《ANAPF有源滤波装置在0.4KV中小型企业配电系统中的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ANAPF有源滤波装置在0.4KV中小型企业配电系统中的应用（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、ANAPF有源 滤波装 置在 0.4KV中小 型企业 配电 系统中 的应用安科 瑞 陈静 燕江苏 安科 瑞电 器制 造有 限公 司 江苏 江阴 2144051引言 随着 电力 电子 技术 的不 断成 熟 ,，节 能灯 、计 算机 、复 印机 等非 线性 设备 被越 来越 广泛 的应 用于 住宅和办 公建 筑中 ，低 压配 电系 统中 谐波 污染 日趋 严重 ，而 供电 企业 和用 户对 电能 质量 的要 求却 越来 越高 ，谐 波问 题已 经引 起了 越来 越多 人的 注意 。有 效的 治理 谐波 ，将 其控 制在 允许 的范 围内 ，成 为电 力工 作者 必须要考 虑的 问题 。 2低压 配
2、电 系统 中主 要的 谐波 污染 源当正 弦波 电压 施加 在非 线性 负载 上， 电流 就变 成了 非正 弦波 ，非 正弦 波电 流在 电网 阻抗 上产 生压 降 ，会使 电压 波形 也变 为非 正弦 波。 对非 正弦 波作 傅立 叶级 数分 解， 其中 频率 与工 频相 同的 分量 称为 基波 ，频率大 于工 频的 分量 称为 谐波 。如 今广 泛使 用的 负载 大部 分是 非线 性的 ，如 整流 器、 变频 器、 电弧 炉、 焊接 设备 、 UPS、电 梯、 空调 、节 能灯 （荧 光灯 ） 、复 印机 等等 ，这 些非 线性 负载 会产 生大 量的 谐波 电流 并注 入到电 网中 ，使
3、 电网 电压 产生 畸变 ，这 种谐 波污 染会 对电 网和 用户 产生 严重 的危 害。 3谐波 对低 压配 电系 统的 危害增加 输电 线损 耗 ， 缩短 输电 线寿 命 ； 增加 变压 器铜 耗和 铁耗 ， 降低 变压 器的 出力 ； 引起 配电 装置 的误动或 拒动 ，导 致停 电事 故； 影响 电动 机效 率和 正常 运行 ，产 生震 动和 噪音 ，缩 短电 动机 寿命 ；引 起谐 波放大或 谐振 问题 ；使 电力 系统 各种 测量 仪表 产生 误差 ；干 扰通 讯系 统， 损坏 敏感 设备 ；导 致中 性线 上出 现大 电流 而引 发系 统故 障。4低压 配电 网的 谐波 治理 措
4、施 低压 配电 网的 谐波 治理 措施 主要 有两 个 ： 一是 主动 措施 ， 即从 谐波 源本 身出 发 ， 使其 不产 生谐 波或 降低其 输出 的谐 波的 含量 ；二 是被 动措 施， 即通 过安 装电 力滤 波器 ，滤 掉谐 波源 产生 的谐 波， 或者 阻碍 电力 系统 的谐 波流 入用 户电 网。 主动 措施 包括 多脉 冲整 流技 术、 脉宽 调制 技术 （ PWM） 、矩 阵变 换器 、四 象限 变流器 等。 采用 主动 措施 可以 有效 限制 谐波 的产 生， 但由 于非 线性 负载 的多 样性 ，通 过主 动措 施完 全消 除谐 波电 流是 不可 能的 。 被动 措施 主
5、要 有 PPF以及 近几 年来 兴起 的 APF。 PPF因其 成本 低 、 结构 简单 和维 护方 便的原 因得 到了 广泛 应用 ，但 其有 些缺 点是 难以 克服 的， 如只 能滤 除特 定频 率的 谐波 、容 易和 系统 发生 并联 谐振 、对于 波动 性负载 滤波效 果不 理想等 。 APF具有 响应速 度快 、滤波 能力强 、安 装灵活 、方便 扩展 的特点， 近几 年来 得到 了越 来越 广泛 的应 用。 5APF（有 源电 力滤 波器 ）的 原理 介绍 及特 点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
6、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：ANAPF不仅 仅具 有滤 除谐 波功 能 ， 还可 以提 供超 前或 滞后 的无 功电 流 ， 用于 改善 电网 的功 率因 数和 实现动 态无 功补 偿。 同时 还具 有补 偿三 相不 平衡 功能 ，减 少中 性线 流过 的电 流。ANAPF应用 瞬时 无功 理论 提取 谐波 分量 可以 在 20 s内响 应负 荷的 变化 ，全 响应 时间 为 20ms，可 以用于负荷 快速波动 的场
7、合。 ANAPF可以补 偿 2 50次谐波 。 ANAPF具有自 动限流功 能，不会 发生过载 。 ANAPF保护 措施齐 全， 保障设 备安全 运行 。 ANAPF自定 义功能 强大 ，可以 设置只 补偿 谐波， 只补偿 无功 ，或两 者同时 补偿。 ANAPF采用 大容量 ，高 清晰的 人机界 面彩 色触摸 屏，能 实时 显示系 统的电 压、 电流、 谐波、 功率因 数等 各项 电气 参数 ，菜 单中 文显 示， 图文 并茂 ，可 实时 显示 装置 运行 参数 和历 史事 件记 录， 显示 界面 能触 摸设 定 ， 操作 简单 快捷 。 ANAPF设计 选型 简单 ， 不需 要进 行详 细
8、的 电网 分析 ， 只需 测量 谐波 电流 大小 。ANAPF安装 简单方 便， 易于扩 展，可 以根 据负载 和配电 系统 实际情 况，以 及预 期的补 偿效果 ，灵 活选择 不同的 安装 方式 补偿 形式 ，使 得投 资少 效果 好。 按照 ANAPF安装 位置 的不 同， 分为 综合 补偿 和就 地补 偿两 种形式 。 ANAPF有三 相三 线和 三相 四线 两大 系列 ，容 量有 50A、 100A、及 150A，能 满足 不同 用户 的需 求。6APF（有 源电 力滤 波器 ）的 主要 技术 指标接线 方式 三相 三线 或三 相四 线接入 电压 3 380V 10%接入 频率 50H
9、z 2%动态 补偿 响应 时间 动态 响应 4ms，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 ）进出 线方 式 下进 下出防护 等级 IP
10、21智能 通信 接口 RS485/MODBUS-RTU远程 监控 可选外形 尺寸 (mm)(W D H) 30A 50A 75A 100A600 500 1500 600 500 1500 600 500 1800 800 600 2200重量 (kg) 三相 四线 三相 三线30A、 50A 75A、 100A 30A、 50A 75A、 100A280 360 240 2907ANAPF有源 滤波 器报 价及 主要 元件 清单型号 ： ANAPF50-400/B参考 价格 ： 7.5万元 /台主要 产品 明细 ：序号 名 称 型 号 数量1 APF电气 柜 600X500X1800 12
11、变流 器 APFCOV-CVT50 13 控制 器 APFMC-C50 14 电抗 器 APF-RE.(S)DG-50 15 有源 电流 互感 器 LT108-S7 36 滤波 器 DL-1TH1 27 断路 器 NSE100N4063 18 接触 器 LC1D65M7C 19 微型 断路 器 NDM1-63C32 110 中间 继电 器 MY4NAC 211 R型变 压器 R320-0.38/0.22 112 谐波 检测 仪 ACR350EGH 113 电线 16mm2 若干14 电线 4mm2 若干8ANAPF在低 压配 电系 统中 的具 体应 用上海 某中 小型 企业 ，变 压器 容量
12、为 150kVA，到 了冬 季当 有大 量的 空调 同时 打开 时， 断路 器就 会跳 闸 ，严重 影响 了公 司的 日常 运营 。经 调查 该公 司有 大量 节能 灯、 变频 空调 、计 算机 、打 印机 和电 梯等 非线 性负 载， 正是 这些 非线 性负 载降 低了 变压 器的 出力 。研 究表 明谐 波电 流会 引起 变压 器外 壳外 层硅 钢片 或某 些紧固件 发热 ，可 能导 致局 部过 热的 发生 ，使 绝缘 介质 老化 加速 ，导 致绝 缘损 坏， 缩减 变压 器使 用寿 命。 谐波 的 存在 会使 视在 功率 增加 ，不 考虑 谐波 的情 况下 ，视 在功 率 S和 有功 功
13、率 P以 及无 功功 率 Q的 关系 为；在 有谐 波的 情况 下， 必须 考虑 谐波 功率 D，其 关系 为 ； 而D和 Q一样 ，都无 法转 化为有 用功率 。由 此可见 ，谐波 对变 压器的 使用效 率产 生重大 的负面 影响 。经实 际勘测 分析 发现 该公 司变 压器 裕量 虽不 大， 但如 果把 谐波 降低 到符 合国 家标 准规 定的 范围 内， 就可 以满 足日 常的 供电 需求 ，没 有必 要扩 容。 对公 司的 用电 负荷 进行 调查 分析 ，发 现照 明回 路负 荷较 大， 并且 因为 照明回路 使用 了大 量的 节能 灯， 使该 回路 谐波 含量 比较 高， 是降 低变
14、 压器 出力 的主 要原 因。 用 FLUKE434对照 明回路 进行 测量得 到电流 波形 如图 1所示 。由图 可知 ，电流 波形与 理想 的正弦 波相去甚 远 ， 畸变 较为 严重 。 电流 波形 的畸 变会 导致 电压 波形 的畸 变进 而影 响到 其他 设备 如计 算机 的正 常运 转 。同时 N相电 流达 37A，电 流不 平衡 问题 也比 较突 出， 存在 较大 的用 电隐 患。分次 谐波含 量数 据如图 2所示 。由图 可知 ， A相、 B相、 C相的 THDi分别 为 19.7%、 27.8%、 26.6%，谐波污 染非 常严 重， 存在 安全 隐患 。图 1：照 明回 路电
15、 流波 形 图 2：照 明回 路分 次谐 波含 量数 据根据 谐波含 量， 选用额 定容量 为 50A的 ANAPF对照 明回路 进行 单独补 偿，治 理后 得到的 电流波 形图 、分次谐波 含量 数据 分别 如图 3、图 4所示 。图 3：治 理后 照明 回路 电流 波形 图 4：治 理后 照明 回路 分次 谐波 含量 数据从图 3、 图 4可以 看出 ， 治理 后电 流波 形接 近于 完美 的正 弦波 ， 电流 的畸 变得 到了 有效 的控 制 ； 中性 线电流 也从 37A降低 到 5A， 消除 了因 中性 线电 流过 大而 引起 的火 灾隐 患 ； 电流 的谐 波含 量也 从 20%左
16、右 降到 了3%左右 ，谐 波含 量大 为降 低， 已符 合 GBT14549-1993电 能质 量 公用 电网 谐波 规 定标 准。ANAPF有效 的降 低了 THDi，同 时抑 制了 三相 不平 衡， 减少 了中 性线 流过 的电 流， 有效 的提 高了 各项电能 指标 ，使 各种 用电 设备 能正 常稳 定运 行， 延长 了设 备的 使用 寿命 ，减 少了 因电 路故 障而 产生 的损 失。通过 本次 的数 据采 集与 分析 ，积 累了 大量 的参 考数 据， 为以 后进 行谐 波治 理打 下了 坚实 的基 础。参考 文献 1王兆 安， 杨君 ，刘 进军 .谐波 抑制 和无 功功 率补 偿 M.北京 ：机 械工 业出 版社 ， 19982中华 人民 共和 国中 国国 家标 准 GB/T14549-1993.电能 质量 公用 电网 谐波 S.北京 ：中 国标 准出 版社 ，1994.3罗安 .电网 谐波 治理 和无 功补 偿技 术及 设备 M.北京 ：中 国电 力
