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APF有源電力濾波裝置

  • 更新時(shí)間:  2024-04-15
  • 產(chǎn)品型號:  
  • 簡(jiǎn)單描述
  • ANAPF系列有源電力濾波裝置,以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過(guò)實(shí)時(shí)檢測負載的諧波和無(wú)功分量,采用PWM變流技術(shù),從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當前諧波分量和無(wú)功分量對應的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統,從而實(shí)現諧波治理和無(wú)功補償。
詳細介紹

1 概述
        隨著(zhù)電力電子變流裝置的應用日益廣泛,電能得到了更加充分的利用。但非線(xiàn)性電力裝置設備的廣泛應用產(chǎn)生了大量畸變的電流諧波,畸變電流在電網(wǎng)中的流動(dòng)導致了諧波電壓;諧波污染越來(lái)越多地威脅到電力系統安全、穩定、經(jīng)濟運行,給同一網(wǎng)絡(luò )的線(xiàn)性負載和其它用戶(hù)帶來(lái)了大影響。諧波已與電磁干擾、功率因數降低并列為電力系統的三大公害。所以了解諧波產(chǎn)生的原理、研究供配電系統中的高次諧波問(wèn)題對供電質(zhì)量和確保電力系統安全經(jīng)濟運行有著(zhù)非常積的意義。諧波測量是諧波問(wèn)題中的一個(gè)重要分支,對抑制諧波、解決諧波產(chǎn)生的問(wèn)題有著(zhù)重要的指導作用。因此對諧波的測量和分析是電力系統分析和控制中的一項重要工作,是繼電保護、故障測量等工作開(kāi)展的重要前提。

主要諧波產(chǎn)生源如下表:

名     稱(chēng)

所屬行業(yè)

變頻裝置

商業(yè)、市政、民用、公用事業(yè)、工礦企業(yè)等

UPS、開(kāi)關(guān)電源、逆變電源

公用事業(yè)、商業(yè)、電子、通信等

地鐵、輕軌、充電站(樁)

交通

單(多)晶硅生產(chǎn)設備、中頻爐

制造業(yè)

電弧爐、交流弧焊機、感應加熱裝置

機械、能源、化工


1.1 諧波的危害
  ♦使電力元件附加損耗加大,易引發(fā)火災。
        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、輸電及用電設備的效率。大量三次諧波流過(guò)中線(xiàn)會(huì )使線(xiàn)路過(guò)熱,甚至引起火災。

 

   ♦影響電氣設備的正常運行。
        諧波會(huì )影響電氣設備的正常工作,使電機產(chǎn)生機械振動(dòng)和噪聲等,使變壓器局部嚴重過(guò)熱,使電容器、電纜等設備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短,以致?lián)p壞。

   ♦引起電網(wǎng)諧振。
        這種諧振可能使諧波電流放大幾倍甚至數十倍,會(huì )對系統,特別是對電容器和與之串聯(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。

   ♦使繼電保護誤動(dòng)作,電氣測量誤差過(guò)大。
        諧波會(huì )導致繼電保護,特別是微機綜合保護器與自動(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 )使電氣測量?jì)x表計量不準確,產(chǎn)生計量誤差,給用電管理部門(mén)或電力用戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟損失。

   ♦使工控系統崩潰。
        臨近的諧波源或較高次諧波會(huì )對通信及信息處理設備產(chǎn)生干擾,輕則產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量,計算機無(wú)法正常工作;重則導致信息丟失,使工控系統崩潰。

1.2 諧波治理依據的國家標準
   GB/T14549-1993 《電能質(zhì)量:公用電網(wǎng)諧波》
   GB/T15543-2008 《電能質(zhì)量:三相電壓允許不平衡度》
   GB/T12325-2008 《電能質(zhì)量:供電電壓允許偏差》
   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(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓》
   GB/T15945-2008 《電能質(zhì)量:電力系統頻率允許偏差》
   GB7625.1-1998 《低壓電氣電子產(chǎn)品發(fā)出的諧波電流限值》
   GB/T15576-1995 《低壓無(wú)功功率靜態(tài)補償裝置總技術(shù)條件》

2 有源電力濾波裝置
2.1 型號說(shuō)明

2.2 工作原理
        ANAPF系列有源電力濾波裝置,以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過(guò)實(shí)時(shí)檢測負載的諧波和無(wú)功分量,采用PWM變流技術(shù),從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當前諧波分量和無(wú)功分量對應的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統,從而實(shí)現諧波治理和無(wú)功補償。

原理如下圖:

2.3 主要技術(shù)特點(diǎn)
  DSP+FPGA全數字控制方式,具有快的響應時(shí)間;
  的主電路拓撲和控制算法,精度更高、運行更穩定;
  一機多能,既可補諧波,又可兼補無(wú)功;
  模塊化設計,便于生產(chǎn)調試;
  便利的并聯(lián)設計,方便擴容;
  具有完善的橋臂過(guò)流、保護功能;
  使用方便,易于操作和維護。

2.4 技術(shù)參數

2.5 濾波方案選擇框圖

2.6 安裝技術(shù)要求
2.6.1 布置要求
        ANAPF一般為標準柜式結構,安裝時(shí)應避免倒置或平放,外形尺寸由所選諧波補償電流值決定,平面布置形式一般由諧波電流補償點(diǎn)位置決定。其平面布置要求如下
        1)離墻安裝:正常情況下建議與低壓開(kāi)關(guān)柜并列離墻布置,正面操作,雙面維護,背面維護通道不小于800mm。
        2)靠墻安裝:ANAPF也可靠墻布置,正面操作,正面維護。
        3)電氣設計人員在考慮系統接線(xiàn)及平面布置時(shí)應注意將ANAPF的補償接入點(diǎn)盡量靠近補償對象,并處于采樣CT的上游,或在末端預留空間供設計安裝,CT采樣處下游不能包含容性負荷。平面布置示意如下圖:
        4)ANAPF所有正常情況下不帶電的金屬外殼均應根據設計要求的接地制式(TN-S、TN-C-S、TT等)嚴格做好相應的保護接零或保護接地。

2.6.2 互感器的安裝
        1)互感器的P1端指向電網(wǎng),P2端指向負載。
        2)互感器與ANAPF的接線(xiàn)如下圖所示:

3)注意互感器的進(jìn)出線(xiàn)要*且方向正確。
4)安裝電纜規格如下表:

安裝電纜與CT采樣線(xiàn)截面積

2.7 主要應用范圍及場(chǎng)合
   機場(chǎng):主控室、計算機房、廣播系統、EIB燈光調光系統等。
   醫院:ICU(重癥監護室)、MRI(磁共振成像)、手術(shù)室、醫學(xué)成像室、放療科等。
   劇場(chǎng)、體育館:解決由于諧波造成的EIB調光設備及其它控制設備的損壞。
   學(xué)校:精密實(shí)驗室、機房、網(wǎng)絡(luò )中心等。
   研究所:精密儀器、機房、高精密設備集中區域等。
   大型商場(chǎng):解決由于節能燈大量應用造成的諧波問(wèn)題。
   銀行:計算機中心、營(yíng)業(yè)部計算機、安防系統等。
   稅務(wù)、工商:大型計算機中心等。
   電信機房:移動(dòng)基站。
   工廠(chǎng):生產(chǎn)線(xiàn)的PLC、計算機控制設備、機床、PCS系統、計量/稱(chēng)重系統等。
   電視臺:圖像設備、調光設備、計算機等。

3 有源電力濾波功能模塊介紹
3.1 控制器模塊
        APF有源電力濾波裝置控制器主要由:DSP(數字信號處理器)、FPGA邏輯器件、AD信號采樣電路、DI/DO輸入輸出控制電路、PWM波形控制電路、RS485通訊電路等組成,主要用來(lái)完成電壓、電流等信號的采集和處理、指令電流的計算、開(kāi)關(guān)電路的生成、PWM信號的輸出、系統對外通訊與系統保護等功能??刂葡到y是有源濾波器的核心,它決定了有源電力濾波器系統的主要性能和指標。

  命名規則
    

  外形尺寸(單位:mm)
    

   技術(shù)參數

3.2 變流器模塊
        APF有源電力濾波裝置變流器的核心是儲能電容和IGBT模塊。變流器的作用主要是將電網(wǎng)的電壓經(jīng)IGBT功率模塊整流后為儲能電容充電,使母線(xiàn)電壓維持在某個(gè)穩定的值,在這個(gè)過(guò)程中變流器主要工作在整流狀態(tài),當主電路產(chǎn)生補償電流時(shí),變流器又工作在逆變狀態(tài)??紤]到產(chǎn)品是在電網(wǎng)中長(cháng)時(shí)間運行的,因此直流支撐電容采用薄膜電容,功率模塊采用德國原裝產(chǎn)品,以確保整機質(zhì)量。變流器的選擇根據補償電流的大小而有所不同。
   命名規則
    

 外形尺寸(單位:mm)
    

3.3 電抗器模塊
        APF電抗器起濾波作用,濾除APF發(fā)出的電網(wǎng)不需要的諧波。電抗器可分為單相和三相,電流從15A到200A等多種規格

  命名規則
    

  外形尺寸(單位:mm)
    

   產(chǎn)品特點(diǎn)
   鐵心采用低損耗硅鋼片;
   線(xiàn)圈采用銅箔或鋁箔繞制;
   絕緣采用H級,使用壽命更長(cháng),安全系數更高;
   功率范圍寬:?jiǎn)闻_可從15A到100A。

 


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