安科瑞：自主研發(fā) 成就品質(zhì)

—《電氣應(yīng)用》專訪安科瑞電氣股份有限公司技術(shù)總監(jiān)季曉春

　　近幾年由于諧波治理、無功補償?shù)入娏﹄娮蛹夹g(shù)在我國的迅速發(fā)展，企業(yè)的研發(fā)實力和產(chǎn)業(yè)化運用水平得到了快速提升，行業(yè)內(nèi)少數(shù)企業(yè)的技術(shù)水平已經(jīng)接近或達到了水平。國家節(jié)能減排、新能源利用和智能電網(wǎng)建設(shè)的快速推進為此提供了廣闊的市場需求前景，也為行業(yè)內(nèi)擁有技術(shù)優(yōu)勢的企業(yè)帶來了良好的發(fā)展機遇。同時隨著人們對電能質(zhì)量治理認(rèn)知度的迅速提高，電能質(zhì)量治理產(chǎn)品市場出現(xiàn)快速增長。作為一家為智能電網(wǎng)用戶端提供智能電力監(jiān)控、電能管理及電氣安全等系統(tǒng)性解決方案的少數(shù)幾家企業(yè)之一，安科瑞電氣股份有限公司（以下簡稱安科瑞）在電能質(zhì)量治理方面發(fā)展迅速，為此本刊記者特別采訪了安科瑞電氣股份有限公司技術(shù)總監(jiān)季曉春，請他為我們解讀安科瑞在電能質(zhì)量治理方面的獨到之處。

的電能質(zhì)量產(chǎn)品

　　電氣應(yīng)用：季總，您好！首先請您以安科瑞電能質(zhì)量典型產(chǎn)品為代表介紹其技術(shù)特點，與市場同類產(chǎn)品相比有何技術(shù)優(yōu)勢？
　　季曉春：安科瑞ANAPF系列有源電力濾波器采用大功率IBGT器件，可使補償電流達到300 A以上，有源電力濾波器濾波電路各個電抗器和電容器參數(shù)的調(diào)校，使之可以適應(yīng)于各種工業(yè)場合，不與系統(tǒng)發(fā)生諧振。三相三線和三相四線的產(chǎn)品分別開發(fā)，每一相都采用單獨橋臂，確保發(fā)出較大補償電流，適合于大電流的工業(yè)環(huán)境。
　　安科瑞有源電力濾波器的主要優(yōu)勢。
　　1. 具有自主知識產(chǎn)權(quán)
　　安科瑞有源電力濾波器實行自主研發(fā)，打破國外的技術(shù)壟斷，從而降低產(chǎn)品成本。我們的產(chǎn)品從元器件的選擇、電路的設(shè)計及安裝到配電系統(tǒng)的阻抗設(shè)計均由自主研發(fā)，相關(guān)技術(shù)*由自己掌握。電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)應(yīng)用時會遇到很多問題，因此是否掌握自主知識產(chǎn)權(quán)至關(guān)重要。安科瑞有源電力濾波器由企業(yè)與高校進行產(chǎn)學(xué)研合作，再經(jīng)內(nèi)部成員消化吸收后誕生，具有*自主知識產(chǎn)權(quán)。既有利于公司快速處理解決市場遇到的各種實際問題，又有利于相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)的不斷升級換代以及后續(xù)在相近行業(yè)和產(chǎn)品需求上進行技術(shù)延拓，產(chǎn)品線良性循環(huán)。
　　2. 用料考究，核心部件采用進口品牌
　　安科瑞有源電力濾波器核心部件采用英飛凌、賽米控和富士等進口品牌的產(chǎn)品，斷路器和接觸器采用品牌，普通電子元件由公司長期供應(yīng)商供貨。
　　3. 完善的售前售后服務(wù)體系
　　安科瑞總部位于上海，生產(chǎn)基地位于江陰，承諾對于客戶的售后服務(wù)需求響應(yīng)時間在2 h內(nèi)。對于江浙滬的企業(yè)，如需現(xiàn)場測量，可當(dāng)天到達。
　　電氣應(yīng)用：目前主要抑制諧波的方法是采用濾波器，請問在選擇有源電力濾波器時貴公司如何幫助客戶進行準(zhǔn)確快速選型？
　　季曉春： 為幫助客戶完成快速選型，我們通過“ 小冊子（HandBook）"和“選型軟件"把測量過的企業(yè)和不同行業(yè)的THDi整理后免費提供給設(shè)計院和客戶，方便其進行快速選型。“小冊子"即有源電力濾波器設(shè)計選型速查手冊，在HandBook上根據(jù)變壓器容量負(fù)荷率，不同行業(yè)的THDi參考值，計算后作出一個表格，客戶可以不用計算，直接查表便可找到所需要補償?shù)娜萘俊Ｈ缤ㄐ判袠I(yè)由于有各種UPS、空調(diào)器等設(shè)備，THDi參考值大約為40%，如果某個通信行業(yè)客戶是1 000 kV?A的變壓器，負(fù)荷率是60%，那么直接在HandBook上可以查到諧波電流大約為322 A，如圖1所示。根據(jù)這個估算數(shù)據(jù)可以在進行相關(guān)設(shè)計時減少大量工作量。

圖1　快速選型表查表選型

　　對于安科瑞的“選型軟件"，不同的負(fù)荷率可以進行計算并給出選擇的容量。軟件里有三種計算方式，分別是根據(jù)變壓器容量選型、根據(jù)負(fù)荷額定電流選型和根據(jù)快速選型表查表選型。需要進行選型時，可根據(jù)所掌握的負(fù)荷情況進行快速選擇，方便使用。
　　電氣應(yīng)用：由于各類負(fù)荷隨時間變化，補償電容也隨系統(tǒng)功率因數(shù)變化而改變投切容量，這使得要確定各類負(fù)荷的等效諧波阻抗變得很困難。同時，在實際工程中，諧波計算所需數(shù)據(jù)也難以得到足夠準(zhǔn)確的資料。那么，目前針對貴公司諧波測量方法主要有哪些？
　　季曉春：對于測量方法，可以簡化為“望，聞，問，切，嘗"五個字。所謂“望"，即對需要進行測量的項目先溝通，詳細(xì)了解配電系統(tǒng)現(xiàn)在的電能情況，已經(jīng)出現(xiàn)過的故障，并做好記錄；所謂“聞"，即測量工程師到現(xiàn)場后所見所聽， 是對現(xiàn)場情況的一個描述；所謂“問"，即跟負(fù)責(zé)現(xiàn)場的電工或負(fù)責(zé)人詳細(xì)了解配電系統(tǒng)情況；所謂“切"，這就是的測量，包括電能數(shù)據(jù)測量和配電所其他數(shù)據(jù)的測量；所謂“嘗"，即工程師現(xiàn)場分析的情況如果可以進行判斷，可以請客戶配合進行試驗，如查找諧波源，印證諧波測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
　　如圖2所示，對一個配電系統(tǒng)的測量，有同步同時測量和分步差時測量。測量點較多，通過這些點的測量，對比數(shù)據(jù)，找到諧波源，根據(jù)諧波源的測量數(shù)據(jù)計算，分析對供電系統(tǒng)的影響。對于諧波情況比較嚴(yán)重的場合，在進行諧波測量時會測量多次，在不同負(fù)荷情況下進行測量。
　　外出測量的工程師都通過持有電工證，并且接受嚴(yán)格培訓(xùn)，對現(xiàn)場情況非常熟悉，可以熟練操作測量儀器，并對配電現(xiàn)場的電能情況熟練分析，對于客戶用電時所不清楚的地方進行講解 。既可以進行諧波測量，又可以進行諧波分析，力求測量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有用。

圖2　諧波測量

廣泛的行業(yè)應(yīng)用

　　電氣應(yīng)用：請結(jié)合實際案例介紹安科瑞的電能質(zhì)量產(chǎn)品目前已應(yīng)用到哪些行業(yè)和項目？
　　季曉春：下面分別以江陰港口碼頭和常熟智慧城市中心兩個案例為例，談?wù)勎覀兊男袠I(yè)應(yīng)用情況。
　　1. 江陰港口碼頭
　　1）配電系統(tǒng)問題故障。諧波較大，無功補償不達標(biāo)，電容器經(jīng)常更換，接觸器打火。
　　2）問題分析。港口門機負(fù)荷屬于波動負(fù)荷，并且?guī)ё冾l器，諧波過大，無功變化速度快，傳統(tǒng)的接觸器投切SVC不能達到補償諧波的目的，并且諧波使得電容器經(jīng)常發(fā)生故障。
　　3）解決方案。在配電系統(tǒng)集中并聯(lián)一臺有源電力濾波器，系統(tǒng)諧波，并配合原有無功柜進行無功補償，提高功率因數(shù)。
　　4）方案效果。經(jīng)過電能質(zhì)量治理之后，無功補償達標(biāo)，并且原有無功柜也可以繼續(xù)使用，降低改造成本。電能質(zhì)量治理前后數(shù)據(jù)對比情況如圖3所示。

圖3　電能質(zhì)量治理前后數(shù)據(jù)對比

　　2. 常熟智慧城市中心
　　該項目為新建項目，數(shù)據(jù)中心機房用大型UPS供電，并且由于變頻空調(diào)器眾多，估測諧波含量較大，前期設(shè)計時根據(jù)供電公司提供的供電數(shù)據(jù)、設(shè)計院提供的供電系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)以及客戶提供的設(shè)備數(shù)據(jù)等進行定性分析，并且從自己測量的相似工程數(shù)據(jù)進行計算，確定補償容量。諧波評估數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4　諧波評估數(shù)據(jù)

　　電氣應(yīng)用：各行業(yè)具有不同的供配電系統(tǒng)特點，負(fù)荷類型也各不相同，請問貴公司如何應(yīng)對各行業(yè)對電能質(zhì)量差異化的要求？
　　季曉春：對于不同的行業(yè)，安科瑞有不同的分析治理方案。對于工業(yè)場所，功率比較大的設(shè)備，會進行就地補償，在該設(shè)備端進行諧波治理，從源頭上解決諧波問題；對于醫(yī)院項目，由于醫(yī)院醫(yī)技樓各種設(shè)備眾多，并且對于噪聲控制的比較嚴(yán)格，我們研發(fā)了抽屜式壁掛式APF，占地體積小，單機補償30 A、50 A或75 A，噪聲小，用來就地補償醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生的諧波；對于工業(yè)場所，要求變壓器出線電壓畸變率不超標(biāo)時，可以選擇集中補償?shù)姆桨?，把電壓畸變率控制?%以內(nèi)。對于不同的用電負(fù)荷，安科瑞均有一套完整的治理體系，適用于不同的治理場合。對于新建型項目和改造型項目也有不同方式進行有源電力濾波器選型和電能質(zhì)量治理。
　　對于新建項目，通過對負(fù)荷進行定性分析，先確定哪些設(shè)備有諧波，哪些設(shè)備諧波可以忽略，哪些設(shè)備沒有諧波，然后結(jié)合以往測量過的相關(guān)設(shè)備類型數(shù)據(jù)，估算諧波含量，再根據(jù)從客戶處獲取的詳細(xì)供電資料，如用戶用電容量、供電的短路容量等，計算諧波是否超標(biāo)，治理到不超標(biāo)的范圍內(nèi)，根據(jù)此范圍選擇合適容量的有源電力濾波器。
　　對與改造項目，首先要詳細(xì)了解設(shè)備的使用情況，即在諧波環(huán)境下是否有損壞，并討論這種損壞是否由諧波引起，諧波因素占有多大比例，然后再與客戶商定具體時間進行測量，測量時發(fā)出諧波的設(shè)備開起，測得數(shù)據(jù)后根據(jù)數(shù)據(jù)分析是哪幾次諧波起主導(dǎo)作用，并結(jié)合設(shè)備的諧波特性分析是否由設(shè)備產(chǎn)生，只有確定為諧波引起，才會為此設(shè)計有源電力濾波器去治理，如由其他原因引起的，我們會給出一個合理化建議。
　　目前對于每個項目，安科瑞都會結(jié)合該項目的具體設(shè)備和供電情況單獨設(shè)計方案。確保使用有源電力濾波器可以達到電能質(zhì)量治理的效果。如江陰港，功率因數(shù)較低，在進行實際測量和對設(shè)備分析后發(fā)現(xiàn)，此問題一部分是因為配電系統(tǒng)有諧波，另一部分是因為功率需求變化過快，導(dǎo)致本身所配的無功柜無法進行補償。然后根據(jù)此分析，做出方案為原有無功柜繼續(xù)使用，在配備有源電力濾波器去補償快速變化的無功和諧波。這個方案一方面可以繼續(xù)使用原有無功柜，不至于設(shè)備資源浪費，另一方面又可以較好的解決了配電系統(tǒng)的無功功率因數(shù)低、系統(tǒng)有諧波超標(biāo)的情況，該港口的電能質(zhì)量問題得到解決。同時還可以以該項目為例，對相同項目類型進行電能質(zhì)量改造，節(jié)約改造成本。

專業(yè)的技術(shù)研發(fā)

　　電氣應(yīng)用：請問安科瑞在電能質(zhì)量新技術(shù)的研發(fā)方面進行了哪些投入和工作？
　　季曉春： 安科瑞主要技術(shù)研發(fā)包括。
　　1）熱仿真技術(shù)的研發(fā)。在電力電子技術(shù)的研發(fā)中，大功率電力電子元器件的發(fā)熱問題是一個重要的技術(shù)難點。有源電力濾波器需要發(fā)出高頻率的電流，因此電力電子元器件在發(fā)出電流的同時，發(fā)熱量非常大。如何保證大功率發(fā)熱元器件能夠在安全溫度內(nèi)可靠運行，一直是技術(shù)的難點。進行產(chǎn)品的熱設(shè)計應(yīng)與電氣設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計同時進行，安科瑞引入熱仿真技術(shù)，確保有源電力濾波器可以在設(shè)定溫度范圍內(nèi)長時間安全運行。
　　2）電力電子技術(shù)的研發(fā)。這是一項需要時間積累的過程，為了加快技術(shù)研發(fā)進度，安科瑞與江蘇東南大學(xué)、中國礦業(yè)大學(xué)及華中科技大學(xué)進行技術(shù)交流與合作，先后進行了有源電力濾波器的大電流多機并聯(lián)技術(shù)、智能建筑無功諧波混合補償技術(shù)的合作研究，相關(guān)人員掌握了相關(guān)技術(shù)之后，直接對其產(chǎn)業(yè)化，為公司培養(yǎng)了一批高素質(zhì)的技術(shù)人才，衍生出了一系列的產(chǎn)品。
　　3 ）有源電力濾波器產(chǎn)品研發(fā)。在研發(fā)過程中，技術(shù)人員大膽采用新技術(shù)、新材料投入到產(chǎn)品的研發(fā)中。有源電力濾波器產(chǎn)品中電抗器是一個很重要的元件，原來采用國產(chǎn)硅鋼的電抗器，體積大、噪聲大、發(fā)熱量大且開關(guān)頻率低，直接影響產(chǎn)品的輸出性能，后來更換了德國漢門德電抗器，補償效果較好，但成本高、體積大。技術(shù)人員偶然發(fā)現(xiàn)用在光伏逆變器上的鐵硅電抗器非常適合有源電力濾波器產(chǎn)品的要求，就嘗試把該產(chǎn)品用到有源電力濾波器上。驗證后發(fā)現(xiàn)：鐵硅電抗器體積小、重量輕、噪聲小，發(fā)熱量小且開關(guān)頻率高，補償效果好。同時為了配合研發(fā)進行相關(guān)產(chǎn)品測試，安科瑞投入了大量資金進行設(shè)備采購，根據(jù)試驗需求自制了試驗設(shè)備進行大量產(chǎn)品測試。

　　采訪來源于：《電氣應(yīng)用》2015年3期。