安科瑞APF有源電力濾波裝置

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：

   ♦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。