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有源濾波器柜 安科瑞生產(chǎn)

有源濾波器柜 安科瑞生產(chǎn)

更新時間:2024-09-11

簡要描述:

隨著電力電子變流裝置的應(yīng)用日益廣泛,電能得到了加充分的利用。但非線性電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的電流諧波,畸變電流在電網(wǎng)中的流動導(dǎo)致了諧波電壓;諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行,給同網(wǎng)絡(luò)的線性負載和其它用戶帶來了極大影響。諧波已與電磁干擾、功率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)的三大公害。

品牌安科瑞

1 電能質(zhì)量與諧波
1.1 諧波的產(chǎn)生

 

隨著電力電子變流裝置的應(yīng)用日益廣泛,電能得到了加充分的利用。但非線性電力設(shè)備的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的電流諧波,畸變電流在電網(wǎng)中的流動導(dǎo)致了諧波電壓;諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行,給同網(wǎng)絡(luò)的線性負載和其它用戶帶來了極大影響。諧波已與電磁干擾、功率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)的三大公害。所以了解諧波產(chǎn)生的原理、研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題對改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行有著非常積極的意義。諧波測量是諧波問題中的個重要分支,對抑制諧波、解決諧波產(chǎn)生的問題有著重要的指導(dǎo)作用。因此對諧波的測量和分析是電力系統(tǒng)分析和控制中的項重要工作,是繼電保護、故障測量等工作開展的重要提。
  主要諧波產(chǎn)生源如下表:

表1-1諧波產(chǎn)生源

1.2 諧波的危害
1.2.1使電力元件附加損耗加大,易引發(fā)火災(zāi)。
  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。大量三次諧波流過中線會使線路過熱,甚至引起火災(zāi)。
1.2.2影響電氣設(shè)備的正常運行。
  諧波會影響電氣設(shè)備的正常工作,使電機產(chǎn)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(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短,以致?lián)p壞。
1.2.3引起電網(wǎng)諧振。
  這種諧振可能使諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍,會對系統(tǒng),特別是對電容器和與之串聯(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。
1.2.4使繼電保護誤動作,電氣測量誤差過大。
  諧波會導(dǎo)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(chǎn)損失。諧波還會使電氣測量儀表計量不準確,產(chǎn)生計量誤差,給用電管理部門或電力用戶帶來經(jīng)濟損失。
1.2.5使工控系統(tǒng)崩潰。
  臨近的諧波源或較高次諧波會對通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾,輕則產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量、計算機無法正常工作,重則導(dǎo)致信息丟失,使工控系統(tǒng)崩潰。

1.3 諧波治理依據(jù)的家標準
GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)諧波》
GB/T15543-2008 《電能質(zhì)量:三相電壓允許不平衡度》
GB/T12325-2008 《電能質(zhì)量:供電電壓允許偏差》
GB/T12326-2008 《電能質(zhì)量:電壓波動和閃變》
GB/T18481-2001 《電能質(zhì)量:暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》
GB/T15945-2008 《電能質(zhì)量:電力系統(tǒng)頻率允許偏差》
GB7625.1-2012  《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值》
GB/T15576-2008 《低壓成套無功功率補償裝置》

2 有源電力濾波器
2.1 型號說明 

2.2 產(chǎn)品外形尺寸 (單位:mm)

   圖2-1  ANAPF有源電力濾波器外形圖(客戶可定制)

(a)立柜式                                                         (b)立柜式                                                           (c)抽屜式
圖2-2  ANAPF有源電力濾波器外形尺寸圖

2.3 工作原理
  ANAPF系列有源電力濾波器,以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過實時檢測負載的諧波和無功分量,采用PWM變流技術(shù),從變流器中產(chǎn)生個和當諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng),從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償,如圖3所示:

  圖2-3  ANAPF有源電力濾波器原理圖

2.4 主要技術(shù)特點

  • DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,具有極快的響應(yīng)時間;
  • 先進的主電路拓撲和控制算法,精度高、運行穩(wěn)定;
  • 機多能,既可補諧波,又可兼補無功;
  • 模塊化設(shè)計,便于生產(chǎn)調(diào)試;
  • 便利的并聯(lián)設(shè)計,方便擴容;
  • 具有完善的橋臂過流保護功能;
  • 使用方便,易于操作和維護。

2.5 技術(shù)參數(shù)

表2-1ANAPF有源電力濾波器技術(shù)參數(shù)

 2.6治理方案
2.6.1 集中治理
 適用于單臺設(shè)備諧波含量小,但數(shù)量龐大、布局分散的場合,比如辦公大樓(個人電腦、節(jié)能燈、變頻空調(diào)、電梯等),雖然單臺設(shè)備的電流小,諧波含量低,但整棟大樓的電流大,諧波電流也大,如圖4所示:

圖2-4 集中治理

2.6.2 局部治理
 適用于諧波源集中在某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)生的諧波對其干擾,采用局部諧波補償,如圖5所示:

圖2-5 局部治理

2.6.3 就地治理
 適用于諧波源比較明確且單臺設(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,如圖6所示:

圖2-6 就地治理

2.7 ANAPF有源電力濾波器選型
                                                                          表2-2  ANAPF有源電力濾波器選型覽表

 

2.8ANAPF有源濾波器選型流程

圖2-7  ANAPF有源電力濾波器選型流程

2.9 安裝技術(shù)要求
2.9.1 布置要求
  ANAPF有源電力濾波器般為標準柜式和抽屜式結(jié)構(gòu),立柜式濾波器安裝時應(yīng)避免倒置或平放,抽屜式濾波器安裝時只可平放,外形尺寸由所選諧波補償電流值決定,平面布置形式般由諧波電流補償點位置決定。其平面布置要求如下:
1)離墻安裝:正常情況下建議與低壓開關(guān)柜并列離墻布置,正面操作,雙面維護,50A和100A濾波器背面維護通道不小于600mm,150A和200A濾波器背面維護通道不小于800mm。
2)靠墻安裝:ANAPF也可靠墻布置,正面操作,正面維護。
3)電氣設(shè)計人員在考慮系統(tǒng)接線及平面布置時應(yīng)注意將ANAPF的補償接入點盡量靠近補償對象,在末端預(yù)留空間供設(shè)計安裝,CT采樣處下游不能包含容性負荷。平面布置示意如下圖:
4)ANAPF所有正常情況下不帶電的金屬外殼均應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求的接地制式(TN-S、TN-C-S、TT等)嚴格做好相應(yīng)的保護接或保護接地。

圖2-8 變電所平面布置圖

 2.9.2 互感器的安裝
1)互感器的P1端指向電網(wǎng),P2端指向負載。
2)互感器與ANAPF的接線如圖2-9所示:
3)注意互感器的進出線要*且方向正確。
4)安裝電纜規(guī)格如下表2-3:

圖2-9  ANAPF有源電力濾波器接線圖

表2-3 安裝電纜與CT采樣線截面積

2.10 主要應(yīng)用范圍及場合
1)機場:主控室、計算機房、廣播系統(tǒng)、EIB燈光調(diào)光系統(tǒng)等。
2)醫(yī)院:ICU(重癥監(jiān)護室)、MRI(磁共振成像)、手術(shù)室、醫(yī)學(xué)成像室、放療科等。
3)劇場、體育館:解決由于諧波造成的EIB調(diào)光設(shè)備及其它控制設(shè)備的損壞。
4)學(xué)校:精密實驗室、機房、網(wǎng)絡(luò)中心等。
5)研究所:精密儀器、機房、高精密設(shè)備集中區(qū)域等。
6)大型商場:解決由于節(jié)能燈大量應(yīng)用造成的諧波問題。
7)銀行:計算機中心、營業(yè)部計算機、安防系統(tǒng)等。
8)稅務(wù)、工商:大型計算機中心等。
9)電信機房:移動基站
10)工廠:生產(chǎn)線的PLC、計算機控制設(shè)備、高精度機床、PCS系統(tǒng)、計量/稱重系統(tǒng)等。
11)電視臺:圖像設(shè)備、調(diào)光設(shè)備、計算機等。

 3 有源電力濾波功能模塊介紹
3.1 人機操作界面APF-HMI
    HMI是我司針對電力系統(tǒng)、工礦企業(yè)、公用設(shè)施、智能大廈的電力監(jiān)控需求而設(shè)計的種智能儀表,它采用彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,集成全部電力參數(shù)的測量、全面的電能計量和考核管理、多種電力質(zhì)量參數(shù)的分析,基本參數(shù)見表3-1.

表3-1 人機界面基本參數(shù)表

  ANAPF在工作時,系統(tǒng)可以監(jiān)測其網(wǎng)側(cè)電流、ANAPF橋臂電流以及負載側(cè)電流,用戶可以通過HMI來對ANAPF的運行模式進行設(shè)置,對于運行中出現(xiàn)的問題,可以產(chǎn)生對應(yīng)的事件記錄,人機界面的操作、顯示功能如表3-2所示:
                                                                           表3-2 人機界面操作、顯示功能表

3.2 控制器模塊
  APF控制器主要由:DSP(數(shù)字信號處理器)、FPGA邏輯器件、AD信號采樣電路、DI/DO輸入輸出控制電路、PWM波形控制電路、RS485通訊電路等組成,主要用來完成電壓、電流等信號的采集和處理、指令電流的計算、開關(guān)電路的生成、PWM信號的輸出、系統(tǒng)對外通訊與系統(tǒng)保護等功能??刂葡到y(tǒng)是有源電力濾波器的核心,它決定了有源電力濾波器系統(tǒng)的主要性能和指標。
3.2.1 命名規(guī)則

3.2.2 技術(shù)參數(shù)

表3-3 控制器技術(shù)參數(shù)

3.3 變流器模塊
  APF變流器的核心是儲能電容和IGBT模塊。變流器的作用主要是將電網(wǎng)的電壓經(jīng)IGBT功率模塊整流后為儲能電容充電,使母線電壓維持在某個穩(wěn)定的值,在這個過程中變流器主要工作在整流狀態(tài),當主電路產(chǎn)生補償電流時,變流器又工作在逆變狀態(tài)。考慮到產(chǎn)品是在電網(wǎng)中長時間運行的,因此直流支撐電容采用薄膜電容,功率模塊采用德原裝產(chǎn)品,以確保整機質(zhì)量。變流器的選擇根據(jù)補償電流的大小而有所不同。
3.3.1 命名規(guī)則

3.3.2 變流器外形

圖3-1  APF變流器模塊

3.4 電抗器模塊
  APF電抗器起濾波作用,濾除ANAPF發(fā)出的電網(wǎng)不需要的諧波。電抗器可分為單相、三相和體式,電流從50A到200A等多種規(guī)格。
3.4.1 命名規(guī)則

3.4.2 電抗器外形

圖3-2  APF電抗器模塊

表3-4  電抗器外形尺寸覽表

3.4.3 產(chǎn)品特點

  • 鐵芯采用低損耗硅鋼片;
  • 線圈采用銅箔或鋁箔繞制;
  • 絕緣采用H級,使用壽命長,安全系數(shù)高;
  • 輸出電流范圍寬:單臺可從15A到200A。

3.5 電流采樣互感器
3.5.1 型號說明

3.5.2 規(guī)格尺寸

圖3-3互感器外形尺寸

表3-5 互感器外形尺寸選型表

3.5.3 規(guī)格參數(shù)對照表

 4 應(yīng)用案例

4.1商業(yè)建筑有源濾波總補償方案

4.2行業(yè)有源濾波部分補償方案

附錄
諧波電流估算與有源濾波裝置選型
  諧波是由非線性設(shè)備產(chǎn)生的,而每種設(shè)備的實際工作狀態(tài)都不同。因此實際諧波電流需采用專門設(shè)備進行測量,考慮到設(shè)備的技術(shù)及經(jīng)濟性,設(shè)計諧波治理裝置的額定諧波補償電流應(yīng)略大于系統(tǒng)諧波電流。由于諧波電流本身的測量與計算比較復(fù)雜,況且在設(shè)計時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行選型。
1  根據(jù)負載額定電流和行業(yè)類型選型

2  根據(jù)變壓器容量和行業(yè)類型選型

3  根據(jù)快速選型表查表選型

查表步驟:

  • 確定變壓器容量;
  • 確定變壓器負載率(般在0.6~0.8);
  • 確定總諧波畸變率(THDi),表1中THDi值為參考值,僅在估算諧波電流時使用;
  • 根據(jù)變壓器負載率大小確定表2、表3或表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;
  • 考慮到定的裕量,選擇相應(yīng)容量的ANAPF有源電力濾波器。

注意:
1.本公司三相三線產(chǎn)品,根據(jù)電流等級的不同可分為:50A、100A、150A、200A、250A、300A
2.本公司三相四線產(chǎn)品,根據(jù)電流等級的不同可分為:50A、100A、150A、200A、250A、300A
表4、5、6適用于集中治理方案的諧波電流值查詢。

標GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》規(guī)定的公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值見下表:
表1 公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值
 

表2 注入公共連接點的諧波電流允許值

表3 不同行業(yè)THDi參考值

注意:
  以上數(shù)據(jù)為具體現(xiàn)場測試結(jié)果,相同行業(yè)負載情況不同,電流諧波總畸變率(THDi)也有所不同,以上THDi值僅作參考。

例.上海某工廠辦公大樓變壓器容量為250KVA,變壓器負載率為0.8,主要負載為節(jié)能燈、變頻空調(diào)和電梯等,屬于辦公樓宇。
1.變壓器容量為250KVA;
2.變壓器負載率為0.8;
3.負載類型屬于辦公樓宇,根據(jù)表3估算THDi為30%;
4.查表6可得估算諧波電流值為83A;
5.如果根據(jù)公式(2)計算,結(jié)果是樣的;
6.考慮到定的裕量,選擇100A的ANAPF有源電力濾波器。

表4 變壓器負載率為0.6時的諧波電流值

表5 變壓器負載率為0.7時的諧波電流值

表6 變壓器負載率為0.8時的諧波電流值

ANAPF有源電力濾波器選型卡


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