污水處理APF有源濾波器方案

污水處理APF有源濾波器方案 針對5次、7次不同諧波進(jìn)行濾波，采用設(shè)計的濾波電抗器和濾波電容器組成單調(diào)諧式濾波支路，在濾除諧波的同時，又能補(bǔ)償無功功率，提高功率因數(shù)，使企業(yè)的功率因數(shù)提高到0.95以上。達(dá)到明顯的節(jié)能效果，電網(wǎng)諧波污染。

1、APF有源濾波器概述

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。對非正弦的畸變電流作傅立葉級數(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使線路過熱，甚至引起火災(zāi)。

●  諧波會影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動和噪聲等；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，會對系統(tǒng)，特別是對電容器和與之串聯(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。

●  諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)，特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會使電氣測量儀表計量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計量誤差，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對通信及信息處理設(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 產(chǎn)品效益

有源濾波裝置之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源（用以補(bǔ)償主電路的諧波），其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抵制和無功補(bǔ)償方法的缺點（傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償），實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功。

●  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，降低諧波對自動控制裝置、電能計量裝置、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電氣設(shè)備的危害，延長設(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。

1.4 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》

GB/T15543-2008 《電能質(zhì)量：三相電壓不平衡度》

GB/T12325-2008 《電能質(zhì)量：供電電壓偏差》

GB/T12326-2008 《電能質(zhì)量：電壓波動和閃變》

GB/T18481-2001 《電能質(zhì)量：暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》

GB/T15945-2008 《電能質(zhì)量：電力系統(tǒng)頻率偏差》

GB17625.1-2012 《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值》

GB/T15576-2008 《低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置》

2、產(chǎn)品介紹 污水處理APF有源濾波器方案
APF有源電力濾波器是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實時監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器（DSP）對信號進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動消除電力諧波。

APF有源電力濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機(jī)關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機(jī)場/港口的供電系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)等。根據(jù)應(yīng)用對象不同，APF有源電力濾波器]的應(yīng)用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。

2.1 APF有源濾波器工作原理
有源濾波裝置，是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實時監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器（DSP）對信號進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動消除電力諧波。

APF有源濾波器 廣東壁掛式有源濾波柜廠家供應(yīng)并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實時的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列板載式動態(tài)補(bǔ)償無功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，通過功率執(zhí)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系列原理圖

2.2 APF有源濾波器產(chǎn)品特點

●  DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有快的響應(yīng)時間，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，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；

●  擁有自主技術(shù)。

有源電力濾波器技術(shù)特點

1、APF內(nèi)部部分采用品牌、技術(shù)成熟、性能的元器件。

2、獨立于電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗之外，不受電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗影響，不發(fā)生諧振與諧波電壓放大，安全性好。

3、諧波補(bǔ)償，可同時濾除2~50次諧波電流 。

4、內(nèi)置諧波補(bǔ)償、無功補(bǔ)償、不平衡補(bǔ)償?shù)榷喾N補(bǔ)償功能，用戶可自行設(shè)定選擇補(bǔ)償功能。

5、設(shè)計選型簡單，只需測量諧波電流大小 。

6、單相動態(tài)注入電流，不受系統(tǒng)不平衡影響 。

7、具備完整的保護(hù)功能，包括過載、過電壓、欠電壓、過電流等，以及自診斷功能。

8、具有緩啟動控制回路，避免啟動瞬間過大的沖擊電流，并限制在額定范圍內(nèi)。

9、采用通用的modbus遠(yuǎn)程通信協(xié)議，通信接口為RS485/232和CAN總線。

10、擴(kuò)展性能好，可多臺APF并聯(lián)應(yīng)用。

11、友好的操作和顯示人機(jī)界面，可提供完整的現(xiàn)場信息。

12、智能啟動系統(tǒng)，具備一鍵并網(wǎng)和系統(tǒng)斷電裝置自動投入等功能。

13、電纜可從裝置柜體頂部或底部進(jìn)入，安裝靈活。

14、出色的結(jié)構(gòu)設(shè)計，易于安裝和維護(hù)。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

2.4 智能有源電力濾波器產(chǎn)品型號及說明

低壓有源濾波裝置的選型要求

（1）首先要以供配電系統(tǒng)或用電設(shè)備的電壓等級和特點為依據(jù)來進(jìn)行有源濾波裝置的電源類型的選擇；

（2）其次要以諧波源的分布情況為依據(jù)。目前可以設(shè)置有源濾波裝置的方式主要有：一是在諧波源處就地設(shè)置，二是在配電干線處分布設(shè)置，三是在配電所內(nèi)集中設(shè)置，四是采用組合設(shè)置的方式，選取其中兩種或者兩種以上方式進(jìn)行組合。

（3）以諧波電流的變化速度為依據(jù)來確定有源濾波裝置的響應(yīng)時間。

3、APF有源濾波器
應(yīng)用案例

3.1  貴州APF有源濾波器在數(shù)據(jù)機(jī)房的應(yīng)用

▲ 項目背景：

常熟智慧城市是一個市民卡信息中心，其中包括大型數(shù)據(jù)機(jī)房，對電能質(zhì)量要求非常高；為了提高供電可靠度，采用大量的UPS作為設(shè)備電源，機(jī)房內(nèi)還包含空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等。此類電力電子設(shè)備皆屬于非線性負(fù)載，在使用過程中會產(chǎn)生大量諧波并注入系統(tǒng)中，主要以5次、7次為主；如果不進(jìn)行諧波治理，對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的污染，也影響機(jī)房中其他敏感設(shè)備，比如導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)錯誤，甚至癱瘓、中斷，降低了配電系統(tǒng)的性、可靠性。

▲ 治理方案：

根據(jù)以往測量經(jīng)驗進(jìn)行諧波分析與估算，諧波主要由UPS和一些非線性直流電源產(chǎn)生，供電系統(tǒng)由2臺800kVA變壓器及其一臺800kW發(fā)電機(jī)組成，采用集中治理方案，在每臺變壓器下加裝300A有源電力濾波器，由兩臺150A并機(jī)實現(xiàn)，型號為ANAPF150-380/BGL，來自動跟蹤補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，保證整個系統(tǒng)可靠運(yùn)行。

▲ 治理效果：

圖4-1治理之前A、B、C、N相電流波形和電流頻譜

由圖可以看出，治理前，N線電流較大，3次、5次、7次等諧波頻次含量較大；治理后，N線電流明顯降低、各次諧波電流得到抵制，提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，了諧波對通信系統(tǒng)影響的危害，收到了良好的運(yùn)行效果。

▲ 安裝現(xiàn)場：

圖4-2 安裝現(xiàn)場

3.2  ANAPF在辦公樓宇的應(yīng)用

▲ 項目背景：

珠海橫琴口岸項目是臨時邊檢大樓的新建項目，為邊檢部門電氣設(shè)備提供可靠電力支持，對電能質(zhì)量要求較高；用電設(shè)備主要是大功率UPS、LED顯示屏、空調(diào)、照明和報檢大廳動力設(shè)備等，會產(chǎn)生大量諧波，其諧波主要包括3、5、7、9次；不進(jìn)行合理治理，將對其他電氣設(shè)備產(chǎn)生危害，如：大量的3次諧波造成中線過熱甚至發(fā)生火災(zāi)；大量諧波造成變壓器局部嚴(yán)重過熱；繼電保護(hù)發(fā)生誤動作等。

▲ 治理方案：

根據(jù)以往測量經(jīng)驗進(jìn)行諧波分析與估算，諧波主要由UPS和一些非線性直流電源產(chǎn)生，該項目有1#、2#兩個配電站，1#配電站有2臺800kVA的變壓器，2#配電站有2臺1000KVA的變壓器，分別采用集中治理方案，在每臺變壓器下加裝ANAPF系列有源電力濾波器，由于安裝空間有限，選擇我司壁掛式有源電力濾波器進(jìn)行嵌入式安裝，1#配電站中#1和#2變壓器下安裝型號均為ANAPF75-380/BBL，2#配電站中#1和#2變壓器下安裝均為2臺型號為ANAPF60-380/BBL的有源電力濾波器并機(jī)使用，保障了整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

▲ 治理效果：

圖4-4治理之后電流波形和各次諧波電流畸變率

治理前電流波形發(fā)生畸變，三相電流畸變率分別為10.8%、11.1%、12.5%；在加裝ANAPF系列有源電力濾波器后電流波形趨向正弦波，各次諧波得到抵制，電流畸變率明顯降低，三相電流畸變率降至4.0%、4.1%、4.4%。

▲ 安裝現(xiàn)場：

3.3  ANAPF在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

▲ 項目背景：

合肥日立建機(jī)是日立建機(jī)集團(tuán)在zui大的生產(chǎn)基地，其主要負(fù)載是變頻器、電焊機(jī)和中頻爐等，這類負(fù)載屬于中污染設(shè)備，使用時電流變化很快，無功需求大，傳統(tǒng)無功柜跟不上負(fù)載變化速度，導(dǎo)致功率因數(shù)很低，造成無功罰款；同時又會產(chǎn)生大量諧波流入電網(wǎng)中，諧波電流在線路上流動會產(chǎn)生壓降，使得電壓也畸變嚴(yán)重，致使一些精度高的生產(chǎn)設(shè)備不能正常運(yùn)行，影響公司的生產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降，給客戶帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

▲ 治理方案：

該項目共有6臺變壓器，均采用集中治理方案，在變壓器的出線側(cè)加裝ANAPF系列有源電力濾波器，型號為：ANPF200-380/BGL，既可補(bǔ)償諧波又可補(bǔ)償部分動態(tài)無功。同時，建議在變頻器的進(jìn)線端加裝輸入電抗器，用來濾除部分變頻器諧波，以達(dá)到更好的治理效果。

▲ 治理效果：

由圖4-5和圖4-6可以看出，治理前，電流波形失真十分嚴(yán)重，三相電流畸變率分別為21.3%、25.0%、28.0%，主要以5次、7次、11次等符合6n±1次特性的諧波為主，功率因數(shù)約0.83左右，會造成無功罰款；加裝ANAPF系列有源電力濾波器后，電流波形已經(jīng)趨向正弦波，三相電流畸變率分別為2.6%、2.6%、2.6%，主要頻次諧波得到抵制，功率因數(shù)也都到很明顯的提高。此次諧波治理，電網(wǎng)質(zhì)量得到明顯改善，保護(hù)了生產(chǎn)線上設(shè)備的正常運(yùn)行。

▲ 安裝現(xiàn)場：

3.4  ANAPFAPF有源濾波器在其它行業(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、變頻器及軟啟動裝置，均會產(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、南海三沙市機(jī)場、吉林站西廣場交通樞紐等。

行業(yè)主要是核磁共振機(jī)、CT機(jī)等設(shè)備會產(chǎn)生大量諧波，大量設(shè)備對供電電源的諧波質(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、上海第二康復(fù)、滁州市第二人民、安徽六安第六人民等。

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、演播中心這類場所，主要就是大量舞臺燈光、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：蘇州澹臺湖會議中心、廣州文化宮、武漢市教育電視臺演播廳、岳陽市奧體中心及游泳館等。

位于無錫江陰市的生產(chǎn)基地--江蘇安科瑞電器制造有限公司是江蘇省技術(shù)企業(yè)、江蘇省兩化試點企業(yè)，現(xiàn)代化生產(chǎn)廠房面積達(dá)6萬，目前有5條自動貼裝（SMT）線、4條半自動電子組裝線、4條整機(jī)生產(chǎn)線、2條電量傳感器生產(chǎn)線、2條非標(biāo)低壓成套電氣設(shè)備生產(chǎn)線，年生產(chǎn)電力儀表/測控裝置200萬臺，電量傳感器150萬只，非標(biāo)電氣成套設(shè)備1萬臺套；生產(chǎn)過程運(yùn)用的信息化管理系統(tǒng)，增強(qiáng)各職能部門的協(xié)同能力，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品交付能力，嚴(yán)格執(zhí)行ISO9001質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)，為客戶提供從產(chǎn)品的咨詢、設(shè)計、生產(chǎn)到售后服務(wù)的全程質(zhì)量及服務(wù)保障體系。安科瑞在主要城市設(shè)立了分公司和辦事處，當(dāng)?shù)嘏渲娩N售、技術(shù)團(tuán)隊，快速響應(yīng)客戶需求，為用戶提供產(chǎn)品和服務(wù)。