安科瑞ANAPF有源电力滤波器

时间：2022-02-12

1、概述

1.产生1 谐波

电力系统中理想的电压和电流波形频率为50Hz但非线性电力设备 (大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等。)的广泛应用产生了大量的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。傅立叶级数分解非正弦的畸变电流，其中频率与工作频率相同，频率是基波频率的整数倍。谐波是电能质量的重要指标。

1.二谐波的危害

● 谐波对公共电网中的部件造成额外损失，降低了发电、输电和电气设备的效率。大量三次谐波通过中线会使线路过热，甚至引起火灾。

● 谐波会影响电气设备的正常运行，使电机产生机械振动和噪声；局部变压器过热；电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，损坏。

● 引起电网谐振，使谐波电流放大几倍甚至几十倍，对系统，特别是电容器和串联电抗器构成巨大威胁，经常烧毁电容器和电抗器。

● 谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器和自动装置的误动，造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪器的测量不准确，造成测量误差，给电力管理部门或电力用户带来经济损失。

● 附近的谐波源或更高的谐波会干扰通信和信息处理设备，从噪音到通信质量，计算机没有 ** 经常工作，导致信息丢失，导致工控系统崩溃。

1.3 有源电力滤波器产品效益

● 使谐波指标符合国家标准，避免供电部门罚款或中断供电；

● 减少变压器损耗；

● 减少谐波污染，降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰，供配电系统安全稳定运行；

● 避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害，延长设备的使用寿命；

● 节能降耗，提高功率因数，节约电费，避免罚款。

1.4 执行标准

GB/T14549-1993 电能质量：公用电网谐波

GB/T15543-2008 电能质量：三相电压不平衡

GB/T12325-2008 电能质量：供电电压偏差

GB/T12326-2008 电能质量：电压波动和闪变

GB/T18481-2001 电能质量：暂时过电压和瞬态过电压

GB/T15945-2008 《电能质量：电力系统频率偏差》

GB17625.1-2012年电磁兼容限值谐波电流发射限值

GB/T15576-2008 低压成套无功功率补偿装置

2、产品介绍

2.1 工作原理

ANAPF在含谐波负载的低压配电系统中，系列有源电力滤波器可以实时地跟踪和补偿动态变化的谐波电流。其原理如下：ANAPF通过一系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，通过控制器计算和提取各谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器产生相反的补偿电流，并注入电力系统，以抵消非线性负载产生的谐波电流。

图2-1 ANAPF有源电力滤波器原理图

2.2 产品特点

● DSP FPGA全数字控制模式，响应时间快，主电路拓扑控制算法先进，精度高，运行稳定；

● 一机多功能，既能补谐波，又能补无功。可用于2～补偿31次谐波或特定次谐波；

● 桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能完善；

● 模块化设计，体积小，安装方便，扩容方便；

● 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏，实现参数设置和控制，使用方便，操作维护方便；

● 输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；

● 多机并联，电流输出等级高；

● 拥有自主**技术。

2.3 主要技术参数

表2-1 ANAPF有源电力滤波器技术参数

2.4 产品型号及说明

3、产品应用

3.1 容量计算方法

谐波是由非线性设备产生的，每个设备的实际工作状态都不同。因此，需要使用设备来测量实际的谐波电流。考虑到设备的技术和经济性，设计谐波处理装置的额定谐波补偿电流应略大于系统谐波电流。由于谐波电流本身的测量和计算比较复杂，在设计中往往难以收集到足够的谐波数据，谐波电流可以根据以下公式进行选择。

3.1.1 根据负载额定电流和行业类型选择

3.1.2 根据变压器容量和行业类型选择

3.1.3 根据选择表选择表

查表步骤：

1步:确定变压器容量和变压器负载率(0).6~0.8）；

步骤2表4根据变压器负载率确定；

（THDi）（表1中THDi值为参考值，仅在估计谐波电流时使用)；

四步:根据变压器的容量THDi确定相应的谐波电流值；

步骤5：考虑到一定的裕度，选择相应的容量ANAPF有源电力滤波器。

注：表1～表4见附录1。

3.2 选型示例

上海某工厂办公楼变压器容量250KVA，变压器负载率为0.8.主要负荷为节能灯、变频空调、电梯等，属于办公楼。

变压器容量250KVA；

变压器负荷0.8；

负载类型属于办公楼，按表1估算THDi为30%；

查表4可估计833谐波电流值A；

如果按公式(2)计算，结果是一样的；

选择1000A的ANAPF有源电力滤波器。

3.3 治理方式分类与说明

对于不同的场合，电能质量监测和治理系统可以选择不同的治理方案，一般有三种技术方案：集中治理、局部治理和局部治理。

上图示例集中治理

本案例在变电站低压电容柜设置无功补偿，配电前端设置有源电力滤波器，抑制谐波。

集中治理适用于单台设备谐波含量小，但数量庞大、布局分散的场合，比如办公大楼(个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等)，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但整栋大楼的总电流大，总谐波电流也大。

上图局部治理示例

本案例为变电站低压电容柜设置无功补偿，局部谐波源前端设置有源电力滤波器，局部处理抑制谐波。

局部治理适用于集中在一个或多个馈出支路上的谐波源配电系统，如医院的精密仪器UPS虽然单台设备电流小，谐波含量低，但局部谐波处理是为了防止其他设备产生的谐波干扰。

上图示例就地治理

本案例为变电站低压电容柜设置无功补偿，主谐波源前端设置有源电力滤波器，采用局部处理抑制谐波。

当地处理适用于谐波源清晰、单设备谐波含量大的配电系统，如大型商业区景观照明、电影院硅调光设备、工业区变频器调速设备等，单设备电流大、谐波含量高、谐波电流大，防止谐波电流影响其他电气设备，采用当地处理。

4 应用案例

4.1 ANAPF应用于数据机房

▲ 项目背景：

常熟智慧城市是一个市民卡信息中心，包括大型数据室，对电能质量要求很高；为了提高供电可靠性，大量使用UPS机房作为设备电源，还包括空调设备、照明设备等。这类电力电子设备属于非线性负载，在使用过程中会产生大量谐波并注入系统，主要为5次、7次；如果不进行谐波处理，会对电网造成严重污染，影响机房内其他敏感设备，如通信数据错误、瘫痪、中断，降低配电系统的安全性和可靠性。

▲ 治理方案：

谐波主要根据以往的测量经验进行分析和估算UPS由两台800台非线性直流电源生成的供电系统kVA变压器及其一台800kW发电机由集中处理方案组成，每台变压器安装300台A有源电力滤波器由两台150台A并机实现，型号为ANAPF150-380/BGL，自动跟踪补偿负载产生的谐波电流，确保整个系统安全可靠运行。

▲ 治理效果：

图4-1治理之前A、B、C、N电流波形和电流频谱

从图中可以看出，治理前，N线电流大，谐波频率含量3次、5次、7次大；治理后，N线路电流显著降低，有效抑制了各种谐波电流，提高了供电系统的稳定性，消除了谐波对通信系统的危害，取得了良好的运行效果。

▲ 安装现场：

图4-2 安装现场

4.2 ANAPF应用于办公楼

▲ 项目背景：

珠海横琴港项目是临时边检大楼的新项目，为边检部门电气设备提供可靠的电力支持，对电能质量要求高；电气设备主要是大功率UPS、LED显示屏、空调、照明、检查大厅动力设备会产生大量谐波，主要包括3、5、7、9次；不合理处理会对其他电气设备造成危害，如大量三次谐波导致中线过热甚至火灾；大量谐波导致变压器局部严重过热；继电器保护错误。

▲ 治理方案：

谐波主要根据以往的测量经验进行分析和估算UPS与一些非线性直流电源相比，该项目有1个#、2#两个配电站，1#配电站有2台800kVA的变压器，2#配电站有2台1000KVA变压器采用集中处理方案，在每个变压器下安装ANAPF系列有源电力滤波器，由于安装空间有限，选择我司壁挂式有源电力滤波器进行嵌入式安装，1#配电站中#1和#2变压器下的安装型号均为ANAPF75-380/BBL，2#配电站中#1和#2.变压器下安装两种型号ANAPF60-380/BBL并机使用有源电力滤波器，了整个供电系统的稳定性。

▲ 治理效果：

图4-4处理后，电流波形和谐波电流

**前电流波形畸变，三相电流畸变率分别为10.8%、11.1%、12.5%；在加装ANAPF系列有源电力滤波器后，电流波形趋于正弦波，有效抑制各种谐波，显著降低电流畸变率，三相电流畸变率降至4.0%、4.1%、4.4%。

▲ 安装现场：

4.3 ANAPF应用于工业领域

▲ 项目背景：

合肥日立建机是日立建机集团在中国的生产基地，其主要负载是变频器、电焊机和中频炉等，这类负载属于中污染设备，使用时电流变化很快，无功需求大，传统无功柜跟不上负载变化速度，导致功率因数很低，造成无功罚款；同时又会产生大量谐波流入电网中，谐波电流在线路**动会产生压降，使得电压也畸变严重，致使一些精度高的生产设备不能正常运行，的生产，导致产品质量下降，给客户带来严重的经济损失。

▲ 治理方案：

本项目共有6台变压器，均采用集中处理方案，在变压器出线侧安装ANAPF型号为：ANPF200-380/BGL，它不仅可以补偿谐波，还可以补偿一些动态失败。同时，建议在变频器进线端安装输入电抗器，以过滤部分变频器谐波，达到更好的处理效果。

▲ 治理效果：

由图4-5和图4-6.**前电流波形失真非常严重，三相电流畸变率分别为21.3%、25.0%、28.0%以5次、7次、11次为主n±功率因数约为0.83左右会造成无功罚款；安装ANAPF经过一系列有源电力滤波器流波形趋于正弦波，三相电流畸变率分别为2.6%、2.6%、2.6%有效抑制主频谐波，显著提高功率因数。谐波处理显著提高了电网质量，有效保护了生产线上设备的正常运行。

▲ 安装现场：

词条
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