諧波治理用有源電力濾波裝置方案 無功補償及濾波裝置

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 諧波的產生

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

1.2 諧波的危害

●  諧波使公用電網中的元件產生附加的損耗，降低了發電、輸電及用電設備的效率。大量三次諧波流過中線會使線路過熱，甚至引起火災。

●  諧波會影響電氣設備的正常工作，使電機產生機械振動和噪聲等；使變壓器局部嚴重過熱；使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致損壞。

●  引起電網諧振，使得諧波電流放大幾倍甚至數十倍，會對系統，特別是對電容器和與之串聯的電抗器形成很大的威脅，經常使電容器和電抗器燒毀。

●  諧波會導致繼電保護，特別是微機綜合保護器與自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和生產損失。諧波還會使電氣測量儀表計量不準確，產生計量誤差，給用電管理部門或電力用戶帶來經濟損失。

●  臨近的諧波源或較高次諧波會對通信及信息處理設備產生干擾，輕則產生噪聲、降低通信質量、計算機無法正常工作，重則導致信息丟失，使工控系統崩潰。

1.3 有源電力濾波器產品效益

●  使諧波指標滿足標準，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、繼電保護裝置的干擾，保證供配電系統穩定運行；

●  避免諧波過電壓和諧波過電流對電氣設備的危害，延長設備使用壽命；

●  節能降耗，提高功率因數，節約電費，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、產品介紹

1.1 工作原理

ANAPF系列有源電力濾波器并聯在含諧波負載的低壓配電系統中，能夠對動態變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。

      圖2-1  ANAPF有源電力濾波器原理圖

1.2 產品特點

●  DSP+FPGA全數字控制方式，具有快的響應時間，的主電路拓撲和控制算法，精度更高、運行更穩定；

●  一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～31次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；

●  具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

●  模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

●  采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現參數設置和控制，使用方便，易于操作和維護；

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

●  多機并聯，達到較高的電流輸出等級；

●  擁有自主技術。 

2、諧波治理產品

3、產品命名

4、產品設計理念及安裝說明

電力系統有源濾波器ANAPF通過CT采集系統諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。

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品來說，體積更小、重量更輕、方便安裝、更美觀，這對產品的結構安排和內部集成度有了更高的要求。我司生產的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：

其主要參數如下：

外形尺寸485×610×275 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當提高）

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進線方式：后進后出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL9004

防護等級：IP20

質量：50KG 

4.2.2壁掛式模塊

壁掛式板載模塊外觀如圖所示：

其主要參數如下：

外形尺寸485×275×610 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當提高）

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進線方式：上進上出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL7035

防護等級：IP20

質量：50KG

接線示意圖如下：

該方式相對于傳統整柜式有以下幾項優點：

（1）每個模塊容量為50A（可在適當范圍內浮動），相同的柜體格局下有更多容量選擇，并可根據客戶實際需求增加模塊數量至6個以上（需加寬柜體尺寸，效果可參照圖5）；

（2）可根據負載使用變化隨時增、減APF設備的容量（加、減模塊數量即可，并對人機界面作相應參數設置）；

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

（4）多個模塊之間雖有通訊連接，但各臺的故障并不會相互影響其它模塊繼續工作（補償容量會相應減小）；

（5）后期維護方便，可實現故障模塊單獨維修、更換；維護期間ANAPF有源濾波裝置可持續工作。

（6）結構精巧，設計靈活，可作為零部件（模塊）單獨購買，嵌入第三方柜體；柜型外觀、尺寸的改變基本不影響內部安裝和整體使用效果。

（7）生產周期短，即使是非常規要求產品亦能保證及時投入使用，確保客戶經濟利益。 

三、ANAPF在其它行業的應用

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，均會產生大量諧波，使得電力系統正弦波畸變，電能質量降低。諧波進行綜合治理，給交通、順暢帶來保障。

類似行業案例：、山東日照機場、南海三沙市機場、吉林站西廣場交通樞紐等。

醫院

醫院行業主要是核磁共振機、CT機等設備會產生大量諧波，大量醫療設備對供電電源的諧波質量要求非常高，如果不進行治理，很可能造成檢測數據誤差大，設備之間干擾不能正常工作，造成嚴重的醫療事故。諧波治理后，降低了用電隱患。

類似行業案例：陜西榆林*人民醫院、上海第二康復醫院、滁州市第二人民醫院、安徽六安第六人民醫院等。

冶金

冶金行業中大量使用了電弧爐、加熱爐、軋機等，這些負載不僅容量大，而且大部分為感性負荷，在不使用無功補償裝置的情況下，功率因數低，且產生大量畸變的諧波，嚴重危害電力系統的運行和電氣設備經濟地運行。

類似行業案例：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、高桿燈等設備產生諧波。使得電能質量變差，及時進行諧波治理可保障設備本身的使用效果，給用電帶來保障。

類似行業案例：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。