安(ān)科(kē)瑞(ruì) 劉邁(mài)

　　1，安(ān)科(kē)瑞APF有(yǒu)源濾波櫃(guì)動態(tài)無(wú)功補(bǔ)償(cháng) 諧波補償概述

　　1.1 諧波的產生(shēng)

　　電力係統中理想的(dí)電壓(yā)，電(diàn)流(liú)波(bō)形(xíng)都(dū)是頻率為(wéi)50Hz的正弦波，但是(shì)非綫性(xìng)電力(lì)設備(bèi) （大(dà)功率可控矽(guī)，變(biàn)頻(pín)器，UPS，開關電(diàn)源，中頻(pín)爐(lú)等）的(dí)廣泛應(yīng)用(yòng)產(chǎn)生(shēng)了大量畸變(biàn)的諧波電(diàn)流(liú)，諧(xié)波電流耦(ǒu)合(hé)在綫(xiàn)路(lù)上產生(shēng)諧波電壓。對非(fēi)正弦的畸變(biàn)電(diàn)流(liú)作傅(fù)立葉級數分(fēn)解，其(qí)中頻(pín)率(shuài)與工頻相(xiāng)同(tóng)的分量為基波，頻率是(shì)基波頻(pín)率整(zhěng)數倍的分量為(wéi)諧波(bō)。諧波是電(diàn)能(néng)質量的(dí)重要(yào)指標(biāo)。

　　1.2 諧波(bō)的危害

　　● 諧波使(shǐ)公(gōng)用電網中(zhōng)的(dí)元件(jiàn)產生附加的(dí)損(sǔn)耗(hào)，降低(dī)了發電(diàn)，輸電及用電設備的(dí)效(xiào)率(shuài)。大(dà)量三(sān)次諧(xié)波(bō)流(liú)過中綫會使(shǐ)綫(xiàn)路過熱，甚至(zhì)引起火災。

　　● 諧波(bō)會(huì)影響(xiǎng)電(diàn)氣(qì)設備的正常(cháng)工(gōng)作，使電(diàn)機(jī)產生機械振動和噪聲(shēng)等
；使(shǐ)變(biàn)壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱
；使電容器(qì)，電(diàn)纜等設備過(guò)熱，絕(jué)緣(yuán)老化，壽命縮短，以致(zhì)損(sǔn)壞(huài)。

　　● 引(yǐn)起電網諧振(zhèn)，使(shǐ)得諧波(bō)電流放大(dà)幾(jī)倍(bèi)甚(shèn)至數十倍，會(huì)對(duì)係(xì)統，特(tè)別(bié)是(shì)對(duì)電(diàn)容器和與之串聯的(dí)電抗器(qì)形成(chéng)很大的(dí)威(wēi)脅，經常使電(diàn)容(róng)器和(hé)電抗器燒(shāo)毀。

　　● 諧(xié)波(bō)會導致(zhì)繼(jì)電保(bǎo)護，特別是微(wēi)機(jī)綜合保護(hù)器與(yǔ)自(zì)動(dòng)裝置(zhì)誤(wù)動(dòng)作，造成(chéng)不(bù)必要(yào)的供(gōng)電(diàn)中(zhōng)斷(duàn)和(hé)生產損失(shī)。諧波還會使電氣測量(liáng)儀表計量(liáng)不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計量誤(wù)差(chà)，給用電(diàn)管理(lǐ)部(bù)門或電力(lì)用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失(shī)。

　　● 臨(lín)近(jìn)的(dí)諧波(bō)源或較高次諧(xié)波會對通信及(jí)信(xìn)息處(chǔ)理設(shè)備產生(shēng)幹(gān)擾，輕則(zé)產(chǎn)生(shēng)噪聲，降(jiàng)低通信(xìn)質(zhì)量，計算機無法正(zhèng)常(cháng)工作，重則導(dǎo)致信(xìn)息丟(diū)失(shī)，使(shǐ)工控係統崩潰。

　　1.3 有(yǒu)源(yuán)電力濾(lǜ)波(bō)器產(chǎn)品效益(yì)

　　● 使(shǐ)諧波指標滿(mǎn)足(zú)國家標準，避(bì)免供電(diàn)部(bù)門(mén)罰(fá)款(kuǎn)或中斷供電
；

　　● 降低變壓(yā)器損耗
；

　　● 減少諧波汙(wū)染，降(jiàng)低(dī)諧(xié)波對(duì)自(zì)動控(kòng)製(zhì)裝置，電能(néng)計(jì)量裝(zhuāng)置(zhì)，繼電保(bǎo)護(hù)裝(zhuāng)置的幹擾(rǎo)，保(bǎo)證(zhèng)供(gōng)配電(diàn)係(xì)統(tǒng)安全穩定運行
；

　　● 避(bì)免(miǎn)諧(xié)波(bō)過電壓和(hé)諧波過電(diàn)流對(duì)電氣設備(bèi)的(dí)危(wēi)害，延(yán)長(cháng)設備使用(yòng)壽命
；

　　● 節(jié)能降(jiàng)耗(hào)，提(tí)高(gāo)功(gōng)率(shuài)因數，節約電費，避免(miǎn)罰(fá)款(kuǎn)。

　　1.4 執行標準

　　GB/T14549-1993 《電能(néng)質(zhì)量：公用電網諧波》

　　GB/T15543-2008 《電能(néng)質(zhì)量：三相(xiāng)電(diàn)壓不(bù)平衡(héng)度》

　　GB/T12325-2008 《電(diàn)能(néng)質量：供(gōng)電(diàn)電壓(yā)偏(piān)差》

　　GB/T12326-2008 《電能質量：電壓(yā)波動(dòng)和(hé)閃(shǎn)變(biàn)》

　　GB/T18481-2001 《電能(néng)質(zhì)量：暫時過電(diàn)壓(yā)和瞬態過電壓》

　　GB/T15945-2008 《電(diàn)能(néng)質量：電力係統頻率(shuài)偏差》

　　GB17625.1-2012 《電磁兼(jiān)容 限(xiàn)值 諧波(bō)電(diàn)流(liú)發射限值(zhí)》

　　GB/T15576-2008 《低壓成套(tào)無功功率補償裝(zhuāng)置》

　　2，安科瑞APF有源(yuán)濾(lǜ)波(bō)櫃動(dòng)態無(wú)功(gōng)補償(cháng) 諧波(bō)補償(cháng)產品介(jiè)紹(shào)

　　2.1 工(gōng)作(zuò)原理

　　安科瑞(ruì)有源電力(lì)濾(lǜ)波(bō)器立櫃(guì)式100A並聯在含(hán)諧波負載(zǎi)的低(dī)壓配電係統中，能夠對動(dòng)態變(biàn)化(huà)的(dí)諧波電(diàn)流進(jìn)行快(kuài)速實時(shí)的(dí)跟(gēn)蹤和補償。其原理(lǐ)為(wéi)：ANAPF係(xì)列有源(yuán)電力濾(lǜ)波(bō)器通(tōng)過(guò)CT采集係統諧波電(diàn)流，經控製器快(kuài)速計算並(bìng)提(tí)取(qǔ)各(gè)次諧(xié)波電流的含量(liáng)，產生(shēng)諧波(bō)電(diàn)流(liú)指令，通(tōng)過(guò)功率(shuài)執行(háng)器件產(chǎn)生(shēng)與(yǔ)諧(xié)波電流幅(fú)值相(xiāng)等(děng)方向相反的補(bǔ)償(cháng)電(diàn)流(liú)，並注(zhù)入電力(lì)係(xì)統(tǒng)中(zhōng)，從而抵(dǐ)消非綫性負(fù)載(zǎi)所產生的(dí)諧(xié)波電(diàn)流。安(ān)科瑞(ruì)有(yǒu)源(yuán)電力濾波器(qì)立櫃式(shì)100A

圖(tú)2-1 ANAPF有源電力濾波(bō)器原理圖

　　2.2 產品特點

　　● DSP+FPGA全(quán)數字控製(zhì)方(fāng)式，具(jù)有快(kuài)的響(xiǎng)應時間，*的主電路拓撲(pū)和(hé)控製(zhì)算(suàn)法，精(jīng)度(dù)更高，運行更(gēng)穩定
；

　　● 一(yī)機多能，既可(kě)補諧(xié)波，又(yòu)可兼(jiān)補無功，可對(duì)2～31次(cì)諧波(bō)進行全(quán)補(bǔ)償(cháng)或(huò)特定(dìng)次(cì)諧波(bō)進(jìn)行補償(cháng)
；

　　● 具(jù)有*的(dí)橋臂過流(liú)保(bǎo)護，直(zhí)流過壓(yā)保(bǎo)護，裝(zhuāng)置過溫保護功(gōng)能(néng)
；

　　● 模塊化設計，體(tǐ)積小(xiǎo)，安裝(zhuāng)便利，方(fāng)便擴容
；

　　● 采用(yòng)7英(yīng)寸大屏幕彩(cǎi)色(sè)觸(chù)摸(mō)屏以實現參(cān)數設置(zhì)和(hé)控(kòng)製(zhì)，使(shǐ)用方便，易(yì)於操作和維(wéi)護(hù)
；

　　● 輸出端(duān)加(jiā)裝濾波(bō)裝置，降低(dī)高頻紋波(bō)對電力係統的影響(xiǎng)
；

　　● 多機並聯，達到較高(gāo)的電流輸出(chū)等級(jí)
；

　　● 擁(yōng)有(yǒu)自(zì)主(zhǔ)技(jì)術(shù)。

　　2.3 主(zhǔ)要(yào)技(jì)術參(cān)數(shù)

表(biǎo)2-1 ANAPF有源電(diàn)力濾波(bō)器技術參(cān)數(shù)

2.4 產(chǎn)品(pǐn)型號及說(shuō)明

3，產(chǎn)品應用

　　3.1 容量(liáng)計算(suàn)方(fāng)法

　　諧波是由非(fēi)綫性設(shè)備產生(shēng)的(dí)，而每種設備的實際(jì)工作狀(zhuàng)態都(dū)不同(tóng)。因此實際諧波(bō)電流(liú)需(xū)采(cǎi)用(yòng)專(zhuān)門設(shè)備進行測量，考慮(lǜ)到(dào)設備的(dí)技術及經(jīng)濟性(xìng)，設計(jì)諧(xié)波治理(lǐ)裝置的(dí)額定諧(xié)波(bō)補(bǔ)償電流應略大於係(xì)統(tǒng)諧波(bō)電(diàn)流。由於諧(xié)波電流本身的測量與計(jì)算比較復雜(zá)，況且在(zài)設計時(shí)往往很難采(cǎi)集到足夠(gòu)的(dí)電(diàn)氣(qì)設備使用中(zhōng)的諧(xié)波(bō)數(shù)據，可(kě)以(yǐ)根據(jù)下列公式估算諧(xié)波(bō)電流(liú)進行選型(xíng)。

　　3.1.1 根(gēn)據(jù)負(fù)載額(é)定電流(liú)和行業(yè)類(lèi)型選(xuǎn)型

3.1.2 根(gēn)據變(biàn)壓(yā)器(qì)容(róng)量和行業類(lèi)型選(xuǎn)型(xíng)

3.1.3 根據(jù)快速選型表查(chá)表(biǎo)選型

　　查(chá)表步驟：

　　步(bù)驟1：確定(dìng)變(biàn)壓(yā)器容(róng)量(liáng)和(hé)變(biàn)壓(yā)器負載率（一(yī)般在0.6~0.8）
；

　　步驟2：根(gēn)據變(biàn)壓器負(fù)載率確定表(biǎo)2，表3或(huò)表4
；

　　步(bù)驟3：確定電流總諧波畸(jī)變(biàn)率（THDi）（表1中THDi值為(wéi)參考(kǎo)值(zhí)，僅在(zài)估(gū)算(suàn)諧(xié)波(bō)電(diàn)流時(shí)使(shǐ)用(yòng)）
；

　　步(bù)驟4：根據變壓器(qì)容量(liáng)及(jí)THDi參考(kǎo)值(zhí)確(què)定相應的諧波(bō)電流值
；

　　步驟(zhòu)5：考(kǎo)慮(lǜ)到一(yī)定(dìng)的(dí)裕量(liáng)，選(xuǎn)擇相應容(róng)量的(dí)ANAPF有源電力濾波器。

　　注(zhù)：表(biǎo)1～表(biǎo)4參見附(fù)錄1。

　　3.2 選型(xíng)示例(lì)

　　上海某(mǒu)工廠(chǎng)辦公大(dà)樓變壓(yā)器容量(liáng)為(wéi)250KVA，變壓器負載(zǎi)率(shuài)為(wéi)0.8，主(zhǔ)要負(fù)載(zǎi)為(wéi)節能(néng)燈，變(biàn)頻空調和電梯等，屬(shǔ)於辦公樓(lóu)宇。

　　變壓器(qì)容量為(wéi)250KVA
；

　　變(biàn)壓器負載(zǎi)率為0.8
；

　　負載(zǎi)類(lèi)型屬於辦公樓(lóu)宇，根據表1估(gū)算(suàn)THDi為30%
；

　　查(chá)表(biǎo)4可得估算諧波電流(liú)值為83A
；

　　如果(guǒ)根(gēn)據公(gōng)式（2）計算(suàn)，結果是一樣的(dí)
；

　　考(kǎo)慮到一定的裕(yù)量，選擇(zé)100A的(dí)ANAPF有源電(diàn)力濾波器。

　　3.3 治(zhì)理(lǐ)方(fāng)式分(fēn)類(lèi)與說(shuō)明(míng)

　　電(diàn)能(néng)質量(liáng)監(jiān)測與(yǔ)治(zhì)理係(xì)統針(zhēn)對不同的(dí)場合可選(xuǎn)擇不(bù)同的(dí)治理(lǐ)方案(àn)，一般有集(jí)中(zhōng)治理(lǐ)，局部(bù)治(zhì)理(lǐ)和(hé)就(jiù)地(dì)治理(lǐ)三(sān)種(zhǒng)技術方(fāng)案。

　　（一）集中治(zhì)理

集(jí)中治(zhì)理(lǐ)上(shàng)圖示例

　　本(běn)案(àn)例是在變電所低(dī)壓電容(róng)櫃中(zhōng)設置無功補(bǔ)償(cháng)，同(tóng)時在配電前(qián)端(duān)設置(zhì)有源電(diàn)力濾波器(qì)，采(cǎi)用集中治理(lǐ)的方式(shì)抑製(zhì)諧(xié)波(bō)。

　　集中治(zhì)理(lǐ)適(shì)用(yòng)於單(dān)台設(shè)備諧波含量小(xiǎo)，但數量龐大，布(bù)局分散的場(cháng)合，比(bǐ)如(rú)辦(bàn)公(gōng)大樓(lóu)(個人電腦(nǎo)，節(jié)能燈，變頻空(kōng)調(tiáo)，電(diàn)梯等)，雖然單(dān)台(tái)設備(bèi)的(dí)電流小，諧波(bō)含量(liáng)低，但整(zhěng)棟(dòng)大樓的總(zǒng)電流(liú)大(dà)，總諧波(bō)電流(liú)也大(dà)。

　　（二）局部治理(lǐ)

局部治(zhì)理上圖(tú)示(shì)例(lì)

　　本(běn)案(àn)例是在(zài)變(biàn)電所(suǒ)低(dī)壓電(diàn)容櫃(guì)中設置(zhì)無(wú)功(gōng)補償，同(tóng)時在局(jú)部諧(xié)波源前端設置(zhì)有(yǒu)源電(diàn)力濾波器，采(cǎi)用(yòng)局(jú)部治(zhì)理的(dí)方(fāng)式(shì)抑製諧波(bō)。

　　局部(bù)治理(lǐ)適用(yòng)於(yú)諧(xié)波源(yuán)集(jí)中在(zài)某一條或幾條(tiáo)饋出支(zhī)路的配電(diàn)係統，比如(rú)醫(yī)院(yuàn)的(dí)精密儀器，UPS電源等(děng)，雖(suī)然(rán)單(dān)台設(shè)備(bèi)的(dí)電流小(xiǎo)，諧波含量低(dī)，但為(wéi)防止其(qí)他(tā)設(shè)備產生的諧(xié)波(bō)對其(qí)幹(gān)擾(rǎo)，采(cǎi)用局部(bù)諧波治(zhì)理(lǐ)。

　　（三(sān)）

就(jiù)地(dì)治(zhì)理上圖(tú)示例(lì)

　　本(běn)案例(lì)是(shì)在(zài)變電所(suǒ)低壓電(diàn)容櫃(guì)中設置(zhì)無功補償，同時在主要(yào)諧波(bō)源(yuán)的前端(duān)設置(zhì)有(yǒu)源電力濾波器，采(cǎi)用就(jiù)地治(zhì)理(lǐ)方式(shì)的抑製諧(xié)波(bō)。

　　就地(dì)治理(lǐ)適(shì)用(yòng)於諧(xié)波(bō)源(yuán)比較(jiào)明(míng)確(què)且單(dān)台設(shè)備(bèi)諧波(bō)含(hán)量較大的配(pèi)電係統，比如大(dà)型商(shāng)業區的景(jǐng)觀照明(míng)，影(yǐng)劇院的可控矽(guī)調(tiáo)光設備(bèi)，工(gōng)業(yè)區的(dí)變(biàn)頻(pín)器調速(sù)設備等(děng)，單台設備(bèi)電流(liú)大(dà)，諧波(bō)含量(liáng)高，諧波電流(liú)大(dà)，為防止(zhǐ)諧(xié)波(bō)電(diàn)流影(yǐng)響其他(tā)用電設備(bèi)，采用(yòng)就地(dì)治(zhì)理。

　　4 應(yīng)用(yòng)案(àn)例

　　4.1 ANAPF在數據機(jī)房的(dí)應用

　　▲ 項(xiàng)目背景：

　　常熟智慧城(chéng)市(shì)是一個(gè)市民卡信息中心(xīn)，其(qí)中包括(kuò)大(dà)型(xíng)數據機(jī)房，對(duì)電能(néng)質(zhì)量(liáng)要(yào)求非常高
；為了(liǎo)提高供電可(kě)靠度，采用(yòng)大量的UPS作為設(shè)備電源，機房內(nèi)還包含(hán)空(kōng)調設備，照(zhào)明(míng)設備等(děng)。此(cǐ)類電力電(diàn)子設備皆屬於(yú)非綫性負載，在使用過(guò)程中(zhōng)會產生(shēng)大量諧波(bō)並注(zhù)入係統中(zhōng)，主要以5次，7次為主(zhǔ)
；如果(guǒ)不進(jìn)行諧波治理(lǐ)，對電網造(zào)成嚴重(zhòng)的(dí)汙(wū)染，也影(yǐng)響機(jī)房中其他(tā)敏(mǐn)感(gǎn)設備，比如(rú)導(dǎo)致(zhì)通信(xìn)數據錯(cuò)誤，甚至(zhì)癱癱(huàn)，中斷(duàn)，降低(dī)了配(pèi)電係統(tǒng)的(dí)安(ān)全性，可靠性。

　　▲ 治(zhì)理方案(àn)：

　　根據以往(wǎng)測量(liáng)經(jīng)驗進行(háng)諧波(bō)分析與估算，諧波主(zhǔ)要由UPS和(hé)一(yī)些(xiē)非(fēi)綫性直(zhí)流電(diàn)源(yuán)產(chǎn)生，供(gōng)電係統由2台800kVA變壓器及其一台800kW發(fā)電(diàn)機組成(chéng)，采(cǎi)用(yòng)集中治理方(fāng)案，在每(měi)台變壓器下(xià)加(jiā)裝300A有(yǒu)源(yuán)電(diàn)力濾波(bō)器，由(yóu)兩台(tái)150A並機實(shí)現，型號為ANAPF150-380/BGL，來自動跟(gēn)蹤補(bǔ)償負載產生(shēng)的(dí)諧(xié)波電流(liú)，保(bǎo)證整(zhěng)個係統安全可靠(kào)運行。

　　▲ 治理(lǐ)效(xiào)果(guǒ)：

圖(tú)4-1治(zhì)理之(zhī)前(qián)A，B，C，N相電流(liú)波形(xíng)和電(diàn)流頻(pín)譜(pǔ)

　　由圖(tú)可以看(kàn)出，治理前(qián)，N綫(xiàn)電(diàn)流(liú)較大(dà)，3次(cì)，5次，7次等諧波(bō)頻次含量較大
；治理後，N綫(xiàn)電(diàn)流明顯降(jiàng)低(dī)，各(gè)次(cì)諧波電流得到有(yǒu)效抑製(zhì)，提高了供電係(xì)統的(dí)穩定性(xìng)，消(xiāo)除了(liǎo)諧(xié)波(bō)對通信(xìn)係(xì)統(tǒng)影(yǐng)響的(dí)危(wēi)害(hài)，收(shōu)到了(liǎo)良(liáng)好(hǎo)的運行效(xiào)果。