生諧波電壓。對(duì)非正弦的畸變電流作傅立葉級(jí)數(shù)分解，其中頻率與工頻相同的分量為基波，頻率是基波頻率整數(shù)倍的分量為諧波。諧波是電能質(zhì)量的指標(biāo)。

1.2 諧波的危害

●  諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過中線會(huì)使線路過熱，甚至引起火災(zāi)。

●  諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等；使變壓器局部嚴(yán)重過熱；使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞。

●  引起電網(wǎng)諧振，使得諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會(huì)對(duì)系統(tǒng)，特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅，經(jīng)常使電容器和電抗器燒毀。

●  諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)，特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差，給用電管理部門或電力用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失。

●  臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對(duì)通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量、計(jì)算機(jī)無法正常工作，重則導(dǎo)致信息丟失，使工控系統(tǒng)崩潰。

1.3 有源電力濾波器產(chǎn)品效益

●  使諧波指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)，避免供電部門罰款或中斷供電；

●  降低變壓器損耗；

●  減少諧波污染，降低諧波對(duì)自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量裝置、繼電保護(hù)裝置的干擾，保證供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；

●  避免諧波過電壓和諧波過電流對(duì)電氣設(shè)備的危害，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；

●  節(jié)能降耗，提高功率因數(shù)，節(jié)約電費(fèi)，避免罰款。

安科瑞為您提供諧波治理用有源電力濾波裝置方案

二、諧波治理用有源電力濾波裝置方案 介紹

1、產(chǎn)品介紹

1.1 工作原理

ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

      圖2-1  ANAPF有源電力濾波器原理圖

1.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

●  DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有快的響應(yīng)時(shí)間，的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ雀摺⑦\(yùn)行更穩(wěn)定；

●  一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功，可對(duì)2～31次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

●  具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；

●  模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

●  采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；

●  多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；

●  擁有自主技術(shù)。 

2、諧波治理產(chǎn)品

3、產(chǎn)品命名

4、產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念及安裝說明

電力系統(tǒng)有源濾波器ANAPF通過CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

4.1整柜安裝

4.2模塊式安裝

ANAPF板載式有源濾波裝置相較于公司前期的立柜式產(chǎn)品來說，體積更小、重量更輕、方便安裝、更美觀，這對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)安排和內(nèi)部集成度有了更高的要求。我司生產(chǎn)的ANAPF有源濾波裝置分為兩種安裝方式：抽屜式、壁掛式

4.2.1抽屜式模塊

抽屜式板載模塊外觀如圖所示：

其主要參數(shù)如下：

外形尺寸485×610×275 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當(dāng)提高）

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進(jìn)線方式：后進(jìn)后出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL9004

防護(hù)等級(jí)：IP20

質(zhì)量：50KG 

4.2.2壁掛式模塊

壁掛式板載模塊外觀如圖所示：

其主要參數(shù)如下：

外形尺寸485×275×610 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當(dāng)提高）

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進(jìn)線方式：上進(jìn)上出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL7035

防護(hù)等級(jí)：IP20

質(zhì)量：50KG

接線示意圖如下：

該方式相對(duì)于傳統(tǒng)整柜式有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：

（1）每個(gè)模塊容量為50A（可在適當(dāng)范圍內(nèi)浮動(dòng)），相同的柜體格局下有更多容量選擇，并可根據(jù)客戶實(shí)際需求增加模塊數(shù)量至6個(gè)以上（需加寬柜體尺寸，效果可參照?qǐng)D5）；

（2）可根據(jù)負(fù)載使用變化隨時(shí)增、減APF設(shè)備的容量（加、減模塊數(shù)量即可，并對(duì)人機(jī)界面作相應(yīng)參數(shù)設(shè)置）；

（3）每個(gè)模塊單獨(dú)安裝散熱單元，并可在柜體上加裝散熱風(fēng)扇，散熱效果良好，故障率低；

（4）多個(gè)模塊之間雖有通訊連接，但各臺(tái)的故障并不會(huì)相互影響其它模塊繼續(xù)工作（補(bǔ)償容量會(huì)相應(yīng)減小）；

（5）后期維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)故障模塊單獨(dú)維修、更換；維護(hù)期間ANAPF有源濾波裝置可持續(xù)工作。

（6）結(jié)構(gòu)精巧，設(shè)計(jì)靈活，可作為零部件（模塊）單獨(dú)購(gòu)買，嵌入第三方柜體；柜型外觀、尺寸的改變基本不影響內(nèi)部安裝和整體使用效果。

（7）生產(chǎn)周期短，即使是非常規(guī)要求產(chǎn)品亦能保證及時(shí)投入使用，確保客戶經(jīng)濟(jì)利益。 

三、ANAPF在其它行業(yè)的應(yīng)用

軌道交通

城市軌道交通存在大量熒光燈、UPS電源、變頻器及軟啟動(dòng)裝置，均會(huì)產(chǎn)生大量諧波，使得電力系統(tǒng)正弦波畸變，電能質(zhì)量降低。諧波進(jìn)行綜合治理，給交通、順暢帶來保障。

類似行業(yè)案例：、山東日照機(jī)場(chǎng)、南海三沙市機(jī)場(chǎng)、吉林站西廣場(chǎng)交通樞紐等。

醫(yī)院

醫(yī)院行業(yè)主要是核磁共振機(jī)、CT機(jī)等設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量諧波，大量醫(yī)療設(shè)備對(duì)供電電源的諧波質(zhì)量要求非常高，如果不進(jìn)行治理，很可能造成檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差大，設(shè)備之間干擾不能正常工作，造成嚴(yán)重的醫(yī)療事故。諧波治理后，降低了用電隱患。

類似行業(yè)案例：陜西榆林*人民醫(yī)院、上海第二康復(fù)醫(yī)院、滁州市第二人民醫(yī)院、安徽六安第六人民醫(yī)院等。

冶金

冶金行業(yè)中大量使用了電弧爐、加熱爐、軋機(jī)等，這些負(fù)載不僅容量大，而且大部分為感性負(fù)荷，在不使用無功補(bǔ)償裝置的情況下，功率因數(shù)低，且產(chǎn)生大量畸變的諧波，嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的運(yùn)行和電氣設(shè)備經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

類似行業(yè)案例：江蘇省鑌鑫特鋼材材料有限公司、宇東能源化工基地等。

體育館、演播廳

體育館、演播中心這類場(chǎng)所，主要就是大量舞臺(tái)燈光、LED屏幕、高桿燈等設(shè)備產(chǎn)生諧波。使得電能質(zhì)量變差，及時(shí)進(jìn)行諧波治理可保障設(shè)備本身的使用效果，給用電帶來保障。

類似行業(yè)案例：蘇州澹臺(tái)湖會(huì)議中心、廣州文化宮、武漢市教育電視臺(tái)演播廳、岳陽市奧體中心及游泳館等。