簡婷

安(an)科瑞電氣股(gu)份有(you)限公(gong)司(si) 上海嘉定 201801

    隨著煙草行業(ye)的(de)飛速發展,設備(bei)技(ji)術(shu)改造接(jie)踵(zhong)而來，業(ye)內已開(kai)始把節能減(jian)排作(zuo)為工作(zuo)全*啟(qi)動并(bing)實(shi)施。在新完成(cheng)的(de)技(ji)術(shu)改造項目中，控制(zhi)設備(bei)采用了(le)大(da)量(liang)的(de)變頻(pin)器(qi)設備(bei)。但變頻(pin)器(qi)設備(bei)的(de)非(fei)線性(xing)負載(zai)屬(shu)性(xing)會給生(sheng)產(chan)(chan)配(pei)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)網系(xi)統(tong)中注入(ru)大(da)量(liang)的(de)諧波電(dian)(dian)(dian)流。諧波電(dian)(dian)(dian)流在電(dian)(dian)(dian)網陽抗上(shang)產(chan)(chan)生(sheng)的(de)壓降，會使(shi)電(dian)(dian)(dian)壓波形變成(cheng)非(fei)正弦，造成(cheng)生(sheng)產(chan)(chan)用電(dian)(dian)(dian)環境惡化(hua)，出現(xian)變壓器(qi)溫度升(sheng)高、電(dian)(dian)(dian)容補償器(qi)損壞,電(dian)(dian)(dian)纜發熱(re)絕緣下降,自動化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)線通(tong)訊(xun)網絡嚴重(zhong)受干擾，設備(bei)信息記(ji)錄(lu)和傳輸數據(ju)(ju)不(bu)完整(zheng)，數據(ju)(ju)丟失(shi)等故(gu)障(zhang)發生(sheng)。

    有源濾波(bo)器作(zuo)為在(zai)配(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)網終中(zhong)制或除高(gao)次諧波(bo)的設(she)備(bei)(bei)(bei)，可(ke)以提(ti)高(gao)設(she)備(bei)(bei)(bei)運行(xing)的可(ke)靠性及企業設(she)備(bei)(bei)(bei)的供電(dian)(dian)(dian)(dian)質量,減少(shao)因設(she)備(bei)(bei)(bei)誤動(dong)作(zuo)而(er)造(zao)成的經濟損(sun)失及諧波(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)流在(zai)輸配(pei)(pei)電(dian)(dian)(dian)(dian)線路上產(chan)生的熱(re)損(sun)，從(cong)而(er)降低用電(dian)(dian)(dian)(dian)設(she)備(bei)(bei)(bei)發熱(re)，提(ti)高(gao)設(she)備(bei)(bei)(bei)的使用壽命并減少(shao)絕緣(yuan)老(lao)化及設(she)備(bei)(bei)(bei)的維護費(fei)用，可(ke)減少(shao)諧波(bo)對系(xi)統信號傳輸的影響，增加系(xi)統可(ke)靠性和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)網供電(dian)(dian)(dian)(dian)質量，保證供電(dian)(dian)(dian)(dian)網絡效(xiao)運行(xing)。

1系(xi)統介(jie)紹

   有源電(dian)力(li)濾(lv)波(bo)器是一種可動態抑(yi)諧波(bo)的(de)新型電(dian)力(li)電(dian)子裝置(zhi)。其(qi)原理是用補(bu)(bu)(bu)償(chang)裝置(zhi)產生一個與該(gai)諧波(bo)電(dian)流大小相等而極性相反的(de)補(bu)(bu)(bu)償(chang)電(dian)流抵消(xiao)補(bu)(bu)(bu)償(chang)對象中檢測出的(de)諧波(bo)電(dian)流，*終使(shi)電(dian)網(wang)電(dian)流只含基波(bo)分(fen)量。這種濾(lv)波(bo)器可保護補(bu)(bu)(bu)償(chang)特性不受電(dian)網(wang)阻抗(kang)的(de)影響，并(bing)對頻(pin)率和幅值都變化的(de)諧波(bo)進行跟蹤補(bu)(bu)(bu)償(chang)。有源電(dian)力(li)濾(lv)波(bo)器具(ju)(ju)備高度可控性和響應性，其(qi)補(bu)(bu)(bu)償(chang)性能(neng)(neng)優于傳統方(fang)式，能(neng)(neng)夠克服無源濾(lv)波(bo)器的(de)各種缺點(dian)，具(ju)(ju)有一機多能(neng)(neng)的(de)特點(dian),既能(neng)(neng)補(bu)(bu)(bu)償(chang)各次(ci)諧波(bo)，亦能(neng)(neng)抑(yi)閃變、補(bu)(bu)(bu)償(chang)無功(gong)。此外,還具(ju)(ju)有:

(1)自(zi)適應能力強，可自(zi)動跟蹤(zong)補償頻率和幅值都在變化的諧波，對(dui)補償對(dui)象快速(su)響應，并實時動態補償。

(2)可(ke)同時對諧波和無功(gong)電流進行補(bu)償，補(bu)償程(cheng)度(du)連續(xu)可(ke)調。

(3)補(bu)償(chang)無功功率時不(bu)需要儲能(neng)元(yuan)件，補(bu)償(chang)諧波電流時所需的(de)儲能(neng)元(yuan)件也不(bu)大。

(4)濾波特(te)性不受系統(tong)阻抗的影響，不易與系統(tong)阻抗發生(sheng)諧(xie)振。

2系統工作原(yuan)理

   有源電力(li)濾波器工作(zuo)原理如圖1所示(shi)。

圖(tu)1有(you)源濾波器工(gong)作原(yuan)理

   先(xian)檢測出補償(chang)對象的(de)電(dian)流(liu)(liu)(liu)瞬時值，隨后通(tong)過指(zhi)令電(dian)流(liu)(liu)(liu)運算電(dian)路得(de)出諧(xie)波補償(chang)電(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)指(zhi)令信號(hao)。該信號(hao)控制變(bian)流(liu)(liu)(liu)器產生的(de)補償(chang)電(dian)流(liu)(liu)(liu)可抵消負載電(dian)流(liu)(liu)(liu)中的(de)諧(xie)波成份及(ji)無功電(dian)流(liu)(liu)(liu)，*終獲(huo)得(de)期(qi)望的(de)電(dian)源電(dian)流(liu)(liu)(liu)。其補償(chang)諧(xie)波的(de)等效電(dian)路圖如(ru)圖2所示(shi)

圖2補償諧波的(de)等效電(dian)路圖

3低壓配電系統的安裝與(yu)應用

   本系統選擇廠區內制絲設(she)備(bei)、空調機組、空壓(ya)機及除塵設(she)備(bei)等3個不同變(bian)頻負載用的變(bian)壓(ya)器(qi)作為試(shi)驗測(ce)試(shi)對象，在安裝有源濾波器(qi)前后，分(fen)別進(jin)行滿載測(ce)試(shi)，并(bing)詳細(xi)記錄(lu)相關數(shu)據，具體結果(guo)所述如下:

   3#2000KVA變壓(ya)器(qi)負(fu)(fu)載(zai)主要是制絲車間動(dong)力設備，由(you)于制絲設備大(da)(da)量(liang)(liang)使用變頻器(qi),變頻器(qi)作為(wei)典型的非線性負(fu)(fu)載(zai)，在(zai)工作過程(cheng)中(zhong)同時也作為(wei)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)源,發出了(le)大(da)(da)量(liang)(liang)的諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)(liu)(liu)，導(dao)致變壓(ya)器(qi)副(fu)邊(bian)(bian)側(ce)電流(liu)(liu)(liu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形發生(sheng)嚴重畸(ji)變。3#變壓(ya)器(qi)正(zheng)常(chang)運行(xing)負(fu)(fu)荷電流(liu)(liu)(liu)在(zai)1270A左右(you)，在(zai)設備正(zheng)常(chang)運行(xing)狀態下測試出5次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)(liu)(liu)56A,7次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)(liu)(liu)37A，11次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)(liu)(liu)30A，電流(liu)(liu)(liu)畸(ji)變率達(da)到0.065，總(zong)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)電流(liu)(liu)(liu)達(da)到1270X0.065=82.55A。從測試圖上看電流(liu)(liu)(liu)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)形已經(jing)出現(xian)嚴重畸(ji)變，電能(neng)質(zhi)量(liang)(liang)受到了(le)非常(chang)嚴重的影響,在(zai)變壓(ya)器(qi)副(fu)邊(bian)(bian)側(ce)并聯接入(ru)一臺(tai)150A有源濾波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)器(qi)對(dui)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)(bo)(bo)(bo)進(jin)行(xing)集中(zhong)治理(li)。

   4#變壓器負載主要(yao)是動力車間21組(zu)空調(diao)機組(zu)，每組(zu)空調(diao)機組(zu)有(you)2-3臺75kW變頻器變賴(lai)器作為典型(xing)的(de)(de)非線性負載，在(zai)工作過程中同時也作為諧(xie)波源,發出了(le)大量的(de)(de)諧(xie)波電(dian)(dian)流(liu),導致變壓器副邊(bian)側電(dian)(dian)流(liu)波形發生嚴重(zhong)畸(ji)變。4#變正常(chang)運行負荷電(dian)(dian)流(liu)在(zai)880A左右(you)，在(zai)設備(bei)正常(chang)運行狀態(tai)下測(ce)試,5次(ci)(ci)諧(xie)波電(dian)(dian)流(liu)高達(da)185A,7次(ci)(ci)諧(xie)波達(da)到71A，11次(ci)(ci)諧(xie)波達(da)到37A，13次(ci)(ci)諧(xie)波達(da)到18A、19次(ci)(ci)諧(xie)波達(da)到14A23次(ci)(ci)諧(xie)波達(da)到24A，電(dian)(dian)流(liu)畸(ji)變率達(da)到23.7%，總諧(xie)波電(dian)(dian)流(liu)達(da)到880X23.7%=208.56A。從測(ce)試圖上看電(dian)(dian)流(liu)波形已經出現嚴重(zhong)畸(ji)變,電(dian)(dian)能(neng)質量受到了(le)非常(chang)嚴重(zhong)的(de)(de)影響，在(zai)變壓器副邊(bian)側并(bing)聯接入兩臺150A有(you)源濾波裝置對(dui)諧(xie)波進行集中治(zhi)理。

   6#變壓器(qi)(qi)負(fu)載(zai)主(zhu)要(yao)是(shi)動力車間(jian)的4臺(tai)(tai)空(kong)壓機、2臺(tai)(tai)真(zhen)空(kong)泵(beng)及(ji)除(chu)塵系統，這些設備使用了(le)大功(gong)率(lv)變頻器(qi)(qi)。變頻器(qi)(qi)作(zuo)為典型的非線性負(fu)載(zai)，在(zai)(zai)工作(zuo)過程(cheng)中(zhong)同時也是(shi)諧(xie)波(bo)(bo)源，發出了(le)大量的諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)，導致變壓器(qi)(qi)副邊側電(dian)(dian)流(liu)波(bo)(bo)形發生嚴(yan)重奇(qi)變。6#變運行負(fu)荷(he)電(dian)(dian)流(liu)在(zai)(zai)1800A左右(you)，在(zai)(zai)設備正常(chang)運行狀態下測(ce)試(shi),5次諧(xie)波(bo)(bo)達(da)(da)到(dao)(dao)(dao)(dao)223A、7次諧(xie)波(bo)(bo)達(da)(da)到(dao)(dao)(dao)(dao)73A、11次諧(xie)波(bo)(bo)達(da)(da)到(dao)(dao)(dao)(dao)49、13次諧(xie)波(bo)(bo)達(da)(da)到(dao)(dao)(dao)(dao)22A、17次諧(xie)波(bo)(bo)達(da)(da)到(dao)(dao)(dao)(dao)23A，電(dian)(dian)流(liu)畸變率(lv)達(da)(da)到(dao)(dao)(dao)(dao)13.5%，總諧(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)達(da)(da)到(dao)(dao)(dao)(dao)1800X13.5%=243A從測(ce)試(shi)圖(tu)上看(kan)電(dian)(dian)流(liu)波(bo)(bo)形已經出現(xian)嚴(yan)重踏變，電(dian)(dian)能質量受到(dao)(dao)(dao)(dao)了(le)非常(chang)嚴(yan)重的影(ying)響,在(zai)(zai)變壓器(qi)(qi)副邊制并(bing)聯接入(ru)2臺(tai)(tai)150A有源濾(lv)波(bo)(bo)裝置對(dui)諧(xie)波(bo)(bo)進行集中(zhong)治(zhi)理。

詳見(jian)對3#2000kVA變壓(ya)器低壓(ya)線制補(bu)償前與(yu)補(bu)償后測試數據的(de)對比圖，見(jian)圖3。

圖13#2000KVA變(bian)壓器低壓出線側(ce)補償前(qian)的諧波電流(liu)、諧波電壓及波形圖(tu)

圖33#2000KVA變壓器低(di)壓出線側補償后的諧(xie)波電(dian)流、諧(xie)波電(dian)壓及(ji)波形圖

4數據分析

(1)3#2000kVA變(bian)壓器(qi)補(bu)(bu)(bu)償(chang)前(qian)的(de)電(dian)流(liu)畸變(bian)率(lv)(THDI)平均為6.5%,補(bu)(bu)(bu)償(chang)以后(hou)(hou)降(jiang)為2.2%,電(dian)壓畸變(bian)率(lv)(THDU)為2.4%,補(bu)(bu)(bu)償(chang)后(hou)(hou)降(jiang)為1.6%，電(dian)流(liu)波形補(bu)(bu)(bu)償(chang)前(qian)后(hou)(hou)有明顯(xian)變(bian)化，波形正弦(xian)化。諧波電(dian)流(liu)補(bu)(bu)(bu)償(chang)率(lv)為87.26%，總(zong)補(bu)(bu)(bu)償(chang)效果超(chao)出75%。補(bu)(bu)(bu)償(chang)后(hou)(hou)總(zong)電(dian)流(liu)有明顯(xian)下降(jiang)，補(bu)(bu)(bu)償(chang)效果比(bi)較理想(xiang)。

(2)4#2000kVA變(bian)壓器補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)前的電流(liu)畸(ji)變(bian)率(THDI)平均為(wei)23.7%,補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)以后(hou)降(jiang)為(wei)6.4%電壓畸(ji)變(bian)率(THDU)為(wei)4.9%,補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)后(hou)降(jiang)為(wei)3.0%,電流(liu)波形(xing)補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)前后(hou)有(you)明(ming)顯變(bian)化,波形(xing)接近正弦。諧波電流(liu)補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)率為(wei)84.92%，總(zong)補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)效果超出75%。補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)后(hou)總(zong)電流(liu)有(you)明(ming)顯下(xia)降(jiang)，總(zong)的補(bu)(bu)(bu)償(chang)(chang)效果比(bi)較(jiao)理想。

(3)6#2000kVA變(bian)壓(ya)(ya)器補(bu)償(chang)前的電(dian)(dian)流畸變(bian)率(THDI)平均為(wei)(wei)(wei)(wei)13.5%,補(bu)償(chang)以(yi)后(hou)降(jiang)(jiang)為(wei)(wei)(wei)(wei)2.9%，電(dian)(dian)壓(ya)(ya)畸變(bian)率(THDU)為(wei)(wei)(wei)(wei)3.3%,補(bu)償(chang)后(hou)降(jiang)(jiang)為(wei)(wei)(wei)(wei)1.7%,電(dian)(dian)流波形補(bu)償(chang)前后(hou)有明(ming)(ming)顯(xian)變(bian)化(hua)，波形接近正(zheng)弦(xian)。諧波電(dian)(dian)流補(bu)償(chang)率為(wei)(wei)(wei)(wei)87.71%,總(zong)補(bu)償(chang)效果超(chao)出75%。補(bu)償(chang)后(hou)總(zong)電(dian)(dian)流有明(ming)(ming)顯(xian)下降(jiang)(jiang)，總(zong)的補(bu)償(chang)效果比(bi)較理想。

(4)系統諧波得(de)到了效的降低(di)，波形全部均(jun)可得(de)到明顯善。在設備容量(liang)之內(nei)補償率大于75%;當超出設備補償容量(liang)時，設備按*大輸出能(neng)力補償。變壓器(qi)電流畸變率降低(di)到了6.5%以下，電能(neng)質量(liang)會得(de)到效的提高。

(5)電能消(xiao)耗(hao)得(de)(de)到效(xiao)的節(jie)約和控制(zhi)，經過諧(xie)波(bo)治(zhi)理，電能消(xiao)耗(hao)可以(yi)得(de)(de)到節(jie)約和控制(zhi)，設備運行總電流得(de)(de)到下降,節(jie)約能耗(hao)在10%以(yi)上(shang)。

5安科瑞APF有源濾(lv)波器(qi)產(chan)品(pin)選型

5.1產品特點

(1)DSP+FPGA控(kong)制方式，響應時間(jian)短，全數字控(kong)制算法，運行穩定；

(2)一機(ji)多能(neng)，既(ji)可(ke)補(bu)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)，又可(ke)兼補(bu)無功，可(ke)對2～51次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)進(jin)行全補(bu)償或特定次諧(xie)(xie)波(bo)(bo)進(jin)行補(bu)償；

(3)具有完(wan)善(shan)的橋臂過(guo)流保(bao)護、直(zhi)流過(guo)壓保(bao)護、裝置(zhi)過(guo)溫(wen)保(bao)護功能(neng)；

(4)模塊化設(she)計，體積小，安裝便(bian)利(li)，方便(bian)擴容；

(5)采用7英(ying)寸大屏幕彩色觸摸(mo)屏以(yi)實現參(can)數(shu)設置和控制，使用方便，易于(yu)操作和維護；

(6)輸出端(duan)加裝濾波(bo)裝置，降(jiang)低高頻紋波(bo)對電力系統(tong)的影響；

(7)多機并聯(lian)，達到較高的電流(liu)輸出等(deng)級；

5.2型(xing)號說明(ming)

5.3尺(chi)寸說明

5.4產品實物展(zhan)示(shi)

ANAPF有源濾波器

6安科(ke)瑞智能電容器產品選型

6.1產品概述

   AZC/AZCL系列智能(neng)電(dian)容器(qi)(qi)是應(ying)(ying)用(yong)于(yu)(yu)0.4kV、50Hz低(di)壓配電(dian)中用(yong)于(yu)(yu)節(jie)省(sheng)能(neng)源(yuan)、降低(di)線損、提(ti)高功率因數和電(dian)能(neng)質量的新一代(dai)無(wu)(wu)功補(bu)(bu)償設(she)備(bei)。它(ta)由智能(neng)測(ce)控單(dan)元(yuan)，晶(jing)閘管復合開(kai)關(guan)電(dian)路，線路保護單(dan)元(yuan)，兩臺(tai)共補(bu)(bu)或(huo)一臺(tai)分補(bu)(bu)低(di)壓電(dian)力(li)電(dian)容器(qi)(qi)構成(cheng)(cheng)。可替代(dai)常規由熔絲、復合開(kai)關(guan)或(huo)機械式(shi)接(jie)觸器(qi)(qi)、熱繼電(dian)器(qi)(qi)、低(di)壓電(dian)力(li)電(dian)容器(qi)(qi)、指示燈(deng)等散件在柜內和柜面(mian)由導線連接(jie)而組成(cheng)(cheng)的自動無(wu)(wu)功補(bu)(bu)償裝置。具有體積更小，功耗更低(di)，維護方便，使(shi)用(yong)壽命長，可靠性高的特(te)點，適應(ying)(ying)現代(dai)電(dian)網對無(wu)(wu)功補(bu)(bu)償的更高要求。

   AZC/AZCL系(xi)列智能電(dian)容(rong)(rong)器(qi)采(cai)用定式LCD液晶顯示器(qi)，可顯示三(san)相(xiang)母(mu)線(xian)電(dian)壓、三(san)相(xiang)母(mu)線(xian)電(dian)流、三(san)相(xiang)功率(lv)(lv)因數(shu)、頻率(lv)(lv)、電(dian)容(rong)(rong)器(qi)路(lu)數(shu)及投(tou)切(qie)狀(zhuang)態、有(you)功功率(lv)(lv)、無功功率(lv)(lv)、諧波電(dian)壓總畸變率(lv)(lv)、電(dian)容(rong)(rong)器(qi)溫(wen)度等。通(tong)過(guo)內部晶閘管復合開關電(dian)路(lu)，自(zi)動(dong)尋(xun)找適宜投(tou)入(ru)（切(qie)除）點(dian)，實現過(guo)零(ling)投(tou)切(qie)，具(ju)有(you)過(guo)壓保護(hu)(hu)、缺相(xiang)保護(hu)(hu)、過(guo)諧保護(hu)(hu)、過(guo)溫(wen)保護(hu)(hu)等保護(hu)(hu)功能。

6.2型號(hao)說明

AZC系列智能(neng)電容器選型(xing)：

AZCL系列智能電(dian)容器選(xuan)型(xing)：

6.3產品(pin)實物展(zhan)示(shi)

AZC系列智能電容模(mo)塊(kuai)AZCL系列智能電容模(mo)塊(kuai)

安科瑞(rui)無功補償裝置(zhi)智能電容方案

作者(zhe)介(jie)紹

簡婷，安科瑞電氣股份有(you)限公司，主要研究方向為有(you)源濾波器。