安科瑞ANAPF有源電力濾波器

時間：2022-02-12作者：江蘇安科瑞電器制造有限公司瀏覽：492

1、概述

1.產(chǎn)生1 諧波

       電力系統(tǒng)中理想的電壓和電流波形頻率為50Hz但非線性電力設(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)生了大量的諧波電流，諧波電流耦合在線路上產(chǎn)生諧波電壓。傅立葉級數(shù)分解非正弦的畸變電流，其中頻率與工作頻率相同，頻率是基波頻率的整數(shù)倍。諧波是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。

1.二 諧波的危害

● 諧波對公共電網(wǎng)中的部件造成額外損失，降低了發(fā)電、輸電和電氣設(shè)備的效率。大量三次諧波通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)備的正常運(yùn)行，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動和噪聲；局部變壓器過熱；電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，損壞。

● 引起電網(wǎng)諧振，使諧波電流放大幾倍甚至幾十倍，對系統(tǒng)，特別是電容器和串聯(lián)電抗器構(gòu)成巨大威脅，經(jīng)常燒毀電容器和電抗器。

● 諧波會導(dǎo)致繼電保護(hù)，特別是微機(jī)綜合保護(hù)器和自動裝置的誤動，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器的測量不準(zhǔn)確，造成測量誤差，給電力管理部門或電力用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失。

● 附近的諧波源或較高的諧波會干擾通信和信息處理設(shè)備，從噪音到通信質(zhì)量，計(jì)算機(jī)沒有 ** 經(jīng)常工作，導(dǎo)致信息丟失，導(dǎo)致工控系統(tǒng)崩潰。

1.3 有源電力濾波器產(chǎn)品效益

● 使諧波指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，避免供電部門罰款或中斷供電；

● 減少變壓器損耗；

● 減少諧波污染，降低諧波對自動控制裝置、電能計(jì)量裝置、繼電保護(hù)裝置的干擾，供配電系統(tǒng)安全穩(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)備的使用壽命；

● 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

           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年 電磁兼容 限值 諧波電流**限值

           GB/T15576-2008 低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置

2、產(chǎn)品介紹

2.1 工作原理

       ANAPF在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，系列有源電力濾波器可以實(shí)時地跟蹤和補(bǔ)償動態(tài)變化的諧波電流。其原理如下：ANAPF通過一系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流，通過控制器計(jì)算和提取各諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器產(chǎn)生相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)，以抵消非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流。

                   圖2-1 ANAPF有源電力濾波器原理圖

2.2 產(chǎn)品特點(diǎn)

● DSP FPGA全數(shù)字控制模式，響應(yīng)時間快，主電路拓?fù)淇刂扑惴?*，精度高，運(yùn)行穩(wěn)定；

● 一機(jī)多功能，既能補(bǔ)諧波，又能補(bǔ)無功?？捎糜?～補(bǔ)償31次諧波或特定次諧波；

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

● 模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝方便，擴(kuò)容方便；

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

● 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)，電流輸出等級高；

● 擁有自主**技術(shù)。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

表2-1 ANAPF有源電力濾波器技術(shù)參數(shù)

2.4 產(chǎn)品型號及說明

3、產(chǎn)品應(yīng)用

3.1 容量計(jì)算方法

       諧波是由非線性設(shè)備產(chǎn)生的，每個設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)都不同。因此，需要使用設(shè)備來測量實(shí)際的諧波電流?？紤]到設(shè)備的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)諧波處理裝置的額定諧波補(bǔ)償電流應(yīng)略大于系統(tǒng)諧波電流。由于諧波電流本身的測量和計(jì)算比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中往往難以收集到足夠的諧波數(shù)據(jù)，諧波電流可以根據(jù)以下公式進(jìn)行選擇。

3.1.1 根據(jù)負(fù)載額定電流和行業(yè)類型選擇

3.1.2 根據(jù)變壓器容量和行業(yè)類型選擇

3.1.3 根據(jù)選擇表選擇表

           查表步驟：

           1步:確定變壓器容量和變壓器負(fù)載率(0).6~0.8）；

           步驟2表4根據(jù)變壓器負(fù)載率確定；

           （THDi）（表1中THDi值為參考值，僅在估計(jì)諧波電流時使用)；

           四步:根據(jù)變壓器的容量THDi確定相應(yīng)的諧波電流值；

           步驟5：考慮到一定的裕度，選擇相應(yīng)的容量ANAPF有源電力濾波器。

注：表1～表4見附錄1。

3.2 選型示例

       上海某工廠辦公樓變壓器容量250KVA，變壓器負(fù)載率為0.8.主要負(fù)荷為節(jié)能燈、變頻空調(diào)、電梯等，屬于辦公樓。

           變壓器容量250KVA；

           變壓器負(fù)荷0.8；

           負(fù)載類型屬于辦公樓，按表1估算THDi為30%；

           查表4可估計(jì)833諧波電流值A(chǔ)；

           如果按公式(2)計(jì)算，結(jié)果是一樣的；

           選擇1000A的ANAPF有源電力濾波器。

3.3 治理方式分類與說明

       對于不同的場合，電能質(zhì)量監(jiān)測和治理系統(tǒng)可以選擇不同的治理方案，一般有三種技術(shù)方案：集中治理、局部治理和局部治理。

           

上圖示例集中治理

           本案例在變電站低壓電容柜設(shè)置無功補(bǔ)償，配電**設(shè)置有源電力濾波器，抑制諧波。

           集中治理適用于單臺設(shè)備諧波含量小，但數(shù)量龐大、布局分散的場合，比如辦公大樓(個人電腦、節(jié)能燈、變頻空調(diào)、電梯等)，雖然單臺設(shè)備的電流小，諧波含量低，但整棟大樓的總電流大，總諧波電流也大。

           

上圖局部治理示例

       本案例為變電站低壓電容柜設(shè)置無功補(bǔ)償，局部諧波源**設(shè)置有源電力濾波器，局部處理抑制諧波。

       局部治理適用于集中在一個或多個饋出支路上的諧波源配電系統(tǒng)，如醫(yī)院的精密儀器UPS雖然單臺設(shè)備電流小，諧波含量低，但局部諧波處理是為了防止其他設(shè)備產(chǎn)生的諧波干擾。

           

上圖示例就地治理

       本案例為變電站低壓電容柜設(shè)置無功補(bǔ)償，主諧波源**設(shè)置有源電力濾波器，采用局部處理抑制諧波。

       當(dāng)?shù)靥幚磉m用于諧波源清晰、單設(shè)備諧波含量大的配電系統(tǒng)，如大型商業(yè)區(qū)景觀照明、電影院硅調(diào)光設(shè)備、工業(yè)區(qū)變頻器調(diào)速設(shè)備等，單設(shè)備電流大、諧波含量高、諧波電流大，防止諧波電流影響其他電氣設(shè)備，采用當(dāng)?shù)靥幚怼?/p>

4 應(yīng)用案例

4.1 ANAPF應(yīng)用于數(shù)據(jù)機(jī)房

▲ 項(xiàng)目背景：

           常熟智慧城市是一個市民卡信息中心，包括大型數(shù)據(jù)室，對電能質(zhì)量要求很高；為了提高供電可靠性，大量使用UPS機(jī)房作為設(shè)備電源，還包括空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等。這類電力電子設(shè)備屬于非線性負(fù)載，在使用過程中會產(chǎn)生大量諧波并注入系統(tǒng)，主要為5次、7次；如果不進(jìn)行諧波處理，會對電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，影響機(jī)房內(nèi)其他敏感設(shè)備，如通信數(shù)據(jù)錯誤、癱瘓、中斷，降低配電系統(tǒng)的安全性和可靠性。

▲ 治理方案：

       諧波主要根據(jù)以往的測量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和估算UPS由兩臺800臺非線性直流電源生成的供電系統(tǒng)kVA變壓器及其一臺800kW發(fā)電機(jī)由集中處理方案組成，每臺變壓器安裝300臺A有源電力濾波器由兩臺150臺A并機(jī)實(shí)現(xiàn)，型號為ANAPF150-380/BGL，自動跟蹤補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，確保整個系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

▲ 治理效果：

圖4-1治理之前A、B、C、N電流波形和電流頻譜

       從圖中可以看出，治理前，N線電流大，諧波頻率含量3次、5次、7次大；治理后，N線路電流顯著降低，有效抑制了各種諧波電流，提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，消除了諧波對通信系統(tǒng)的危害，**了良好的運(yùn)行效果。

▲ 安裝現(xiàn)場：

圖4-2 安裝現(xiàn)場

4.2 ANAPF應(yīng)用于辦公樓

▲ 項(xiàng)目背景：

       珠海橫琴港項(xiàng)目是臨時邊檢大樓的新項(xiàng)目，為邊檢部門電氣設(shè)備提供可靠的電力支持，對電能質(zhì)量要求高；電氣設(shè)備主要是大功率UPS、LED顯示屏、空調(diào)、照明、檢查大廳動力設(shè)備會產(chǎn)生大量諧波，主要包括3、5、7、9次；不合理處理會對其他電氣設(shè)備造成危害，如大量三次諧波導(dǎo)致中線過熱甚至火災(zāi)；大量諧波導(dǎo)致變壓器局部嚴(yán)重過熱；繼電器保護(hù)錯誤。

▲ 治理方案：

       諧波主要根據(jù)以往的測量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析和估算UPS與一些非線性直流電源相比，該項(xiàng)目有1個#、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變壓器采用集中處理方案，在每個變壓器下安裝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變壓器下的安裝型號均為ANAPF75-380/BBL，2#配電站中#1和#2.變壓器下安裝兩種型號ANAPF60-380/BBL并機(jī)使用有源電力濾波器，了整個供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

▲ 治理效果：

圖4-4處理后，電流波形和諧波電流

                           **前電流波形畸變，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，電流波形趨于正弦波，有效抑制各種諧波，顯著降低電流畸變率，三相電流畸變率降至4.0%、4.1%、4.4%。

▲ 安裝現(xiàn)場：

4.3 ANAPF應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域

▲ 項(xiàng)目背景：

       合肥日立建機(jī)是日立建機(jī)集團(tuán)在中國的生產(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**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，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：

       本項(xiàng)目共有6臺變壓器，均采用集中處理方案，在變壓器出線側(cè)安裝ANAPF型號為：ANPF200-380/BGL，它不僅可以補(bǔ)償諧波，還可以補(bǔ)償一些動態(tài)失敗。同時，建議在變頻器進(jìn)線端安裝輸入電抗器，以過濾部分變頻器諧波，達(dá)到較好的處理效果。

▲ 治理效果：

       由圖4-5和圖4-6.**前電流波形失真非常嚴(yán)重，三相電流畸變率分別為21.3%、25.0%、28.0%以5次、7次、11次為主n±功率因數(shù)約為0.83左右會造成無功罰款；安裝ANAPF經(jīng)過一系列有源電力濾波器流波形趨于正弦波，三相電流畸變率分別為2.6%、2.6%、2.6%有效抑制主頻諧波，顯著提高功率因數(shù)。諧波處理顯著提高了電網(wǎng)質(zhì)量，有效保護(hù)了生產(chǎn)線上設(shè)備的正常運(yùn)行。

▲ 安裝現(xiàn)場：


江蘇安科瑞電器制造有限公司專注于電瓶車充電樁,多回路電能表,多回路預(yù)付費(fèi)電表,多用戶電能計(jì)量表,有源電力濾波器,直流列頭柜等

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