有源電力濾波器 諧波治理ANAPF50-380A

   1.4 執行標準

    GB/T14549-1993 《電能質量：公用電網諧波》

    GB/T15543-2008 《電能質量：三相電壓不平衡度》

    GB/T12325-2008 《電能質量：供電電壓偏差》

    GB/T12326-2008 《電能質量：電壓波動和閃變》

    GB/T18481-2001 《電能質量：暫時過電壓和瞬態過電壓》

    GB/T15945-2008 《電能質量：電力系統頻率偏差》

    GB17625.1-2012 《電磁相容 限值 諧波電流發射限值》

    GB/T15576-2008 《低壓成套無功功率補償裝置》

 

2、產品介紹

2.1 工作原理

    ANAPF系列有源電力濾波器並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。其原理爲：ANAPF系列有源電力濾波器通過CT採集系統諧波電流，經控制器快速計算並提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，並注入電力系統中，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

2.2 產品特點

●  DSP+FPGA全數位控制方式，具有極快的響應時間，主電路拓撲和控制演算法，精度高、運行穩定；

●  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；

●  模組化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

●  採用7英寸大螢幕彩色觸摸屏以實現參數設置和控制，使用方便，易於操作和維護；

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

●  多機並聯，達到較高的電流輸出等級；

 

有源電力濾波器 諧波治理ANAPF50-380A

 

2.3 主要技術參數

                                                 表2-1 ANAPF有源電力濾波器技術參數

2.4 產品型號及說明

3、產品應用

3.1 容量計算方法

諧波是由非線性設備產生的，而每種設備的實際工作狀態都不同。因此實際諧波電流需採用專門設備進行測量，考慮到設備的技術及經濟性，設計諧波治理裝置的額定諧波補償電流應略大於系統諧波電流。由於諧波電流本身的測量與計算比較複雜，況且在設計時往往很難採集到足夠的電氣設備使用中的諧波資料，可以根據下列公式估算諧波電流進行選型。

3.1.1 根據負載額定電流和行業類型選型

3.1.2  根據變壓器容量和行業類型選型

3.1.3  根據快速選型表查表選型

    查表步驟：

    步驟1：確定變壓器容量和變壓器負載率（一般在0.6~0.8）；

    步驟2：根據變壓器負載率確定表2、表3或表4；

 步驟3：確定電流總諧波畸變率（THDi）（表1中THDi值爲參考值，僅在估算諧波電流時使用）；

   步驟4：根據變壓器容量及THDi參考值確定相應的諧波電流值；

  步驟5：考慮到一定的裕量，選擇相應容量的ANAPF有源電力濾波器。

注：表1～表4參見附錄1。

3.2 選型示例

    上海某工廠辦公大樓變壓器容量爲250KVA，變壓器負載率爲0.8，主要負載爲節能燈、變頻空調和電梯等，屬於辦公樓宇。

    變壓器容量爲250KVA；

    變壓器負載率爲0.8；

    負載類型屬於辦公樓宇，根據表1估算THDi爲30%；

    查表4可得估算諧波電流值爲83A；

    如果根據公式（2）計算，結果是一樣的；

考慮到一定的裕量，選擇100A的ANAPF有源電力濾波器。

3.3 治理方式分類與說明

    電能質量監測與治理系統針對不同的場合可選擇不同的治理方案，一般有集中治理、局部治理和就地治理三種技術方案。

    （一）集中治理

                                                                集中治理上圖示例

本案例是在變電所低壓電容櫃中設置無功補償，同時在配電前端設置有源電力濾波器，採用集中治理的方式抑制諧波。

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

   （二）局部治理

                                                                         局部治理上圖示例

本案例是在變電所低壓電容櫃中設置無功補償，同時在局部諧波源前端設置有源電力濾波器，採用局部治理的方式抑制諧波。

   局部治理適用於諧波源集中在某一條或幾條饋出支路的配電系統，比如醫院的精密儀器、UPS電源等，雖然單臺設備的電流小，諧波含量低，但爲防止其他設備產生的諧波對其干擾，採用局部諧波治理。

（三）

   就地治理上圖示例

本案例是在變電所低壓電容櫃中設置無功補償，同時在主要諧波源的前端設置有源電力濾波器，採用就地治理方式的抑制諧波。

  就地治理適用於諧波源比較明確且單臺設備諧波含量較大的配電系統，比如大型商業區的景觀照明、影劇院的可控矽調光設備、工業區的變頻器調速設備等，單臺設備電流大、諧波含量高、諧波電流大，爲防止諧波電流影響其他用電設備，採用就地治理。

4 應用案例

4.1  ANAPF在數據機房的應用

▲ 項目背景：

    常熟智慧城市是一個市民卡資訊中心，其中包括大型數據機房，對電能質量要求非常高；爲了提高供電可靠度，採用大量的UPS作爲設備電源，機房內還包含空調設備、照明設備等。此類電力電子設備皆屬於非線性負載，在使用過程中會產生大量諧波並注入系統中，主要以5次、7次爲主；如果不進行諧波治理，對電網造成嚴重的污染，也影響機房中其他敏感設備，比如導致通信資料錯誤，甚至癱瘓、中斷，降低了配電系統的可靠性。

▲ 治理方案：

    根據以往測量經驗進行諧波分析與估算，諧波主要由UPS和一些非線性直流電源產生，供電系統由2臺800kVA變壓器及其一臺800kW發電機組成，採用集中治理方案，在每臺變壓器下加裝300A有源電力濾波器，由兩臺150A並機實現，型號爲ANAPF150-380/BGL，來自動跟蹤補償負載產生的諧波電流，保證整個系統可靠運行。

▲ 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；治理後，N線電流明顯降低、各次諧波電流得到有效抑制，提高了供電系統的穩定性，消除了諧波對通信系統影響的危害，收到了良好的運行效果。

▲ 安裝現場：

   圖4-2 安裝現場

4.2  ANAPF在辦公樓宇的應用

▲ 項目背景：

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

▲ 治理方案：

    根據以往測量經驗進行諧波分析與估算，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，分別採用集中治理方案，在每臺變壓器下加裝ANAPF系列有源電力濾波器，由於安裝空間有限，選擇我司壁掛式有源電力濾波器進行嵌入式安裝，1#配電站中#1和#2變壓器下安裝型號均爲ANAPF75-380/BBL，2#配電站中#1和#2變壓器下安裝均爲2臺型號爲ANAPF60-380/BBL的有源電力濾波器並機使用，保障了整個供電系統的穩定性。

▲ 治理效果：

     圖4-4治理之後電流波形和各次諧波電流畸變率

 治理前電流波形發生畸變，三相電流畸變率分別爲10.8%、11.1%、12.5%；在加裝ANAPF系列有源電力濾波器後電流波形趨向正弦波，各次諧波得到有效抑制，電流畸變率明顯降低，三相電流畸變率降至4.0%、4.1%、4.4%。

▲ 安裝現場：

4.3  ANAPF在工業領域的應用

▲ 項目背景：

    合肥日立建機是日立建機集團在中國較大的生產基地，其主要負載是變頻器、電焊機和中頻爐等，這類負載屬於中污染設備，使用時電流變化很快，無功需求大，傳統無功櫃跟不上負載變化速度，導致功率因數很低，造成無功罰款；同時又會產生大量諧波流入電網中，諧波電流在線路 動會產生壓降，使得電壓也畸變嚴重，致使一些精度高的生產設備不能正常運行，影響公司的生產，導致產品質量下降，給客戶帶來嚴重的經濟損失。

▲ 治理方案：

該項目共有6臺變壓器，均採用集中治理方案，在變壓器的出線側加裝ANAPF系列有源電力濾波器，型號爲：ANPF200-380/BGL，既可補償諧波又可補償部分動態無功。同時，建議在變頻器的進線端加裝輸入電抗器，用來濾除部分變頻器諧波，以達到好的治理效果。

▲ 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重，三相電流畸變率分別爲21.3%、25.0%、28.0%，主要以5次、7次、11次等符合6n±1次特性的諧波爲主，功率因數約0.83左右，會造成無功罰款；加裝ANAPF系列有源電力濾波器後，電流波形已經趨向正弦波，三相電流畸變率分別爲2.6%、2.6%、2.6%，主要頻次諧波得到有效抑制，功率因數也都到很明顯的提高。此次諧波治理，電網質量得到明顯改善，有效地保護了生產線上設備的正常運行。   

▲ 安裝現場：

有源電力濾波器 諧波治理ANAPF50-380A