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1、 SPA3 系列 电力有源电力滤波器 SPA3 系列 电力有源电力滤波器 用户手册 北京国电普联电气有限公司 目 录 1 安全指示.5 2 注意事项.5 2.1 接收和检查设备5 2.2 运输6 2.3 标志6 2.4 储存6 2.5 长时间储存6 3. APF 的原理和特性.7 3.1 谐波的危害7 3.2 有源电力滤波器的基本原理8 3.3 APF 的系统构成.9 3.4 APF 的特性.11 3.4.2 补偿无功.11 3.4.3 补偿效果.12 3.5 APF 的性能15 3.5.1 电气性能：.15 3.5.2 保护功能.15 4. APF 的组成和功能16 4.1 APF 的组成和
2、功能16 4.1.1 主电路.16 4.1.2 继电回路.17 4.1.3 驱动电路.17 4.1.4 控制系统.17 4.1.5 液晶显示（见 7.4 液晶操作）18 4.2 元器件构成19 5.1 正常使用的环境条件22 5.1.1 环境空气.22 5.1.2 环境温度.22 5.1.3 空气相对湿度.22 5.1.4 海拔高度.22 5.2 安装注意事项22 5.2.1 APF 安装.22 5.2.2 互感器的安装.22 6.电气安装 .23 6.1 正常使用的电气条件23 6.1.1 频率.23 6.1.2 电压波动.23 6.1.3 电压不对称度.23 6.1.4 交流电压波形.23
3、 6.2 接线23 7 操作说明.25 7.1 按钮操作25 APF 电力有源滤波器 用户手册 4 7.2 指示灯25 7.3 操作时序25 7.4 液晶操作26 7.5 液晶的设置28 8 通电试运行.29 8.1 安装检查29 8.2 相序检查29 8.3 互感器检查30 8.4 启动滤波器30 8.5 稳压试验30 8.7 带载试验31 8.8 关闭滤波器31 9 故障处理.31 10 维护.32 10.1 日常维护程序32 10.2 定期维护程序33 10 售后服务 33 11 联系我们 34 APF 电力有源滤波器 用户手册 5 1 安全指示安全指示 ? 本指示对于正在工作的滤波器非
4、常重要，忽略这些指示可能对您造成身体损害甚至导致死亡。 ? 所有的电气安装和日常维护必须在断电的情况下进行操作！ ? 不要尝试在运行中的滤波器上进行维护！ ? 电击可能致命，不要接触带电的部件！ ? 电弧火花可能伤害眼睛，灼伤皮肤，损坏设备以及引燃易爆物体； ? 防止工具造成短路！ ? 不恰当的使用会损伤此滤波器及相接的设备。 ? 切断主回路后，等待至少一分钟，确保直流侧电压降至0V 后进行维护。直流侧电压可能超过 1000V。 ? 操作电流互感器时，保证互感器的次级是短接的。不能让任何电流互感器的次级开路。 ? 在安装操作和维护设备前确保阅读、理解和遵守本操作/手册上所有说明，不要等到滤波器
5、出现 了问题或需要帮助时才使用该手册。保留此手册以备后用，让每个操作人员都可以阅读到手册。 ? 裸露的导体或输出电路接头以及没有接地的带电设备都可能导致人员触电。让合格的电气工程 师来确认此滤波器已充分接地，并要知道哪些线头和元件是带电的。 ? 不要接触滤波器上带电部分。使用合适的安全服装、安全操作过程以及测试工具。 ? 在潮湿情况下，人体电阻会下降，此时可能有危险的大电流通过人体。不要在潮湿地方检修滤 波器。当在潮湿或汗水的条件下工作无法避免时，可以站在一块干燥的橡皮垫或干木板上，并 使用绝缘手套，保持衣服干燥，不要单独工作。 2 注意事项注意事项 2.1 接收和检查设备接收和检查设备 滤波
6、器在出厂前已经经过全面测试和检查，并根据安全运输的要求进行过运输准备，但在长途运输 过程中，滤波器设备上固定零件仍有可能由于振动颠簸等原因而松动，因此收到该设备后，请进行 APF 电力有源滤波器 用户手册 6 如下检查： a） 用视觉检查运输的包装箱有无损坏。如果发现任何损坏，则要求运输代理检查运输情况并在运 输接收单上记录损坏情况； b） 如果包装箱上没有明显损坏，按下列步骤打开包装； c） 拆卸包装箱时，应尽量小心。如果使用杠、锤等工具来拆除包装箱时，要小心以免损坏设备； d） 视觉检查设备上无外部损坏，如面板擦伤、掉漆、凹陷等。检查有无松动元气件和连线。如运 输有损伤应要求索赔，在索赔过
7、程中需要协助，请联系我们。 2.2 运输运输 每套滤波器均是通过木箱包装后运输的，这样能够保证滤波器在运输过程中不被损坏。 滤波器运输过程中不能倒置或平放滤波器运输过程中不能倒置或平放。 2.3 标志标志 每台滤波器都有一个用来鉴定身份的铭牌，铭牌上标有该滤波器的产品型号、出厂编号、容量、重 量、补偿能力、外形尺寸和生产日期； 这些信息在滤波器的使用期限内均能保持清晰和完整。 2.4 储存储存 滤波器的包装可以在室内存放6 个月（自发货之日起），如果需要存放更长时间的话，订货时可以 向我们提出，以制作可以存放时间更长的包装。 如果滤波器不是立即安装使用，滤波器应该放置于干燥、通风和无腐蚀性物质
8、的仓库内，仓库内应 无强烈的机械振动、冲击和磁场作用。 存储极限温度最低-40，最高55。 空气相对湿度最低15%，最高90%（20以下时）。 2.5 长时间储存长时间储存 如果您的滤波器的存储时间超过一年，那么电解电容应该重新充电一次。如果没有重新充电，电解 电容可能发生损坏使滤波器不能正常工作。充电方法在本手册10.2章的充电（设备的日常维护）中 APF 电力有源滤波器 用户手册 7 有详细介绍。 3. APF 的原理和特性 的原理和特性 3.1 谐波的危害谐波的危害 随着电力电子装置的广泛应用，大量的谐波被注入电网，致使整个电网的电能质量日益恶化。主要 表现见下表： 受影响的设备、系统
9、影响的内容 同步电动机 主要是引起转子表面的局部过热，也能引起定子零件过热，常需要降低输出 功率；还可能引起振动等。 感应电动机 一般主要是引起定子绕组过热，对绕线式转子是转子过热，危及绝缘；还引 起机械振动、局部过电压等 变压器 引起绕组、外层硅钢片、外壳金属紧固零件的局部发热，降低输出功率；还 引起噪声和振动 电容器 与电力系统产生并联或串联谐振，同时放大谐波，增加介质的局部放电和热 老化；还引起机械振动 电缆 增加浸渍绝缘局部放电和温升，增大线损，缩短寿命 消弧线圈 延迟或阻碍消弧作用 断路器 降低遮断能力，延缓甚至阻碍熄弧，有时损坏断路器 避雷器 涌流延长其放电时间，能导致损坏 换流装
10、置 使燃弧间隔不匀，个别不能运行 电压互感器 可能引发参数谐频谐振而损坏 电视机 图象变坏、翻滚 收音机 引起杂音 计算机、遥控、数据 传送等 引起数据丢失、误显示、误动、误传、元件损坏等 电力系统 增大线损，降低安全 APF 电力有源滤波器 用户手册 8 电能表 增加误差，其净影响是增大供电线损率 其他常规表计 增加误差，造成基波值大于实际的错觉 继电保护 引起误启动、误动跳闸、拒动、损坏，常引起事故或扩大事故影响 自动装置 导致误判断、误动、误控制 通信系统 主要是使通信系统受干扰 电网中的谐波问题已经引起人们的广泛关注，为了避免谐波的危害，保证较高的供电质量，各个国 家、地区和国际组织在
11、这方面制定了诸多的标准。如国际上广泛接受IEEE Std.519和IEC 61000-3-2 标准。前者是从供电方的角度来对公共连接点的电压和电流的波形畸变进行限制，而后者是从用电 方的角度对负载产生的谐波进行限制。我国也在1990 年至1995 年分别颁布了电能质量、谐波方面 的国家标准电能质量 公用电网谐波（GB/T 14549-93）、电能质量 电压波动和闪变（GB 12326-2000）、电能质量 三相电压允许不平衡度（GB/T15543-1995）、电能质量 电力系 统频率允许偏差(GB/T 15945-1995)和电能质量 供电电压允许偏差(GB 12325-90)。这些标 准已经
12、在我国实施。 3.2 有源电力滤波器的基本原理有源电力滤波器的基本原理 有源电力滤波器是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变 化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺 点。有源电力滤波器的基本原理如下图3.1所示：检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路 计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载 电流中要补偿的谐波及无功等电流抵消，最终得到期望的电源电流。 APF 电力有源滤波器 用户手册 9 图3.1 有源电力滤波器基本原理 3.3 APF 的系统构成的系统构成
13、 下图3.2为 APF的系统框图。图中，eS表示交流电源，负载为谐波源，它产生谐波并消耗无功。有 源电力滤波器系统由两大部分组成，即指令电流运算电路和补偿电流发生电路。其中指令电流运算 电路的核心是检测出补偿对象电流中的谐波和无功等电流分量。补偿电流发生电路的作用是根据指 令电流运算电路得出的补偿电流的指令信号，产生实际的补偿电流，它由电流跟踪控制电路、驱动 电路和主电路三个部分构成。主电路目前均采用PWM变流器。 APF 电力有源滤波器 用户手册 10 图3.2 APF系统框图 下图3.3为 APF的系统原理图。 图中e a 、 e b 、 e c 为交流电源， 谐波电流源为非线性负载， L
14、 sa 、 L sb 、L sc 分别代表三相的电网阻抗。而有源电力滤波器主要由以下几部分组成，指令运算电路， 电流跟踪控制电路，驱动电路以及主电路。其中指令运算电路的主要任务是按照要求检测出负载电 流中的谐波、无功以及负序分量。电流跟踪控制电路，驱动电路以及主电路合在一起可以称为补偿 电流发生电路，它的主要作用是根据指令运算电路得出的补偿指令，产生实际的补偿电流。主电路 主要由IGBT 构成的电压型PWM变流器，以及与其相连的电感和直流侧电容组成。 图3.3 APF 系统原理图 APF 电力有源滤波器 用户手册 11 3.4 APF 的特性的特性 APF 不仅可滤除谐波电流，还可补偿系统无功
15、。 3.4.1 滤除谐波有源电力滤波器补偿负载谐波电流成分的等效电路图如下图所示。图3.4中下标f 和h 分别表示基波成分与谐波成分。 图3.4 补偿谐波电流时的等效原理图 从图中可以得到，电网侧的谐波电流可以写为： 若电源电压没有畸变，即esh =0，只要控制有源电力滤波器的输出电流ich，使其满足ich = iLh，即可 使电网侧的谐波电流ish = 0。 控制有源电力滤波器的输出电流为负载电流中指定次谐波分量， 即ich= iLhn（n为谐波次数），此时可使电网侧的指定次谐波电流ishn =0（n为谐波次数）。 3.4.2 补偿无功 补偿无功 有源电力滤波器补偿负载无功电流时的等效电路图如下图所示。图中下标p和q分别表示有功分量与 无功分量 图3.5 补偿无功时的等效原理图 从图中可以得到，电网侧的无功电流可以表示为： APF 电力有源滤波器 用户手册 12 只要控制有源电力滤波器的输出电流使其满足icq = iLq ，即可使电网侧的无功电流isq =0 。 3.4.3 补偿效果 补偿效果 下面这
