鋼廠抽屜式有源電力濾波器方案 不但可以隔離和來自負(fù)載側(cè)的諧波電流,進(jìn)而因諧波電流耦合在線路上的諧波電壓,還可減少電流與電壓諧波干擾帶來的危害。并且可以地治理諧波,其濾波效果比無源濾波器顯著一些。
1、抽屜式有源電力濾波器概述
1.1 諧波的產(chǎn)生
電力系統(tǒng)中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波,但是非線性電力設(shè)備 (大功率可控硅、變頻器、UPS、開關(guān)電源、中頻爐等)的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的諧波電流,諧波電流耦合在線路上產(chǎn)生諧波電壓。對(duì)非正弦的畸變電流作傅立葉級(jí)數(shù)分解,其中頻率與工頻相同的分量為基波,頻率是基波頻率整數(shù)倍的分量為諧波。諧波是電能質(zhì)量的指標(biāo)。
1.2 諧波的危害
● 諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過中線會(huì)使線路過熱,甚至引起火災(zāi)。
● 諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作,使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等;使變壓器局部嚴(yán)重過熱;使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短,以致?lián)p壞。
● 引起電網(wǎng)諧振,使得諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍,會(huì)對(duì)系統(tǒng),特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅,經(jīng)常使電容器和電抗器燒毀。
● 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù),特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動(dòng)裝置誤動(dòng)作,造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確,產(chǎn)生計(jì)量誤差,給用電管理部門或電力用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失。
● 臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對(duì)通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾,輕則產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量、計(jì)算機(jī)無法正常工作,重則導(dǎo)致信息丟失,使工控系統(tǒng)崩潰。
1.3 產(chǎn)品效益
有源濾波裝置之所以稱為有源,顧名思義該裝置需要提供電源(用以補(bǔ)償主電路的諧波),其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抵制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償),實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償,而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功。
● 使諧波指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn),避免供電部門罰款或中斷供電;
● 降低變壓器損耗;
● 減少諧波污染,降低諧波對(duì)自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量裝置、繼電保護(hù)裝置的干擾,保證供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行;
● 避免諧波過電壓和諧波過電流對(duì)電氣設(shè)備的危害,延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命;
● 節(jié)能降耗,提高功率因數(shù),節(jié)約電費(fèi),避免罰款。
1.4 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)諧波》
GB/T15543-2008 《電能質(zhì)量:三相電壓不平衡度》
GB/T12325-2008 《電能質(zhì)量:供電電壓偏差》
GB/T12326-2008 《電能質(zhì)量:電壓波動(dòng)和閃變》
GB/T18481-2001 《電能質(zhì)量:暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓》
GB/T15945-2008 《電能質(zhì)量:電力系統(tǒng)頻率偏差》
GB17625.1-2012 《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值》
GB/T15576-2008 《低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置》
2、產(chǎn)品介紹 鋼廠抽屜式有源電力濾波器方案
低壓有源濾波裝置的選型要求
(1)首先要以供配電系統(tǒng)或用電設(shè)備的電壓等級(jí)和特點(diǎn)為依據(jù)來進(jìn)行有源濾波裝置的電源類型的選擇;
(2)其次要以諧波源的分布情況為依據(jù)。目前可以設(shè)置有源濾波裝置的方式主要有:一是在諧波源處就地設(shè)置,二是在配電干線處分布設(shè)置,三是在配電所內(nèi)集中設(shè)置,四是采用組合設(shè)置的方式,選取其中兩種或者兩種以上方式進(jìn)行組合。
(3)以諧波電流的變化速度為依據(jù)來確定有源濾波裝置的響應(yīng)時(shí)間。
2.1 抽屜式有源電力濾波器工作原理
有源濾波裝置,是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個(gè)主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路實(shí)時(shí)監(jiān)視線路中的電流,并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),送入高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動(dòng)脈沖,驅(qū)動(dòng)IGBT或IPM功率模塊,生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng),對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消,主動(dòng)消除電力諧波。
APF有源濾波器 廣東壁掛式有源濾波柜廠家供應(yīng)并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為:ANAPF系列板載式動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無功有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流,并注入電力系統(tǒng)中,從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。
圖2-1 ANAPF系列原理圖
2.2 抽屜式有源電力濾波器產(chǎn)品特點(diǎn)
● DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,具有快的響應(yīng)時(shí)間,的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴?,精度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定;
● 一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功,可對(duì)2~31次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償;
● 具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能;
● 模塊化設(shè)計(jì),體積小,安裝便利,方便擴(kuò)容;
● 采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護(hù);
● 輸出端加裝濾波裝置,降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響;
● 多機(jī)并聯(lián),達(dá)到較高的電流輸出等級(jí);
● 擁有自主技術(shù)。
有源電力濾波器的優(yōu)點(diǎn)
1、智能操作系統(tǒng)
友好的人機(jī)界面,強(qiáng)大的智能并機(jī)功能,靈活的在線升級(jí)功能。
2、I型三電平NPC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
三電平結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的二電平逆變電路多了一個(gè)電平,IGBT開關(guān)頻率高達(dá)20kHz,輸出波形更接近正弦,輸出電流紋波更小,諧波補(bǔ)償效果更好。
3、模塊化設(shè)計(jì)
模塊化、體積小、靈活擴(kuò)容,安裝時(shí)無需吊機(jī)、叉車等大型設(shè)備,省時(shí)、省力。
4、靈活穩(wěn)定
任意容量組合并機(jī),單柜容量可達(dá)500A,滿足不同容量需求。任意模塊出現(xiàn)問題,其余模塊都能夠正常運(yùn)行。
5、良好的人機(jī)交互體驗(yàn)
采用5.6寸高亮度工業(yè)級(jí)觸摸屏,的人機(jī)界面設(shè)計(jì),操作簡(jiǎn)單快捷。
6、數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)
用戶可清晰了解如補(bǔ)償前后系統(tǒng)波形圖、頻譜圖、電流值大小、THDi、THDu、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、視在功率等系統(tǒng)的電能質(zhì)量改善情況。
7、獨(dú)立風(fēng)道
采用*的多層空間散熱設(shè)計(jì),可隔絕環(huán)境粉塵粘附,提高產(chǎn)品散熱效率,設(shè)計(jì)過程中無需額外考慮環(huán)境因素,能夠適應(yīng)不同的環(huán)境系統(tǒng)。
8、智能風(fēng)冷,低噪聲
根據(jù)IGBT溫度對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行智能調(diào)速,電流小時(shí)噪聲低 。
9、溫度監(jiān)測(cè)
通過觸摸屏對(duì)所有IGBT溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示 ,當(dāng)溫度過高時(shí)會(huì)發(fā)出過溫警報(bào),自動(dòng)停機(jī)停止補(bǔ)償。
10、各種保護(hù)
APF具備各種保護(hù)功能:過壓、欠壓、過流、過熱、相序異常等。
2.3 主要技術(shù)參數(shù)
2.4 智能有源電力濾波器產(chǎn)品型號(hào)及說明
電力諧波動(dòng)態(tài)治理方法通過控制基波電流與諧波電流的特征值和關(guān)聯(lián)度,吸收諧波電流補(bǔ)償基波、降低基波電流和電流有效值,適用于紡織廠多機(jī)臺(tái)、大功率、負(fù)荷變化復(fù)雜場(chǎng)所,治理效果較好。投入使用后可以使低壓母線側(cè)有效電流降低5%以上,低壓母線側(cè)5次諧波電流值下降50%以上,并能提高整個(gè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量,提高功率因數(shù),減少電力安全事故。企業(yè)的電能利用率提高5%,可減少變壓器負(fù)荷或在變壓器不增容的情況下增加安裝機(jī)臺(tái)。
3、抽屜式有源電力濾波器
應(yīng)用案例
3.1 貴州抽屜式有源電力濾波器在數(shù)據(jù)機(jī)房的應(yīng)用
▲ 項(xiàng)目背景:
常熟智慧城市是一個(gè)市民卡信息中心,其中包括大型數(shù)據(jù)機(jī)房,對(duì)電能質(zhì)量要求非常高;為了提高供電可靠度,采用大量的UPS作為設(shè)備電源,機(jī)房?jī)?nèi)還包含空調(diào)設(shè)備、照明設(shè)備等。此類電力電子設(shè)備皆屬于非線性負(fù)載,在使用過程中會(huì)產(chǎn)生大量諧波并注入系統(tǒng)中,主要以5次、7次為主;如果不進(jìn)行諧波治理,對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的污染,也影響機(jī)房中其他敏感設(shè)備,比如導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,甚至癱瘓、中斷,降低了配電系統(tǒng)的性、可靠性。
▲ 治理方案:
根據(jù)以往測(cè)量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行諧波分析與估算,諧波主要由UPS和一些非線性直流電源產(chǎn)生,供電系統(tǒng)由2臺(tái)800kVA變壓器及其一臺(tái)800kW發(fā)電機(jī)組成,采用集中治理方案,在每臺(tái)變壓器下加裝300A有源電力濾波器,由兩臺(tái)150A并機(jī)實(shí)現(xiàn),型號(hào)為ANAPF150-380/BGL,來自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流,保證整個(gè)系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
▲ 治理效果:
圖4-1治理之前A、B、C、N相電流波形和電流頻譜
由圖可以看出,治理前,N線電流較大,3次、5次、7次等諧波頻次含量較大;治理后,N線電流明顯降低、各次諧波電流得到抵制,提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,了諧波對(duì)通信系統(tǒng)影響的危害,收到了良好的運(yùn)行效果。
▲ 安裝現(xiàn)場(chǎng):
圖4-2 安裝現(xiàn)場(chǎng)
3.2 ANAPF在辦公樓宇的應(yīng)用
▲ 項(xiàng)目背景:
珠海橫琴口岸項(xiàng)目是臨時(shí)邊檢大樓的新建項(xiàng)目,為邊檢部門電氣設(shè)備提供可靠電力支持,對(duì)電能質(zhì)量要求較高;用電設(shè)備主要是大功率UPS、LED顯示屏、空調(diào)、照明和報(bào)檢大廳動(dòng)力設(shè)備等,會(huì)產(chǎn)生大量諧波,其諧波主要包括3、5、7、9次;不進(jìn)行合理治理,將對(duì)其他電氣設(shè)備產(chǎn)生危害,如:大量的3次諧波造成中線過熱甚至發(fā)生火災(zāi);大量諧波造成變壓器局部嚴(yán)重過熱;繼電保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作等。
▲ 治理方案:
根據(jù)以往測(cè)量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行諧波分析與估算,諧波主要由UPS和一些非線性直流電源產(chǎn)生,該項(xiàng)目有1#、2#兩個(gè)配電站,1#配電站有2臺(tái)800kVA的變壓器,2#配電站有2臺(tái)1000KVA的變壓器,分別采用集中治理方案,在每臺(tái)變壓器下加裝ANAPF系列有源電力濾波器,由于安裝空間有限,選擇我司壁掛式有源電力濾波器進(jìn)行嵌入式安裝,1#配電站中#1和#2變壓器下安裝型號(hào)均為ANAPF75-380/BBL,2#配電站中#1和#2變壓器下安裝均為2臺(tái)型號(hào)為ANAPF60-380/BBL的有源電力濾波器并機(jī)使用,保障了整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
▲ 治理效果:
圖4-4治理之后電流波形和各次諧波電流畸變率
治理前電流波形發(fā)生畸變,三相電流畸變率分別為10.8%、11.1%、12.5%;在加裝ANAPF系列有源電力濾波器后電流波形趨向正弦波,各次諧波得到抵制,電流畸變率明顯降低,三相電流畸變率降至4.0%、4.1%、4.4%。
▲ 安裝現(xiàn)場(chǎng):
3.3 ANAPF在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
▲ 項(xiàng)目背景:
合肥日立建機(jī)是日立建機(jī)集團(tuán)在zui大的生產(chǎn)基地,其主要負(fù)載是變頻器、電焊機(jī)和中頻爐等,這類負(fù)載屬于中污染設(shè)備,使用時(shí)電流變化很快,無功需求大,傳統(tǒng)無功柜跟不上負(fù)載變化速度,導(dǎo)致功率因數(shù)很低,造成無功罰款;同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生大量諧波流入電網(wǎng)中,諧波電流在線路上流動(dòng)會(huì)產(chǎn)生壓降,使得電壓也畸變嚴(yán)重,致使一些精度高的生產(chǎn)設(shè)備不能正常運(yùn)行,影響公司的生產(chǎn),導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量下降,給客戶帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。
▲ 治理方案:
該項(xiàng)目共有6臺(tái)變壓器,均采用集中治理方案,在變壓器的出線側(cè)加裝ANAPF系列有源電力濾波器,型號(hào)為:ANPF200-380/BGL,既可補(bǔ)償諧波又可補(bǔ)償部分動(dòng)態(tài)無功。同時(shí),建議在變頻器的進(jìn)線端加裝輸入電抗器,用來濾除部分變頻器諧波,以達(dá)到更好的治理效果。
▲ 治理效果:
由圖4-5和圖4-6可以看出,治理前,電流波形失真十分嚴(yán)重,三相電流畸變率分別為21.3%、25.0%、28.0%,主要以5次、7次、11次等符合6n±1次特性的諧波為主,功率因數(shù)約0.83左右,會(huì)造成無功罰款;加裝ANAPF系列有源電力濾波器后,電流波形已經(jīng)趨向正弦波,三相電流畸變率分別為2.6%、2.6%、2.6%,主要頻次諧波得到抵制,功率因數(shù)也都到很明顯的提高。此次諧波治理,電網(wǎng)質(zhì)量得到明顯改善,保護(hù)了生產(chǎn)線上設(shè)備的正常運(yùn)行。
▲ 安裝現(xiàn)場(chǎng):
3.4 ANAPF抽屜式有源電力濾波器在其它行業(yè)的應(yīng)用
軌道交通
城市軌道交通存在大量熒光燈、UPS電源、變頻器及軟啟動(dòng)裝置,均會(huì)產(chǎn)生大量諧波,使得電力系統(tǒng)正弦波畸變,電能質(zhì)量降低。諧波進(jìn)行綜合治理,給交通、順暢帶來保障。
類似行業(yè)案例:、山東日照機(jī)場(chǎng)、南海三沙市機(jī)場(chǎng)、吉林站西廣場(chǎng)交通樞紐等。
行業(yè)主要是核磁共振機(jī)、CT機(jī)等設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量諧波,大量設(shè)備對(duì)供電電源的諧波質(zhì)量要求非常高,如果不進(jìn)行治理,很可能造成檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差大,設(shè)備之間干擾不能正常工作,造成嚴(yán)重的事故。諧波治理后,降低了用電隱患。
類似行業(yè)案例:陜西榆林*人民、上海第二康復(fù)、滁州市第二人民、安徽六安第六人民等。
冶金
冶金行業(yè)中大量使用了電弧爐、加熱爐、軋機(jī)等,這些負(fù)載不僅容量大,而且大部分為感性負(fù)荷,在不使用無功補(bǔ)償裝置的情況下,功率因數(shù)低,且產(chǎn)生大量畸變的諧波,嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的運(yùn)行和電氣設(shè)備經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。
類似行業(yè)案例:江蘇省鑌鑫特鋼材材料有限公司、宇東能源化工基地等。
體育館、演播廳
體育館、演播中心這類場(chǎng)所,主要就是大量舞臺(tái)燈光、LED屏幕、高桿燈等設(shè)備產(chǎn)生諧波。使得電能質(zhì)量變差,及時(shí)進(jìn)行諧波治理可保障設(shè)備本身的使用效果,給用電帶來保障。
類似行業(yè)案例:蘇州澹臺(tái)湖會(huì)議中心、廣州文化宮、武漢市教育電視臺(tái)演播廳、岳陽市奧體中心及游泳館等。
安科瑞電氣股份有限公司[代碼:300286.SZ]是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)于一體的高新技術(shù)企業(yè),致力于為用戶端提供能效管理和用電安全的系統(tǒng)解決方案。目前已有8000多套各類系統(tǒng)解決方案在全國各地運(yùn)行,幫助用戶實(shí)現(xiàn)能源的可視化管理,提供能源數(shù)據(jù)服務(wù),為用戶安全用能保駕護(hù)航。安科瑞自2012年上市以來一直保持穩(wěn)定增長(zhǎng),公司將秉著“創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)、誠信”的理念,堅(jiān)持穩(wěn)健經(jīng)營(yíng)、持續(xù)創(chuàng)新,為電力系統(tǒng)用戶端和微電網(wǎng)提供更多的解決方案、產(chǎn)品和服務(wù)。