【產(chǎn)品知識】配套配電系統(tǒng)中的有源濾波器

1 背景

近年來，隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程的不斷深入，以及國家對于節(jié)能減排的倡導(dǎo)，建筑行業(yè)大量地采用整流及變頻設(shè)備，整流及變頻器的使用在節(jié)能上起到了很好的作用，然而這些非線性負(fù)荷的大量使用，并且功率越來越大，導(dǎo)致了供配電電能質(zhì)量的嚴(yán)重降低。這些非線性設(shè)備所產(chǎn)生的大量的多次諧波，與供配電網(wǎng)絡(luò)中的系統(tǒng)容抗和系統(tǒng)阻抗在一定的參數(shù)條件下，會形成串聯(lián)或聯(lián)諧振，從而會導(dǎo)致系統(tǒng)中的設(shè)備損壞。諧波對于整個供配電系統(tǒng)的危害已經(jīng)引起了人們的廣泛重視，抑制諧波，提高供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量已經(jīng)刻不容緩。

2 諧波的產(chǎn)生

諧波通常是由非線性供電設(shè)備所產(chǎn)生的，如變壓器、整流器、變頻裝置等，這些設(shè)備在吸收基本功率的同時，也產(chǎn)生諧波電流及諧波功率。

3 諧波的危害

目前由于產(chǎn)生諧波的設(shè)備量大面廣，諧波使建筑樓宇的供配電系統(tǒng)面臨著嚴(yán)重的干擾與破化，諧波的危害主要有如下幾點:

3.1電力變壓器

鐵芯磁感應(yīng)環(huán)流增加，電流諧波將增加銅損，電壓諧波將增加鐵損，綜合效應(yīng)是使變壓器溫度上升，功耗增加；加速絕緣老化，造成容量裕度減小，影響設(shè)備壽命；諧波還可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振，及引起鐵芯磁通飽和或歪斜，嚴(yán)重時可造成變壓器燈的燒毀。

3.2電力電纜

由于諧波頻率較高，集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)就越大，發(fā)熱損耗增加，加速絕緣老化，影響壽命。況且，3次諧波會在中性線疊加，以3倍于相線的電流通過中性線，使中性線電流大大超過其安全電流值造成過負(fù)荷，這種狀態(tài)下就有可能造成導(dǎo)線過熱引起線路周圍可燃裝修材料起火或中性線熔斷，造成各相電壓不平衡，燒壞線路中接入的電器設(shè)備進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)。

3.3電動機(jī)

對于經(jīng)常啟動的電動機(jī)，大的會引起電動機(jī)發(fā)熱，導(dǎo)致電動機(jī)的額外溫升；另外，當(dāng)電動機(jī)中的諧波電流，與某零件的固有頻率接近時，還會使電動機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動，發(fā)出很大的噪聲。

3.4電力電容器組

用電系統(tǒng)中為了提高功率因數(shù)一般都加電力電容器組，而諧波會加速電容器的老化使電容器的損耗系數(shù)*大，附加損耗增加，從而容易放生故障和縮短電容器的壽命。當(dāng)電容器與線路阻抗達(dá)到共振條件時，會放大諧波電流，使電容器及熔斷器因過熱、過電流、過電壓等而不能正常運行甚至燒毀。

3.5開關(guān)和繼電設(shè)備

諧波電流會引起開關(guān)之額外損失，并提高溫升使承載基波電流能力降低，湛升的提高對某些絕緣組件而言會降低其使用壽命。諧波電流還會使繼電保護(hù)設(shè)備產(chǎn)生額外的轉(zhuǎn)矩，改變電器的動作特性，以致引起誤動作，低壓斷路器之固態(tài)跳脫裝置，系根據(jù)電流峰值來動作，而此種型式之跳脫裝置會因饋線供電給非線性負(fù)載而導(dǎo)致不正常跳閘。

3.6計量儀表、照明、通信等設(shè)備

電能測量儀表因諧波會造成感應(yīng)轉(zhuǎn)盤產(chǎn)生額外的電磁轉(zhuǎn)矩，引起誤差降低精*度；諧波電流會引起照明閃爍，使人易視覺疲勞，降低工作效率，對于通信等設(shè)備會通過電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)與傳到等方式耦合到系統(tǒng)中，從而對設(shè)備產(chǎn)生干擾而影響其正常的工作或減少使用壽命。

4 抑制諧波的措施

1）增加變流裝置的整流相數(shù)

2）設(shè)置無源濾波器

3）設(shè)置有源濾波器

5 有源濾波器

ANAPF系列有源電力濾波器通過電流互感器采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計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。

產(chǎn)品特點

(1)DSP+FPGA控制方式，響應(yīng)時間短，全數(shù)字控制算法，運行穩(wěn)定；

(2)一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功，可對2～51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

(3)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；

(4)模塊化設(shè)計，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；

(7)多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級。

型號說明

型號對比

應(yīng)用組網(wǎng)

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，178 2117 0311,主要研究方向為微電網(wǎng)能效管理和環(huán)保安全用電。