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1、1 电能质量与谐波1.1 谐波的产生随着电力电子变流装置的应用日益广泛，电能得到了更加充分的利用。但非线性电力装置设备的广泛应用产生了大量畸变的电流谐波，畸变电流在电网中的流动导致了谐波电压；谐波污染越来越多地威胁到电力系统安全、稳定、经济运行，给同一网络的线性负载和其它用户带来了极大影响。谐波已与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。所以了解谐波产生的原理、研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，对抑制谐波、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用。因此对谐波的测量和分析是电力系统分析和控制中的一
2、项重要工作，是继电保护、故障测量等工作开展的重要前提。主要谐波产生源如下表：名 称所属行业变频装置商业、市政、民用、公用事业、工矿企业等UPS、开关电源、逆变电源公用事业、商业、电子、通讯等地铁、轻轨、充电站（桩）交通单（多）晶硅生产设备、中频炉制造业电弧炉、交流弧焊机、感应加热装置机械、能源、化工1.2 谐波的危害1.2.1使电力元件附加损耗加大，易引发火灾。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。1.2.2影响电气设备的正常运行。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
3、电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。1.2.3引起电网谐振。这种谐振可能使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。1.2.4使继电保护误动作，电气测量误差过大。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。1.2.5使工控系统崩溃。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 谐
4、波治理依据的国家标准GB/T14549-1993 电能质量：公用电网谐波GB/T15543-2008 电能质量：三相电压允许不平衡度GB/T12325-2008 电能质量：供电电压允许偏差GB/T12326-2008 电能质量：电压波动和闪变GB/T18481-2001 电能质量：暂时过电压和瞬态过电压GB/T15945-2008 电能质量：电力系统频率允许偏差GB7625.1-1998 低压电气电子产品发出的谐波电流限值GB/T15576-1995 低压无功功率静态补偿装置总技术条件GB/T14549-1993 电能质量：公用电网谐波2 有源电力滤波装置2.1 型号说明 AN APF - /
5、 接线方式：A三相三线方式 B三相四线方式电压等级（V）：380V谐波补偿电流（A）：30A、50A、75A、100A并联型有源电力滤波装置产品名称代号2.2 产品外形尺寸 （单位：mm） 2.3 工作原理ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。原理如下图：2.4 主要技术特点l DSP+FPGA全数字控制方式，具有极快的响应时间；l 先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；l 一机多能，既可补谐波，又可兼补无功；l
6、 模块化设计，便于生产调试；l 便利的并联设计，方便扩容；l 具有完善的桥臂过流、保护功能；l 使用方便，易于操作和维护。2.5 技术参数接线方式三相三线或三相四线接入电压3380V 10%接入频率50Hz 2%动态补偿响应时间全响应时间20ms；开关频率10kHz功能设置只补偿谐波、只补偿无功、既补偿谐波又补偿无功；手动、自动切换。谐波补偿次数2-21次保护类型直流过压IGBT过流装置温度保护过载保护自动限流在设定值，不发生过载冷却方式智能风冷噪音 65db(处于柜内并运作于额定状态)工作环境温度-10+45工作环境湿度85%RH 不凝结安装场合室内安装海拔高度1000m（更高海拔需降容使用
7、）进出线方式下进下出防护等级IP20智能通信接口外加模块远程监控可选外形尺寸(mm)(WDH)30A50A75A100A6005001500600500150060050018008006002200重量(kg)三相四线三相三线30A、50A75A、100A30A、50A75A、100A280360240290说明：1、可以通过实测数据确定补偿电流，或通过电力系统详细信息（单线图、变压器、负荷情况等）计算出补偿电流；2、三线系统需配置2个或3个CT（用于A相和C相），四线系统需要配置3个CT（用于A相、B相和C相）。2.6 滤波方案选择框图安装环境选择安装在已建项目中1. 用电能质量分析仪对电
8、网供电进行实测（统计一个月内电网供电的详细数据）；2. 计算总的谐波电流值；3. 根据实际负载估算满载时的总谐波电流值（在对有源电力滤波装置进行选型时要考虑留有一定的裕量）；根据参考推荐值或用电能质量分析仪测试电网中谐波含量、功率因数、三相平衡度等安装在新建项目中参照行业类型办公楼宇医疗行业通信机房公共设施银行金融生产制造水处理厂推荐THDi15%推荐THDi20%推荐THDi35%推荐THDi25%推荐THDi20%推荐THDi20%推荐THDi25%如果是平衡的三相负载，根据谐波含量的大小选择相应容量的三相三线有源电力滤波装置如果是三相不平衡或单相负载，根据谐波含量的大小选择相应容量的三相
9、四线有源电力滤波器本公司三相三线产品，根据电流等级的不同可分为：30A、50A、75A、100A本公司三相四线产品，根据电流等级的不同可分为： 50A、75A、100A2.7 安装技术要求2.7.1 布置要求ANAPF一般为标准柜式结构，安装时应避免倒置或平放，外形尺寸由所选谐波补偿电流值决定，平面布置形式一般由谐波电流补偿点位置决定。其平面布置要求如下：1）离墙安装：正常情况下建议与低压开关柜并列离墙布置，正面操作，双面维护，背面维护通道不小于800mm。2）靠墙安装：ANAPF也可靠墙布置，正面操作，正面维护。3）电气设计人员在考虑系统接线及平面布置时应注意将ANAPF的补偿接入点尽量靠近
10、补偿对象，并处于采样CT的上游，或在末端预留空间供设计安装，CT采样处下游不能包含容性负荷。平面布置示意如下图：变电所平面布置图4）ANAPF所有正常情况下不带电的金属外壳均应根据设计要求的接地制式（TN-S、TN-C-S、TT等）严格做好相应的保护接零或保护接地。2.7.2 互感器的安装1）互感器的P1端指向电网，P2端指向负载。2）互感器与ANAPF的接线如下图所示： 3）注意互感器的进出线要一致且方向正确。4）安装电缆规格如下表：安装电缆与CT采样线截面积型号安装电缆(mm2)CT采样线(mm2)CT接地线(mm2)机柜接地线(mm2)ANAPF30A162.52.510ANAPF50A
11、252.52.516ANAPF75A352.52.516ANAPF100A502.52.5162.8 主要应用范围及场合1）机场：主控室、计算机房、广播系统、EIB灯光调光系统等。2）医院：ICU（重症监护室）、MRI（磁共振成像）、手术室、医学成像室、放疗科等。3）剧场、体育馆：解决由于谐波造成的EIB调光设备及其它控制设备的损坏。4）学校：精密实验室、机房、网络中心等。5）研究所：精密仪器、机房、高精密设备集中区域等。6）大型商场：解决由于节能灯大量应用造成的谐波问题。7）银行：计算机中心、营业部计算机、安防系统等。8）税务、工商：大型计算机中心等。9）电信机房：移动基站10）工厂：生产线
12、的PLC、计算机控制设备、高精度机床、PCS系统、计量/称重系统等。11）电视台：图像设备、调光设备、计算机等。3 有源电力滤波功能模块介绍3.1 控制器模块APF有源电力滤波装置控制器主要由：DSP（数字信号处理器）、FPGA逻辑器件、AD信号采样电路、DI/DO输入输出控制电路、PWM波形控制电路、RS485通讯电路等组成，主要用来完成电压、电流等信号的采集和处理、指令电流的计算、开关电路的生成、PWM信号的输出、系统对外通讯与系统保护等功能。控制系统是有源滤波器的核心，它决定了有源电力滤波器系统的主要性能和指标。3.1.1 命名规则APFMCXXXXC100企业产品代号：安科瑞控制器 3
13、.1.2 外形尺寸（单位：mm）3.1.3 技术参数辅助电源电 压AC220V（可波动范围10%）报警输出输出方式2路继电器输出（可编程）触点容量AC250V/3A DC30V/3A环 境工作温度-10+50存储温度-20+70通 讯RS485接口，Modbus-RTU协议（两路）保护方式 模拟保护/数字保护3.2 变流器模块APF有源电力滤波装置变流器的核心是储能电容和IGBT模块。变流器的作用主要是将电网的电压经IGBT功率模块整流后为储能电容充电，使母线电压维持在某个稳定的值，在这个过程中变流器主要工作在整流状态，当主电路产生补偿电流时，变流器又工作在逆变状态。考虑到产品是在电网中长时间
14、运行的，因此直流支撑电容采用薄膜电容，功率模块采用德国原装产品，以确保整机质量。变流器的选择根据补偿电流的大小而有所不同。3.2.1 命名规则补偿电流：30A、50A、75A、100A企业产品代号：安科瑞变流器APFCOV - CVTXX3.2.2 外形尺寸（单位：mm）产品型号外形尺寸（长mm宽mm高mm)APFCOV-CVT30325330428APFCOV-CVT50APFCOV-CVT75APFCOV-CVT1003.3 电抗器模块APF电抗器起滤波作用，滤除APF发出的电网不需要的谐波。电抗器可分为单相和三相，电流从15A到200A等多种规格。3.3.1 命名规则APF-RE.(S)DG XX 补偿电流：30A、50A、75A、100A企业产品代号：安科瑞电抗器3.3.2 外形尺寸（单位：mm）类别产品型号重量（Kg）外形尺寸（长mm宽mm高mm)单相APF-RE.DG-30
