谐波治理用有源电力滤波装置方案 无功补偿及滤波装置

安科瑞 胡烨

江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴  214405

一、概述

1.1 谐波的产生

电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备 （大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。谐波是电能质量的指标。

1.2 谐波的危害

●  谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。

●  谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等；使变压器局部严重过热；使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。

●  引起电网谐振，使得谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。

●  谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。

●  临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声、降低通信质量、计算机无法正常工作，重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。

1.3 有源电力滤波器产品效益

●  使谐波指标满足标准，避免供电部门罚款或中断供电；

●  降低变压器损耗；

●  减少谐波污染，降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰，保证供配电系统稳定运行；

●  避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害，延长设备使用寿命；

●  节能降耗，提高功率因数，节约电费，避免罚款。

安科瑞为您提供谐波治理用有源电力滤波装置方案

二、谐波治理用有源电力滤波装置方案 介绍

1、产品介绍

1.1 工作原理

ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。其原理为：ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

      图2-1  ANAPF有源电力滤波器原理图

1.2 产品特点

●  DSP+FPGA全数字控制方式，具有快的响应时间，的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；

●  一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～31次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿；

●  具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；

●  模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；

●  采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；

●  输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；

●  多机并联，达到较高的电流输出等级；

●  拥有自主技术。 

2、谐波治理产品

3、产品命名

4、产品设计理念及安装说明

电力系统有源滤波器ANAPF通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

4.1整柜安装

4.2模块式安装

ANAPF板载式有源滤波装置相较于公司前期的立柜式产品来说，体积更小、重量更轻、方便安装、更美观，这对产品的结构安排和内部集成度有了更高的要求。我司生产的ANAPF有源滤波装置分为两种安装方式：抽屉式、壁挂式

4.2.1抽屉式模块

抽屉式板载模块外观如图所示：

其主要参数如下：

外形尺寸485×610×275 （宽*深*高）

额定电流：50A（可按照需求适当提高）

额定电压:AC380V

接线方式:三相三线或三相四线

进线方式：后进后出

额定频率：50Hz

模块壳体颜色：RAL9004

防护等级：IP20

质量：50KG 

4.2.2壁挂式模块

壁挂式板载模块外观如图所示：

其主要参数如下：

外形尺寸485×275×610 （宽*深*高）

额定电流：50A（可按照需求适当提高）

额定电压:AC380V

接线方式:三相三线或三相四线

进线方式：上进上出

额定频率：50Hz

模块壳体颜色：RAL7035

防护等级：IP20

质量：50KG

接线示意图如下：

该方式相对于传统整柜式有以下几项优点：

（1）每个模块容量为50A（可在适当范围内浮动），相同的柜体格局下有更多容量选择，并可根据客户实际需求增加模块数量至6个以上（需加宽柜体尺寸，效果可参照图5）；

（2）可根据负载使用变化随时增、减APF设备的容量（加、减模块数量即可，并对人机界面作相应参数设置）；

（3）每个模块单独安装散热单元，并可在柜体上加装散热风扇，散热效果良好，故障率低；

（4）多个模块之间虽有通讯连接，但各台的故障并不会相互影响其它模块继续工作（补偿容量会相应减小）；

（5）后期维护方便，可实现故障模块单独维修、更换；维护期间ANAPF有源滤波装置可持续工作。

（6）结构精巧，设计灵活，可作为零部件（模块）单独购买，嵌入第三方柜体；柜型外观、尺寸的改变基本不影响内部安装和整体使用效果。

（7）生产周期短，即使是非常规要求产品亦能保证及时投入使用，确保客户经济利益。 

三、ANAPF在其它行业的应用

轨道交通

城市轨道交通存在大量荧光灯、UPS电源、变频器及软启动装置，均会产生大量谐波，使得电力系统正弦波畸变，电能质量降低。谐波进行综合治理，给交通、顺畅带来保障。

类似行业案例：、山东日照机场、南海三沙市机场、吉林站西广场交通枢纽等。

医院

医院行业主要是核磁共振机、CT机等设备会产生大量谐波，大量医疗设备对供电电源的谐波质量要求非常高，如果不进行治理，很可能造成检测数据误差大，设备之间干扰不能正常工作，造成严重的医疗事故。谐波治理后，降低了用电隐患。

类似行业案例：陕西榆林*人民医院、上海第二康复医院、滁州市第二人民医院、安徽六安第六人民医院等。

冶金

冶金行业中大量使用了电弧炉、加热炉、轧机等，这些负载不仅容量大，而且大部分为感性负荷，在不使用无功补偿装置的情况下，功率因数低，且产生大量畸变的谐波，严重危害电力系统的运行和电气设备经济地运行。

类似行业案例：江苏省镔鑫特钢材材料有限公司、宇东能源化工基地等。

体育馆、演播厅

体育馆、演播中心这类场所，主要就是大量舞台灯光、LED屏幕、高杆灯等设备产生谐波。使得电能质量变差，及时进行谐波治理可保障设备本身的使用效果，给用电带来保障。

类似行业案例：苏州澹台湖会议中心、广州文化宫、武汉市教育电视台演播厅、岳阳市奥体中心及游泳馆等。