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摘要:本ben文wen介jie紹shao了le並bing聯lian有you源yuan濾lv波bo裝zhuang置zhi的de工gong作zuo原yuan理li和he在zai廠chang礦kuang企qi業ye配pei電dian網wang中zhong應ying用yong,就jiu諧xie波bo治zhi理li中zhong的de無wu源yuan及ji有you源yuan濾lv波bo技ji術shu進jin行xing了le對dui比bi,結jie合he實shi踐jian證zheng明ming並bing聯lian有you源yuan濾lv波bo裝zhuang置zhi是shi治zhi理li諧xie波bo汙wu染ran的de有you效xiao設she備bei,今jin後hou將jiang具ju有you廣guang闊kuo的de運yun用yong前qian景jing。
關鍵詞:諧波 有源濾波裝置 混合補償
引言:近年來,許多廠礦企業大量使用可控矽整流和換流設備、電弧爐、中頻爐等諧波幹擾源負荷設備,這些設備在吸收大量無功功率、降jiang低di用yong戶hu的de功gong率lv因yin數shu的de同tong時shi,也ye使shi諧xie波bo問wen題ti日ri趨qu嚴yan重zhong。根gen據ju電dian力li工gong業ye電dian能neng質zhi量liang方fang麵mian的de標biao準zhun及ji管guan理li規gui定ding,各ge地di供gong電dian部bu門men出chu台tai了le相xiang應ying的de諧xie波bo限xian製zhi準zhun則ze及ji措cuo施shi,並bing對dui諧xie波bo汙wu染ran嚴yan重zhong的de企qi事shi業ye單dan位wei進jin行xing考kao核he和he治zhi理li。因yin此ci,濾lv除chu諧xie波bo、提高功率因數、延長設備壽命是這類企業節能降耗、提高生產效益和產品質量的當務之急。
chuantongdexieboyizhihewugongbuchangfangfashicaiyongyoudianganhedianronggouchengdewuyuanlvbozhuangzhi,gaizhuangzhiyuxubuchangdefeixianxingfuzaibinglian,zaiweixiebotigongdizutongludetongshi,yeweifuzaitigonglesuoxudewugonggonglv。suiranwuyuanlvbozhuangzhijuyoujiandan、方便的優點,但它也存在許多缺點。
有源電力濾波(active power filter,APF)zhuangzhibujinkejianxiaozhandimianji,erqiekeyouxiaojiejuewuyuanlvbozhuangzhicunzaidewenti。youyuanlvboyuwuyuanlvbocunzaizhebenzhiqubie,tashigenjudongtaibuchangxiebodeyuanli,yingyongxiandaidianlidianziqijianhejisuanjijishu,kuaisugenzongxiebochanshengdexiebodaxiaohetexing,youzhuangzhifachuxiangyingpinlvdefanxiangdianliu,congerdadaotongshilvchuduozhongchengfenxiebodemude。tayibanyoudianzidianlibianliuqigoucheng,juyoubandaotigonglvbianliuqidegaokekongxinghekuaisuxiangyingxing。
1 ANAPF低壓有源濾波器在工廠中的應用案例
1.1項目簡介
秦皇島某電子有限公司配電係統中接有5套整流變壓器,主要給10個熔化中頻電爐供電。該類設備采用12maibojingzhaguanzhengliufangshi,zaishengchanguochengzhongchanshengyanzhongdefeizhengxianjibianhedalianggaocixiebo,duizishenpeidianxitonghegonggongdianwangzaochengyanzhongganrao。tongshi,youyugaifeixianxingfuzaiweiganxingde,shizishenpeidianxitongdegonglvyinshuehua,10kV進線側11次和13次諧波電流超出國家標準要求,進而大大影響了配電係統和公共電網的電能質量。如果不進行諧波治理,不僅對該公司自身配電係統造成危害,而且會危及公共電網安全。
1.2 ANAPF濾波裝置原理
ANAPF係列有源電力濾波裝置,以並聯方式接入電網,通過實時檢測負載的諧波和無功分量,采用PWM變流技術,從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量並實時注入電力係統,從而實現諧波治理和無功補償。
原理如下圖:

1.3方案設計
10kV高壓係統分4段和5段母線,每段母線的有源電力濾波器容量為450A,使用型號為ANAPF100-400/B的濾波器3台並聯,通過0.4kV/10kV的諧波變壓器將諧波送至10kV側與負載諧波疊加,達到與電網諧波抵消的作用。

1.4治理前後諧波電流頻譜對比圖:

在10kV母線4段和5段使用兩套有源電力濾波器裝置進行治理後,係統諧波得到了很好的抑製,完全將11次、13cixieboxianzhizaiguojiabiaozhundefanweinei,tishenggongdianxitongdegongdiankekaoxing,xiaochulexitongxieboduidianwangxitongyingxiangdeyinhuan,shoudaolelianghaoxiaoguo,dadaogaishandianwangdiannengzhiliangdemude。1.5治理效果
2 ANAPF有源濾波器簡介
2.1技術參數

2.2 ANAPF有源濾波器報價及元件清單
3並聯型ANAPF應用優勢
1)濾除諧波
ANAPF濾波範圍廣、濾波效率高,濾除率可達92%以上:無源濾波設備是利用補償容量,針對固定次諧波設置LC濾波支路,而對它次諧波濾除效果較差;針對該係統工況諧波成分非常複雜,而係統功率因數已較高。基波補償容量太小,根本無法設置特定的LC濾波支路來保證各次濾除率達到要求。尤其是係統2次諧波含量較大,而根據LC濾波支路的原理,2次諧波阻抗和基波幾乎相同,濾除率極低。
2)防止諧波放大,抑製諧振功能
ANAPF無儲能原件,不受係統參數與設計參數發生變化是的影響,不會與係統發生諧振;無源濾波設備,設置高次濾波支路將會對低次諧波放大,而係統2~13次諧波含量均較大,設置的濾波支路極易對其他次諧波造成放大;無法適用係統參數與設計參數不一致或發生的變化,存在與係統發生諧振的風險。
3)其他
ANAPF響應時間小於10ms,延遲時間小於100us;無功補償可編程,即可補容性無功,也可補感性無功;帶載能力強,自動限流,不會發生過載,使用壽命高;體積小,易於安裝; 無源濾波設備動態響應慢;隻能補容性無功;限於LC器件特性,長時間運行後,LC參數可能會發生變化;體積大,調試較複雜。
4結論
1)本(ben)文(wen)設(she)計(ji)的(de)模(mo)塊(kuai)化(hua)並(bing)聯(lian)型(xing)有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)裝(zhuang)置(zhi)是(shi)可(ke)用(yong)於(yu)低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)新(xin)型(xing)濾(lv)波(bo)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)。該(gai)裝(zhuang)置(zhi)自(zi)身(shen)可(ke)同(tong)時(shi)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong)的(de)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)和(he)基(ji)波(bo)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv),具(ju)有(you)高(gao)度(du)的(de)自(zi)適(shi)應(ying)性(xing),且(qie)濾(lv)波(bo)精(jing)度(du)高(gao)、補償效果好。
2)該裝置自身各項保護功能完善,可抑製因係統參數改變而產生的並聯或串聯諧振,還可防止無功過補償等。
3)在(zai)企(qi)業(ye)原(yuan)有(you)的(de)電(dian)容(rong)器(qi)無(wu)功(gong)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)基(ji)礎(chu)上(shang)進(jin)行(xing)了(le)改(gai)造(zao),設(she)計(ji)的(de)由(you)電(dian)容(rong)和(he)有(you)源(yuan)濾(lv)波(bo)裝(zhuang)置(zhi)構(gou)成(cheng)的(de)濾(lv)波(bo)與(yu)無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)混(hun)合(he)補(bu)償(chang)係(xi)統(tong),節(jie)約(yue)了(le)用(yong)戶(hu)投(tou)資(zi)成(cheng)本(ben),縮(suo)短(duan)了(le)工(gong)期(qi),為(wei)低(di)壓(ya)配(pei)電(dian)網(wang)的(de)諧(xie)波(bo)治(zhi)理(li)工(gong)程(cheng)提(ti)供(gong)了(le)高(gao)效(xiao)的(de)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi),具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)應(ying)用(yong)價(jia)值(zhi)和(he)應(ying)用(yong)前(qian)景(jing)。
4)有源濾波裝置模塊單體容量的擴大及其電壓等級的進一步提高可作為今後研究的方向。
【參考文獻】
[1] GB/T 14549-1993 《電能質量:公用電網諧波》
[2] 羅世國.無源電力濾波器的補償特性及其存在的問題分析[J].電網技術,2004,28(22):40-43
[3] 上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版
作者簡介:
趙斌,研究方向為能源管理係統、變配電智能監控技術
Tel: Fax: 021-69158302 Email:
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