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1、0 / 23 文档可自由编辑打印 谐波治理方案 变频器负载低压配电系统变频器负载低压配电系统 1系统概述系统概述 .2 2测试与设计依据标准测试与设计依据标准 .3 3配电系统测试配电系统测试 .3 3.1谐波基础知识.4 3.1.1关键词语的基本概念.4 3.1.2谐波的产生和危害.4 3.1.3谐波含量的国标要求.5 3.1.4配电系统测量.5 3.1.5测量仪器.5 3.1.6测量内容.5 3.1.7被测供电系统简介及说明.5 3.2测试数据报告.6 3.2.12#变压器二次侧测试数据图表.6 3.2.23#变压器二次侧测试数据图表.6 3.2.34#变压器二次侧测试数据图表.7 4 4
2、、谐波治理方案分析设计、谐波治理方案分析设计.12 4.1 谐波治理方案设计.15 4.2 安装方案.15 4.3 APF 供货清单.16 5有源电力滤波器介绍有源电力滤波器介绍 .17 5.1 有源电力滤波器的基本原理.17 5.2电气设计.18 5.3控制系统.18 5.4简单易操作的人机交互系统.19 5.5外形尺寸及产品图片预览.19 6治理效果评估及系统可靠性评估治理效果评估及系统可靠性评估 .20 6.1治理效果评估.20 6.1.1先进的技术保证.20 6.1.2治理效果.20 6.2系统可靠性评估.20 6.2.1完备的系统检测及软硬件保护单元.20 6.2.2可靠的硬件系统设
3、计.21 6.2.3成功的工业现场应用案例.21 7APF 技术指标技术指标.21 8出厂试验出厂试验 .21 9质量责任承诺质量责任承诺 .22 9.1质量保证.22 9.2售后服务.22 1 / 23 文档可自由编辑打印 系统概述 河北某塑编制品有限公司始建于 1998 年，是一家专业生产塑料编制袋的企业，公司位于邢台 市隆尧县工业园区，拥有国内最先进的真空拉丝机、涂膜机、圆织机等 150 多台套，可年产成 品袋 2 亿条，产品主要远销河北、山东、天津、北京等地，深受用户好评。 该公司配电系统目前使用一台容量 800KVA 的变压器分为 10 路出线，给所属几个生产车 间负载供电，负载中包
4、含 90 多台产生谐波的变频电机分布在五条出线支路上，在低压母线上 还配有两面电容补偿柜，投产运行半年多来，谐波干扰问题日益严重，不仅电容柜开关被炸坏， 而且目前还烧毁了两台 55KW 变频器，故障情况图示如下： 电容补偿柜发生谐振开关放炮炸毁 三台 55KW 变频器损毁了两台 需要对该配电系统进行谐波治理，以期消除谐波引发的生产运行设备故障，并降低谐波电 流消耗的电能浪费。 受某塑编制品有限公司的邀约，领步（北京）电能质量设备有限公司派技术工程师前去进 行电能质量测试并受委托依据测试概括设计谐波治理方案，方案中所规定的电源规格及配置构 成、技术参数、接口等指标，可作为设备设计、制造、验收、交
5、货和质量保证的依据。 1 测试与设计依据标准测试与设计依据标准 设计标准如下： GB/T 2900.1-2008电工术语 基本术语 GB/T 2900.17-1994电工术语电气继电器(IEC 6005(IEV446)-1977,EQV） GB/T 2900.32-1994电工术语 电力半导体器件 GB/T 2900.33-2004电工术语 电力电子技术（IEC 60050-551：1998，IDT） GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差 GB/T 12326-2008电能质量 电压波动和闪变 GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波 GB/T 15543-2008电能质量
6、 三相电压不平衡 2 / 23 文档可自由编辑打印 GB/T 15576-2008低压成套无功功率补偿装置 GB/T 15945-2008电能质量 电力系统频率偏差 GB/T 18481电能质量 暂时过电压和瞬态过电压 GB/T 3797-2005电气控制设备 GB 4208-2008外壳防护等级（IP 代码） （IEC60529-2001,IDT） GB/T 7261-2008继电保护和安全自动装置基本试验方法 GB 16836-2003量度继电器和保护装置安全设计的一般要求 DL/T 478-2001静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 JB/T 5777.2-2002电力系统二次电路用
7、控制及继电保护屏（柜、台）通用技术条件 JB/T 7828-1995继电器及其装置包装贮运技术条件 JB/T 9568-2000电力系统继电器、保护及自动装置通用技术条件 DL/T 620-1997交流电气装置的过电压保护和绝缘配合 DL/T 672-1999变电所电压无功调节控制装置订货技术条件 GB 7251.1-2005低压成套开关设备和控制设备 第 1 部分：型式试验和部分型式试验 GB 311.1-1997 高压输配电设备的绝缘配合 注：所有标准规范执行最新版本注：所有标准规范执行最新版本 2 配电系统测试配电系统测试 2.1谐波基础知识谐波基础知识 2.1.1谐波含量的国标要求谐波
8、含量的国标要求 国标 GB/T 14549-93 规定的谐波电流和谐波电压畸变率要求如下： 表 1 注入 PCC 点各次谐波电流国标限值 标准 基准短路 电压谐波次数及谐波电流允许值,A KV 容 量 MVA2345678910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 2425 0.41078 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 9.7 18 8.6 16 7.8 8.9 7.1 14 6.512 3 / 23 文档可自由编辑打印 当电网公共连接点的最小短路容量不同于表 1 基准短路容量时，按下式修正表 1 中的谐
9、 波电流允许值： 式中 SK1公共连接点的最小短路容量，MVA； SK2基准短路容量，MVA； Ihp表 2 中的第 h 次谐波电流允许值，A； Ih短路容量为 Sk1 时的第 h 次谐波电流允许值。 表 2 PCC 点谐波电压畸变率国标要求 各次谐波电压含有率电网标称电压 Kv 电压总谐波畸变率 奇 次偶 次 0.45.04.02.0 2.1.2配电系统测量配电系统测量 在河北某塑编制品有限公司相关部门的大力支持下，我方工程师于 2014 年 5 月 10 日应邀 对该公司变压器低压 400V 母线和负载有变频器的 5 条出线支路进行了电能质量测试，量测情况 如下： 2.1.3测量仪器测量仪
10、器 美国 FLUKE 公司的 Fluke 435 电能质量分析仪。此设备用于监测电能质量，可以在线连 续长时间测量电压、电流的谐波，三相不平衡，闪变，暂态过程，波形变动，频率变化等。 设备技术参数： 电压精确度: 0.1% 电流精确度: 0.5% 采样频率:1kHz64kHz 脉冲采样频率:100kHz10MHz 符合 EN610529 标准 2.1.4测量内容测量内容 此次测量使用 Fluke 435 电能质量测试仪进行不间断连续 测量，获得连续的电流、电压、谐波情况及瞬时的波形、功 率、谐波等详细数据。 2.1.5被测供电系统简介及说明被测供电系统简介及说明 4 / 23 文档可自由编辑打
11、印 1）系统简图 分别对配电间 3 台变压器二次侧进行了电压谐波、电流谐波、功率因数等测试。测试点如 系统简图中所示。系统简图如下： 图 1 现场供电系统示意图 2.2测试数据测试数据报告报告 2.2.1变压器二次侧变压器二次侧 400V 母线测试数据图表母线测试数据图表 5 / 23 文档可自由编辑打印 测试数据图表解读分析：测试数据图表解读分析：从上述图表可知，变压器低压 400V 母线在无功补偿柜损坏未投入情况 下，系统内谐波电压总畸变率达到 4.8%，非常接近国标谐波电压总畸变率 5%的安全限值，而系 统内的谐波电流总畸变率达到 29.1%，最大值达到 275.8A，远大于国家谐波标准
12、的安全限值要 求，功率因数达到 0.94 以上，满足0.9 的考核要求。 2.2.2变压器低压侧变压器低压侧 1#变频器负载出线支路测试数据图表变频器负载出线支路测试数据图表 6 / 23 文档可自由编辑打印 测试数据图表解读分析：测试数据图表解读分析：从上述图表数据分析可以得知，负载有 55KW 和 15KW 变频器设备的 1# 出线支路的谐波电压总畸变率达到 5.7%，超出国标谐波电压总畸变率 5%的安全限值，而系统内 的谐波电流总畸变率达到 18.4%，最高值达到 34.4A，远大于国家谐波标准的安全限值要求，功 率因数达到 0.97 以上，满足0.9 的考核要求。 2.2.3变压器低压
13、侧变压器低压侧 2#变频器负载出线支路测试数据图表变频器负载出线支路测试数据图表 7 / 23 文档可自由编辑打印 测试数据图表解读分析：测试数据图表解读分析：从上述图表数据分析可以得知，负载有 55KW 和 15KW 变频器设备的 2# 出线支路的谐波电压总畸变率达到 5.0%，达到国标谐波电压总畸变率 5%的安全限值，而系统内 的谐波电流总畸变率达到 27%，最高值达到 64.2A，远大于国家谐波标准的安全限值要求，功率 因数达到 0.96 以上，满足0.9 的考核要求。 2.2.4变压器低压侧变压器低压侧 3#变频器负载出线支路测试数据图表变频器负载出线支路测试数据图表 8 / 23 文
14、档可自由编辑打印 测试数据图表解读分析：测试数据图表解读分析：从上述图表数据分析可以得知，负载有 55KW 和 15KW 变频器设备的 3# 出线支路的谐波电压总畸变率达到 5.0%，达到国标谐波电压总畸变率 5%的安全限值，而系统内 的谐波电流总畸变率达到 12.3%，最高值达到 26.3A，远大于国家谐波标准的安全限值要求，功 率因数达到 0.98 以上，满足0.9 的考核要求。 2.2.5变压器低压侧变压器低压侧 4#变频器负载出线支路测试数据图表变频器负载出线支路测试数据图表 9 / 23 文档可自由编辑打印 测试数据图表解读分析：测试数据图表解读分析：从上述图表数据分析可以得知，负载
15、有 38 台 2.2KW 变频器设备的 4# 出线支路的谐波电压总畸变率达到 4.9%，接近国标谐波电压总畸变率 5%的安全限值，而系统内 的谐波电流总畸变率达到 44.1%，最高值达到 52.2A，远大于国家谐波标准的安全限值要求，功 率因数达到 0.92 以上，满足0.9 的考核要求。 2.2.6变压器低压侧变压器低压侧 5#变频器负载出线支路测试数据图表变频器负载出线支路测试数据图表 10 / 23 文档可自由编辑打印 测试数据图表解读分析：测试数据图表解读分析：从上述图表数据分析可以得知，负载有 52 台 1.5KW 变频器设备的 5# 出线支路的谐波电压总畸变率达到 5.0%，达到国
16、标谐波电压总畸变率 5%的安全限值，而系统内 的谐波电流总畸变率达到 46%，最高值达到 67.1A，远大于国家谐波标准的安全限值要求，功率 因数达到 0.9 以上，满足0.9 的考核要求。 4、谐波治理方案分析、谐波治理方案分析设计设计 4.14.1 谐波治理方式比较分析：谐波治理方式比较分析： 目前对用户配电系统中的谐波治理主要有无源滤波和有源滤波两类方式，由于无源滤波装 置是由滤波电抗器和滤波电容器组成的 LC 滤波回路，谐波流入 LC 回路易于电网发生谐振，因 此无源滤波装置设计需要综合考虑功率因数、谐波含量、特征谐波、电网阻抗等，同时结合工 程实际，选择电抗器和电容器参数，最后需要通过仿真验证谐波滤波效果，因此无源滤波装置 的设计是一个较为复杂的系统工程，特别是给各设计单位提出了较大的困难，由于其均为非标 设备和非标安装，同一项目各家设计方案不同，从而导致投入和滤波效果产生比较大的差异。 而随着目前电网中谐波源的多样化、分散化、复杂化，如节能灯、气体灯具、变频空调， 在一般工业领域使用的变频器、软启动以及各类节电装置的应用，虽然单个容量相比较小，但 由于存在同时使用概率大而产
