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安科瑞APF有源濾波柜動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 諧波補(bǔ)償

  • 更新時(shí)間:  2024-10-20
  • 產(chǎn)品型號(hào):  ANAPF
  • 簡(jiǎn)單描述
  • 安科瑞APF有源濾波柜動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 諧波補(bǔ)償,ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為:ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過(guò)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。
詳細(xì)介紹

有源濾波器

  1、安科瑞APF有源濾波柜動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 諧波補(bǔ)償概述

  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(kāi)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(duì)非正弦的畸變電流作傅立葉級(jí)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)量的重要指標(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(guò)中線會(huì)使線路過(guò)熱,甚至引起火災(zāi)。

  ● 諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作,使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等;使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱;使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)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(huì)對(duì)系統(tǒng),特別是對(duì)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(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù),特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動(dòng)裝置誤動(dòng)作,造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確,產(chǎn)生計(jì)量誤差,給用電管理部門(mén)或電力用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

  ● 臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對(duì)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(jì)算機(jī)無(wú)法正常工作,重則導(dǎo)致信息丟失,使工控系統(tǒng)崩潰。

  1.3 有源電力濾波器產(chǎn)品效益

  ● 使諧波指標(biāo)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),避免供電部門(mén)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(duì)自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量裝置、繼電保護(hù)裝置的干擾,保證供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行;

  ● 避免諧波過(guò)電壓和諧波過(guò)電流對(duì)電氣設(shè)備的危害,延長(zhǎng)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(dòng)和閃變》

  GB/T18481-2001 《電能質(zhì)量:暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)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(wú)功功率補(bǔ)償裝置》

  2、安科瑞APF有源濾波柜動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償 諧波補(bǔ)償產(chǎn)品介紹

  2.1 工作原理

  ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為:ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過(guò)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)字控制方式,具有快的響應(yīng)時(shí)間,先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴?,精度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定;

  ● 一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無(wú)功,可對(duì)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(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)、裝置過(guò)溫保護(hù)功能;

  ● 模塊化設(shè)計(jì),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(shí)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(duì)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(jí);

  ● 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(hào)及說(shuō)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,而每種設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)都不同。因此實(shí)際諧波電流需采用專(zhuān)門(mén)設(shè)備進(jìn)行測(cè)量,考慮到設(shè)備的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性,設(shè)計(jì)諧波治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(cè)量與計(jì)算比較復(fù)雜,況且在設(shè)計(jì)時(shí)往往很難采集到足夠的電氣設(shè)備使用中的諧波數(shù)據(jù),可以根據(jù)下列公式估算諧波電流進(jìn)行選型。

  3.1.1 根據(jù)負(fù)載額定電流和行業(yè)類(lèi)型選型

 

 

  3.1.2 根據(jù)變壓器容量和行業(yè)類(lèi)型選型

 

 

  3.1.3 根據(jù)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(fù)載率(一般在0.6~0.8);

  步驟2:根據(jù)變壓器負(fù)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值為參考值,僅在估算諧波電流時(shí)使用);

  步驟4:根據(jù)變壓器容量及THDi參考值確定相應(yīng)的諧波電流值;

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

  注:表1~表4參見(jiàn)附錄1。

  3.2 選型示例

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

  變壓器容量為250KVA;

  變壓器負(fù)載率為0.8;

  負(fù)載類(lèi)型屬于辦公樓宇,根據(jù)表1估算THDi為30%;

  查表4可得估算諧波電流值為83A;

  如果根據(jù)公式(2)計(jì)算,結(jié)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(lèi)與說(shuō)明

  電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)針對(duì)不同的場(chǎng)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(shù)方案。

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  集中治理上圖示例

  本案例是在變電所低壓電容柜中設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償,同時(shí)在配電前端設(shè)置有源電力濾波器,采用集中治理的方式抑制諧波。

  集中治理適用于單臺(tái)設(shè)備諧波含量小,但數(shù)量龐大、布局分散的場(chǎng)合,比如辦公大樓(個(gè)人電腦、節(jié)能燈、變頻空調(diào)、電梯等),雖然單臺(tái)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。

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  局部治理上圖示例

  本案例是在變電所低壓電容柜中設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償,同時(shí)在局部諧波源前端設(shè)置有源電力濾波器,采用局部治理的方式抑制諧波。

  局部治理適用于諧波源集中在某一條或幾條饋出支路的配電系統(tǒng),比如醫(yī)院的精密儀器、UPS電源等,雖然單臺(tái)設(shè)備的電流小,諧波含量低,但為防止其他設(shè)備產(chǎn)生的諧波對(duì)其干擾,采用局部諧波治理。

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  就地治理上圖示例

  本案例是在變電所低壓電容柜中設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償,同時(shí)在主要諧波源的前端設(shè)置有源電力濾波器,采用就地治理方式的抑制諧波。

  就地治理適用于諧波源比較明確且單臺(tái)設(shè)備諧波含量較大的配電系統(tǒng),比如大型商業(yè)區(qū)的景觀照明、影劇院的可控硅調(diào)光設(shè)備、工業(yè)區(qū)的變頻器調(diào)速設(shè)備等,單臺(tái)設(shè)備電流大、諧波含量高、諧波電流大,為防止諧波電流影響其他用電設(shè)備,采用就地治理。

  4 應(yīng)用案例

  4.1 ANAPF在數(shù)據(jù)機(jī)房的應(yīng)用

  ▲ 項(xiàng)目背景:

  常熟智慧城市是一個(gè)市民卡信息中心,其中包括大型數(shù)據(jù)機(jī)房,對(duì)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?jī)?nèi)還包含空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等。此類(lèi)電力電子設(shè)備皆屬于非線性負(fù)載,在使用過(guò)程中會(huì)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(duì)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(cuò)誤,甚至癱瘓、中斷,降低了配電系統(tǒng)的安全性、可靠性。

  ▲ 治理方案:

  根據(jù)以往測(cè)量經(jīng)驗(yàn)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(tái)800kVA變壓器及其一臺(tái)800kW發(fā)電機(jī)組成,采用集中治理方案,在每臺(tái)變壓器下加裝300A有源電力濾波器,由兩臺(tái)150A并機(jī)實(shí)現(xiàn),型號(hào)為ANAPF150-380/BGL,來(lái)自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流,保證整個(gè)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(tǒng)的穩(wěn)定性,消除了諧波對(duì)通信系統(tǒng)影響的危害,收到了良好的運(yùn)行效果。


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