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      SYAPF有源濾波器
      發表于:2018-07-04 20:37 分享至:

      1、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。諧波是電能質量的重要指標。

      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

      ●  使諧波指標滿足國家標準,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,保證供配電系統安全穩定運行;

      ●  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。

      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 《電磁兼容 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,通過功率執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

       

      2.2 產品特點

      ●  DSP+FPGA全數字控制方式,具有極快的響應時間,先進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指定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;

      ●  擁有自主專利技術。

      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 應用案例

      ▲ 項目背景:

          常熟智慧城市是一個市民卡信息中心,其中包括大型數據機房,對電能質量要求非常高;為了提高供電可靠度,采用大量的UPS作為設備電源,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于非線性負載,在使用過程中會產生大量諧波并注入系統中,主要以5次、7次為主;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,比如導致通信數據錯誤,甚至癱瘓、中斷,降低了配電系統的安全性、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,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并機實現,型號為ANAPF150-380/BGL,來自動跟蹤補償負載產生的諧波電流,保證整個系統安全可靠運行。

      ▲ 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;治理后,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:

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