有源電力濾波器

有源電力濾波器 有源電力濾波器

供電公司在進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測時(shí)發(fā)現(xiàn)某公司存在諧波超標(biāo)情況，嚴(yán)重影響到電網(wǎng)的供電質(zhì)量，并可能引起電網(wǎng)設(shè)備損壞。

根據(jù)《供用電營業(yè)規(guī)則》第五十五條-第五十八條及供用電雙方簽訂的《供用電合同》第九條約定事項(xiàng)的第12項(xiàng)規(guī)定、對諧波電流超過標(biāo)準(zhǔn)的，必須在規(guī)定期限內(nèi)予以治理，如不采取措施或采取措施不力的，供電企業(yè)可中止供電。

該司需在接到通知書的三個(gè)月內(nèi)完成對諧波超標(biāo)情況的治理。如在三個(gè)月內(nèi)未采取任何治理措施，電力行政單位講要求供電公司依法采取相關(guān)措施；如三個(gè)月內(nèi)已完成治理，需提供治理完成情況說明，電力行政單位將組織開展諧波復(fù)測工作，直至諧波電流符合標(biāo)準(zhǔn)要求。"

基于上述政策要求，有必要給大家詳細(xì)科普下諧波的危害及安科瑞的解決方案。

一、諧波危害

1、對電力變壓器的危害：諧波電流使電力變壓器銅損增加，引起繞組過熱、振動(dòng)、噪聲增大；諧波電壓產(chǎn)生附加損耗，使變壓器的磁滯及渦流損耗增加。

2、對無功補(bǔ)償裝置的危害：無功補(bǔ)償裝置里的電容器可能會引發(fā)諧振，造成諧波嚴(yán)重放大，使保險(xiǎn)絲、接觸器、電容器等元器件因過載失效甚至燒毀。

3、對線纜的危害：線纜的阻抗隨著電流頻率的增大而增大，且由于線纜的集膚效應(yīng)，諧波電流越大，線纜溫升越高，導(dǎo)致線纜燒毀引發(fā)火災(zāi)。

4、對電路自動(dòng)裝置的危害：造成斷路器電弧熄滅時(shí)間的延長，影響斷路器的開斷容量。諧波將使繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作，并使儀表和電能計(jì)量出現(xiàn)較大誤差。

5、對其他設(shè)備的危害：輸電線路上流過諧波電流時(shí)產(chǎn)生諧波電壓，引起電壓畸變，對數(shù)控機(jī)床、PLC、電子計(jì)算機(jī)、醫(yī)療儀器、實(shí)驗(yàn)室儀器等電壓敏感的電子設(shè)備產(chǎn)生影響，使其測量精度降低、誤動(dòng)作頻次增高、設(shè)備過熱、無法運(yùn)行等，同時(shí)還會使儀表的電能計(jì)量出現(xiàn)較大誤差。

二、產(chǎn)生諧波的設(shè)備

產(chǎn)生諧波的設(shè)備一般是非線性設(shè)備，主要分為以下幾類：

（1） 具有鐵磁飽和特性的鐵芯設(shè)備，如變壓器、電抗器等；

（2） 以具有強(qiáng)烈非線性特性的電弧為工作介質(zhì)的設(shè)備，如氣體放電燈、交流弧焊機(jī)、煉鋼電弧爐等；

（3） 以電力電子元件為基礎(chǔ)的設(shè)備，如開關(guān)電源、變流裝置、調(diào)壓裝置等。

三、電能治理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和條例

1、標(biāo)準(zhǔn)：GB/T14549-1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》

表1：公共電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）限值

表2：注入公共聯(lián)接點(diǎn)的諧波電流允許值（第1部分）

表3：注入公共聯(lián)接點(diǎn)的諧波電流允許值（第2部分）

2、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：YD/T5040-2005 《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范》

節(jié)選9.補(bǔ)償設(shè)備：補(bǔ)償電容器柜的容量應(yīng)按近期負(fù)荷配置并考慮一定發(fā)展，應(yīng)配置自動(dòng)補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償柜電容器柜應(yīng)配置一定比例的電抗器。

節(jié)選10.濾波設(shè)備：當(dāng)交流供電系統(tǒng)內(nèi)總諧波電流含量（THD）大于10%時(shí)應(yīng)配置濾波器。

3、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ312-2013《醫(yī)療建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》

節(jié)選9.6.6：UPS不間斷電源裝置的輸出功率因數(shù)應(yīng)大于或等于0.8，諧波電壓畸變率及輸入諧波電流（3~39次THDi）畸變率應(yīng)小于5%。

4、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》

節(jié)選22.3.3供配電系統(tǒng)的諧波治理：

省級及以上政fu機(jī)關(guān)、銀行總行、分行及同等金融機(jī)構(gòu)的辦公大樓、省級及以上醫(yī)院醫(yī)技樓、大型計(jì)算機(jī)中心建筑物，應(yīng)在辦公設(shè)施、醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電源等電力干線上設(shè)置有源濾波裝置。

其他的公共建筑物，宜在其辦公設(shè)施、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)電源等電力干線上設(shè)有有源濾波裝置。

5、條例：《江蘇省電力保護(hù)條例》

第二十八條規(guī)定，對有下列情節(jié)之一，嚴(yán)重影響電力的用戶，供電企業(yè)可以中斷供電：“（一）用戶的非線性

阻抗特性的用電設(shè)備接入電網(wǎng)運(yùn)行所注入電網(wǎng)的諧波電流或者引起公共連接點(diǎn)電壓畸變率超過規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，在供電企業(yè)通知后，用戶不予改正的；"。

6、指導(dǎo)意見：《上海軌道交通無功補(bǔ)償及諧波支路指導(dǎo)意見》

明確指出，設(shè)計(jì)方案中“取消傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)方案"，“新建線路的設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一采用：串聯(lián)電抗器的無功補(bǔ)償裝置（失諧無功補(bǔ)償裝置）與有源濾波器并聯(lián)使用的設(shè)計(jì)方案"。

四、安科瑞為您提供解決方案

1、同客戶建立溝通，明確細(xì)節(jié)，填寫售前確認(rèn)單提交相關(guān)部門，表單如下：

2、約定時(shí)間，現(xiàn)場測量，獲取相關(guān)信息和實(shí)際數(shù)據(jù)

3、導(dǎo)出數(shù)據(jù)，提交工程師出方案

4、方案及報(bào)價(jià)

五、安科瑞有源電力濾波器產(chǎn)品介紹

1、諧波治理原理：

2、諧波治理產(chǎn)品

3、產(chǎn)品命名

4、產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念及安裝說明

有源電力濾波器（ANAPF）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。

4.1整柜安裝

4.2模塊式安裝

ANAPF板載式有源濾波裝置相較于公司前期的立柜式產(chǎn)品來說，體積更小、重量更輕、方便安裝、更美觀，這對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)安排和內(nèi)部集成度有了更高的要求。我司生產(chǎn)的ANAPF有源濾波裝置分為兩種安裝方式：抽屜式、壁掛式

4.2.1抽屜式模塊

抽屜式板載模塊外觀如圖所示：

其主要參數(shù)如下：

外形尺寸485×610×275 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當(dāng)提高）

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進(jìn)線方式：后進(jìn)后出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL9004

防護(hù)等級：IP20

質(zhì)量：50KG

4.2.2壁掛式模塊

壁掛式板載模塊外觀如圖所示：

其主要參數(shù)如下：

外形尺寸485×275×610 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當(dāng)提高）

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進(jìn)線方式：上進(jìn)上出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL7035

防護(hù)等級：IP20

質(zhì)量：50KG

接線示意圖如下：

其中壁掛式結(jié)構(gòu)適用于負(fù)荷容量較小或場地緊湊的場合，一般為單臺的獨(dú)立運(yùn)行時(shí)使用；抽屜式結(jié)構(gòu)多采用多模塊并聯(lián)安裝在抽屜柜體中的安裝方式，可根據(jù)實(shí)際補(bǔ)償容量需求增減柜體內(nèi)模塊數(shù)量，適用于大負(fù)荷容量的場合。目前我司常規(guī)產(chǎn)品較大的為6個(gè)模塊組合，并且正在向更多模塊數(shù)，更大容量化方面研究與發(fā)展。其抽屜柜安裝效果圖如圖4所示。

該方式相對于傳統(tǒng)整柜式有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：

（1）每個(gè)模塊容量為50A（可在適當(dāng)范圍內(nèi)浮動(dòng)），相同的柜體格局下有更多容量選擇，并可根據(jù)客戶實(shí)際需求增加模塊數(shù)量至6個(gè)以上（需加寬柜體尺寸，效果可參照圖5）；

（2）可根據(jù)負(fù)載使用變化隨時(shí)增、減APF設(shè)備的容量（加、減模塊數(shù)量即可，并對人機(jī)界面作相應(yīng)參數(shù)設(shè)置）；

（3）每個(gè)模塊單獨(dú)安裝散熱單元，并可在柜體上加裝散熱風(fēng)扇，散熱效果良好，故障率低；

（4）多個(gè)模塊之間雖有通訊連接，但各臺的故障并不會相互影響其它模塊繼續(xù)工作（補(bǔ)償容量會相應(yīng)減小）；

（5）后期維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)故障模塊單獨(dú)維修、更換；維護(hù)期間ANAPF有源濾波裝置可持續(xù)工作。

（6）結(jié)構(gòu)精巧，設(shè)計(jì)靈活，可作為零部件（模塊）單獨(dú)購買，嵌入第三方柜體；柜型外觀、尺寸的改變基本不影響內(nèi)部安裝和整體使用效果。

（7）生產(chǎn)周期短，即使是非常規(guī)要求產(chǎn)品亦能保證及時(shí)投入使用，確保客戶經(jīng)濟(jì)利益。

5、有源濾波裝置的補(bǔ)償效果

下面是某負(fù)載的產(chǎn)品應(yīng)用效果圖，其諧波含量在26%左右，通過電能質(zhì)量分析儀PW3198的分析可以幫助我們很直觀的看到補(bǔ)償效果。

補(bǔ)償前網(wǎng)側(cè)諧波畸變率                                     補(bǔ)償前網(wǎng)側(cè)諧波畸變率

補(bǔ)償后諧波電流含量僅為4%，低于國標(biāo)對0.38KV電網(wǎng)的要求5%，以C相為例，對應(yīng)的各次諧波含量清單如下：

補(bǔ)償前C相各次諧波含量                                      補(bǔ)償后C相各次諧波含量

從波形來看效果可以更直觀的看到補(bǔ)償效果：補(bǔ)償前電流波形為M形，補(bǔ)償后已變?yōu)檎也?，效果良好? 

補(bǔ)償前電壓電流波形                                                  補(bǔ)償前電壓電流波形

6、安科瑞ANAPF有源電力濾波器產(chǎn)品相關(guān)證書：

安科瑞ANAPF有源電力濾波器型式試驗(yàn)報(bào)告和CE證書

六、結(jié)束語

ANAPF有源濾波裝置在原有立柜、抽屜、壁掛式產(chǎn)品基礎(chǔ)上，進(jìn)一步縮小了體積并減輕重量；由于其采用了高集成化模塊設(shè)計(jì)，后期維護(hù)變得更加輕松、便利，而且治理效果也更顯著。其不僅能治理諧波，也能補(bǔ)償無功：地治理諧波，可改善電能質(zhì)量使設(shè)備誤動(dòng)作率大大降低，從而提高電氣設(shè)備利用率和產(chǎn)品合格率，既保證了電網(wǎng)運(yùn)行，又能降低用戶的電力損耗；而地補(bǔ)償無功，使功率因數(shù)高達(dá)0.98以上，則避免了用戶因功率因數(shù)不足而被罰款，也為用戶帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)收益。由此可見，選用ANAPF板載式產(chǎn)品，對電網(wǎng)設(shè)施和用戶設(shè)備都有大的益處，可以說是實(shí)現(xiàn)了供用電雙方的共贏。

選用電能質(zhì)量設(shè)備就是為了保證可靠的運(yùn)行，延長供電系統(tǒng)中其他電力設(shè)備的使用壽命及提高系統(tǒng)的可靠性?？偟膩碚f，解決電能質(zhì)量問題是要有正確的理念，使整個(gè)供電系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)環(huán)保的、高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境運(yùn)行。

電能質(zhì)量問題不能理解為用某一種產(chǎn)品（有源濾波器或者靜止無功發(fā)生器）就可以解決問題，要整體考慮，我們比較大大的優(yōu)勢就是和設(shè)計(jì)師、客戶共同討論，找到解決企業(yè)電能質(zhì)量的問題，然后用系列的電能質(zhì)量產(chǎn)品實(shí)施解決，實(shí)現(xiàn)多贏！