有源濾波裝置在變頻器諧波治理中應用

瀏覽次數(shù)：1659更新日期：2013-09-30

徐霜

安科瑞電氣股份有限公司嘉定 201801

1 概述

變頻技術(shù)在大量的感性負載節(jié)能方面有著*的地位，節(jié)約的電能有時能達到30%以上，效益十分可觀。隨著變頻器日益廣泛的普及和應用，其占電網(wǎng)總負荷的比例也越來越大。其中大部分額定電壓為三相380V交直交型變頻器。然而，隨之帶來的電網(wǎng)諧波問題也越來越受到各變頻器用戶和供電部門的關(guān)注。由于變頻器的整流部分一般為三相全波不可控整流，直流回路采用大電容作為濾波器。這樣，雖然變頻器的網(wǎng)側(cè)輸入電壓波形基本上是正弦波，但輸入電流式脈沖式的充電電流，含有豐富的諧波，表現(xiàn)在網(wǎng)側(cè)的有5、7、11、13、17、19次等諧波電流，一般以5、7、11次為主。感型負載在運行中需要消耗大量的無功電流，但諧波會使無功補償裝置不能正常工作，并導致一些現(xiàn)代化的精密控制機床無法運行，因此對使用變頻器的系統(tǒng)采取諧波治理是的。針對變頻器工作特點，上海安科瑞電氣股份有限公司設(shè)計了ANAPF有源電力濾波補償裝置，不但可以濾除變頻裝置產(chǎn)生的諧波，同時還對系統(tǒng)進行了無功補償，滿足了廣大使用變頻器用戶的需求。

2 ANAPF有源電力濾波裝置特點

DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有快的響應時間；的主電路拓撲和控制算法，精度更高、運行更穩(wěn)定；一機多能，既可補諧波，又可兼補無功；模塊化設(shè)計，便于生產(chǎn)調(diào)試；便利的并聯(lián)設(shè)計，方便擴容；具有完善的橋臂過流、保護功能；使用方便，易于操作和維護。3 ANAPF有源電力濾波裝置參數(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%
動態(tài)補償響應時間	動態(tài)響應＜4ms，全響應時間＜20ms；
開關(guān)頻率	10kHz
功能設(shè)置	只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功；手動、自動切換。
諧波補償次數(shù)	2-21次
保護類型	直流過壓　IGBT過流　裝置溫度保護
過載保護	自動限流在設(shè)定值，不發(fā)生過載
冷卻方式	智能風冷
噪音	＜ 65db（處于柜內(nèi)并運作于額定狀態(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）
進出線方式	下進下出
防護等級	IP21
智能通信接口	RS485/MODBUS-RTU
遠程監(jiān)控	可選
外形尺寸（mm）（W×D×H）	30A	50A	7	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	7、100A	30A、50A	7、100A
	280	360	240	290

4 電網(wǎng)的諧波治理與無功功率補償?shù)囊饬x

隨著變頻器的廣泛應用，變頻器供電系統(tǒng)的諧波治理與無功功率補償?shù)囊饬x逐漸被人們所認識。變頻器供電電源按傅里葉級數(shù)可以分解為基波有功電流，基波無功電流，諧波和間諧波電流。

變頻器用量較大的車間，用電容器直接進行無功功率補償雖然可以大幅度降低基波無功電流，但是必然出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。這時，供電電流和電容器電流中的諧波和間諧波電流大幅度增加，電容器由于超溫和過壓而損壞，供電變壓器溫升加大。為避免諧波放大，諧波治理與無功功率同時進行。

污水處理廠用電設(shè)備主要有泵類、攪拌器、鼓風機類等負載。風機、泵類一般都要求變頻，而變頻器是一個非常大的諧波源，因此給系統(tǒng)帶來很嚴重的諧波污染和諧波干擾，造成系統(tǒng)不能正常工作，經(jīng)常性的燒壞電氣元件。同時系統(tǒng)中也有很多電力電子類元器件，如 UPS、開關(guān)電源等，都是諧波發(fā)生裝置。

項目背景：某污水處理廠變電所負載主要由變頻器組成，由變頻器帶動相應的電動機，由于全部都是變頻器負載，因此給系統(tǒng)帶來很嚴重的諧波污染和諧波干擾，造成系統(tǒng)不能正常工作，經(jīng)常性的燒壞電氣元件，為了解決問題，進行諧波治理。

上海安科瑞電氣股份有限公司技術(shù)人員經(jīng)過對現(xiàn)場測試結(jié)果研究后，決定采用一臺ANAPF100-400/B有源電力濾波柜進行就地補償。安裝示意圖如下：

●項目效果

由上圖可以看出，ANAPF100-400/B有源電力濾波柜投入運行后，電網(wǎng)質(zhì)量得到明顯的，諧波電流大幅度降低，電網(wǎng)電流諧波基本上被濾除掉，電流波形已經(jīng)接近正弦波，電流畸變率由65.5％降低為13.4％，5次諧波由61.3A降到4.9A。

ANAPF有源濾波器報價及主要元件清單

型號：ANAPF100-400/B
參考價格：12萬元/臺
主要產(chǎn)品明細：
序號	名稱	型號	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

結(jié)論：和許多變頻器使用場合一樣，泵類、風機等設(shè)備的變頻機構(gòu)產(chǎn)生的諧波，對系統(tǒng)變壓器、電容補償裝置以及用電設(shè)備等造成嚴重危害。使電機發(fā)生機械振動、噪聲和過熱，使變壓器局部嚴重過熱，使電容器、電纜等設(shè)備過熱，使絕緣老化，壽命縮短以至損壞。從上述數(shù)據(jù)中可以看出，運行電力濾波器前后，電網(wǎng)電流變化十分明顯，達到了電流諧波、電源電壓的目的。使得系統(tǒng)更加清潔和穩(wěn)定。

【參考文獻】

［1］安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版

作者簡介：

徐霜，女，本科，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，: acrelxs :

《ANAPF有源電力濾波裝置設(shè)計與應用圖集》（圖集號：ACR13CDX701）由安科瑞電氣股份有限公司主編，本圖集結(jié)合ANAPF有源電力濾波裝置產(chǎn)品的特點，依據(jù)電氣設(shè)計規(guī)范，研究供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題，達到供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全運行的目的。圖集適用于新建、改建、擴建和技改項目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的諧波抑制及綜合治理的設(shè)計與改造。凡需要圖集的請?zhí)峁┵F單位名稱、部門、地址、、、、等信息，傳真、郵件acrelxs或:至安科瑞徐霜工程師收，安科瑞電氣免費贈送

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