繆建梅
安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801

摘要：本文介紹了并聯(lián)有源濾波裝置的工作原理和在廠礦企業(yè)配電網(wǎng)中應(yīng)用，就諧波治理中的無源及有源濾波技術(shù)進(jìn)行了對比，結(jié)合實(shí)踐證明并聯(lián)有源濾波裝置是治理諧波污染的有效設(shè)備，今后將具有廣闊的運(yùn)用前景。

關(guān)鍵詞：諧波 有源濾波裝置 混合補(bǔ)償

    引言：近年來，許多廠礦企業(yè)大量使用可控硅整流和換流設(shè)備、電弧爐、中頻爐等諧波干擾源負(fù)荷設(shè)備，這些設(shè)備在吸收大量無功功率、降低用戶的功率因數(shù)的同時(shí)，也使諧波問題日趨嚴(yán)重。根據(jù)電力工業(yè)電能質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn)及管理規(guī)定，各地供電部門出臺(tái)了相應(yīng)的諧波限制準(zhǔn)則及措施，并對諧波污染嚴(yán)重的企事業(yè)單位進(jìn)行考核和治理。因此，濾除諧波、提高功率因數(shù)、延長設(shè)備壽命是這類企業(yè)節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效益和產(chǎn)品質(zhì)量的當(dāng)務(wù)之急。

   傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法是采用由電感和電容構(gòu)成的無源濾波裝置，該裝置與需補(bǔ)償?shù)姆蔷€性負(fù)載并聯(lián)，在為諧波提供低阻通路的同時(shí)，也為負(fù)載提供了所需的無功功率。雖然無源濾波裝置具有簡單、方便的優(yōu)點(diǎn)，但它也存在許多缺點(diǎn)。

    有源電力濾波（active power filter，APF）裝置不僅可減小占地面積，而且可有效解決無源濾波裝置存在的問題。有源濾波與無源濾波存在著本質(zhì)區(qū)別，它是根據(jù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波的原理，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件和計(jì)算機(jī)技術(shù)，快速跟蹤諧波產(chǎn)生的諧波大小和特性，由裝置發(fā)出相應(yīng)頻率的反向電流，從而達(dá)到同時(shí)濾除多種成分諧波的目的。它一般由電子電力變流器構(gòu)成，具有半導(dǎo)體功率變流器的高可控性和快速響應(yīng)性。

1 ANAPF低壓有源濾波器在工廠中的應(yīng)用案例

1.1項(xiàng)目簡介

    秦皇島某電子有限公司配電系統(tǒng)中接有5套整流變壓器，主要給10個(gè)熔化中頻電爐供電。該類設(shè)備采用12脈波晶閘管整流方式，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的非正弦畸變和大量高次諧波，對自身配電系統(tǒng)和公共電網(wǎng)造成嚴(yán)重干擾。同時(shí)，由于該非線性負(fù)載為感性的，使自身配電系統(tǒng)的功率因數(shù)惡化，10kV進(jìn)線側(cè)11次和13次諧波電流超出國家標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而大大影響了配電系統(tǒng)和公共電網(wǎng)的電能質(zhì)量。如果不進(jìn)行諧波治理，不僅對該公司自身配電系統(tǒng)造成危害，而且會(huì)危及公共電網(wǎng)安全。

1.2 ANAPF濾波裝置原理

    ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實(shí)時(shí)檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。

原理如下圖：

 

1.3方案設(shè)計(jì)

    10kV高壓系統(tǒng)分4段和5段母線，每段母線的有源電力濾波器容量為450A，使用型號(hào)為ANAPF100-400/B的濾波器3臺(tái)并聯(lián)，通過0.4kV/10kV的諧波變壓器將諧波送至10kV側(cè)與負(fù)載諧波疊加，達(dá)到與電網(wǎng)諧波抵消的作用。

濾波器投運(yùn)后系統(tǒng)圖

1.4治理前后諧波電流頻譜對比圖：

1.5治理效果

    在10kV母線4段和5段使用兩套有源電力濾波器裝置進(jìn)行治理后，系統(tǒng)諧波得到了很好的抑制，完全將11次、13次諧波限制在國家標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，提升供電系統(tǒng)的供電可靠性，消除了系統(tǒng)諧波對電網(wǎng)系統(tǒng)影響的隱患，收到了良好效果，達(dá)到改善電網(wǎng)電能質(zhì)量的目的。

2 ANAPF有源濾波器簡介

2.1技術(shù)參數(shù)

接線方式	三相三線或三相四線
接入電壓	3×380V ±10%
接入頻率	50Hz ±2%
動(dòng)態(tài)補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間	動(dòng)態(tài)響應(yīng)＜4ms，全響應(yīng)時(shí)間＜20ms；
開關(guān)頻率	10kHz
功能設(shè)置	只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無功、既補(bǔ)償諧波又補(bǔ)償無功；手動(dòng)、自動(dòng)切換。
諧波補(bǔ)償次數(shù)	2-21次
保護(hù)類型	直流過壓　IGBT過流　裝置溫度保護(hù)
過載保護(hù)	自動(dòng)限流在設(shè)定值，不發(fā)生過載
冷卻方式	智能風(fēng)冷
噪音	＜ 65db(處于柜內(nèi)并運(yùn)作于額定狀態(tài))
工作環(huán)境溫度	-10℃～+45℃
工作環(huán)境濕度	＜85%RH 不凝結(jié)
安裝場合	室內(nèi)安裝
海拔高度	≤1000m（更高海拔需降容使用）
進(jìn)出線方式	下進(jìn)下出
防護(hù)等級(jí)	IP21
智能通信接口	RS485/MODBUS-RTU
遠(yuǎn)程監(jiān)控	可選
外形尺寸(mm) (W×D×H)	30A	50A	75A	100A
	600×500×1500	600×500×1500	600×500×1800	800×600×2200
重量(kg)	三相四線		三相三線
	30A、50A	75A、100A	30A、50A	75A、100A
	280	360	240	290
說明： 1、可以通過實(shí)測數(shù)據(jù)確定補(bǔ)償電流，或通過電力系統(tǒng)詳細(xì)信息（單線圖、變壓器、負(fù)荷情況等）計(jì)算出補(bǔ)償電流； 2、三線系統(tǒng)需配置2個(gè)或3個(gè)CT（用于A相和C相），四線系統(tǒng)需要配置3個(gè)CT（用于A相、B相和C相）。

2.2 ANAPF有源濾波器報(bào)價(jià)及元件清單

型號(hào)：ANAPF100-400/B
參考價(jià)格：12萬元/臺(tái)
主要產(chǎn)品明細(xì)：
序號(hào)	名    稱	型    號(hào)	數(shù)量
1	APF電氣柜	800X600X2200	1
2	變流器	APFCOV-CVT100	1
3	控制器	APFMC-C100	1
4	電抗器	APF-RE.(S)DG-100	1
5	有源電流互感器	LT208-S7	3
6	濾波器	DL-1TH1	2
7	斷路器	CVS160FTM160D4P3D	1
8	接觸器	LC1D150M7C	1
9	微型斷路器	NDM1-63C32	1
10	中間繼電器	MY4NAC	2
11	R型變壓器	R320-0.38/0.22	1
12	諧波檢測儀	ACR350EGH	1
13	電線	16mm2	若干
14	電線	4mm2	若干