有源電力濾波器應用

隨著(zhù)國內外電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開(kāi)關(guān)構成的、具有非線(xiàn)性特性的用電設備廣泛應用于冶金、鋼鐵、交通、化工等工業(yè)領(lǐng)域，如電解裝置、電氣機車(chē)、軋制機械、高頻爐等，故國內外電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴重。美國電力科學(xué)研究院EPRI最近的報告指出，全美因諧波等電能質(zhì)量損失達幾百億美元。電網(wǎng)中的高次諧波會(huì )造成旋轉電機和變壓器過(guò)熱，使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞；對電力系統中的發(fā)電機、調相機、繼電保護自動(dòng)裝置和電能計量等也有很大危害，嚴重時(shí)會(huì )引發(fā)設備誤動(dòng)作，造成重大事故；諧波污染對通信、計算機系統、高精度加工機械，檢測儀表等用電設備也有嚴重的干擾。因此，必須采取有效的措施來(lái)消除電網(wǎng)中的高次諧波。

在低壓配電網(wǎng)中這些諧波污染問(wèn)題顯得尤為突出，嚴重影響到各種類(lèi)大型廠(chǎng)礦的正常生產(chǎn)，如鋼鐵、煤礦、化工、紡織等企業(yè)，以及IT和大規模微電子集成電路企業(yè)，造成產(chǎn)品報廢，生產(chǎn)線(xiàn)停產(chǎn)，生產(chǎn)設備的壽命驟減甚至損壞。
諧波使電網(wǎng)中串、并聯(lián)設備產(chǎn)生諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設備的效率，大量的三次諧波電流流過(guò)中線(xiàn)時(shí)會(huì )使線(xiàn)路過(guò)熱甚至發(fā)生火災。諧波對計算機和數控設備具有很大危害，可以影響程序運行，破壞數據，使信息丟失，導致控制系統誤動(dòng)作。諧波能夠影響各種電氣設備的正常運行，對電機、變壓器、電容器、電纜等設備造成振動(dòng)、過(guò)熱、絕緣老化，嚴重影響設備的使用壽命甚至直接造成設備損壞。

例如大眾汽車(chē)在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的諧波直接影響上海安亭電網(wǎng)，且諧波的干擾使得大眾的DeviceNet現場(chǎng)總線(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)系統無(wú)法正常工作。這些諧波污染問(wèn)題帶來(lái)的嚴重經(jīng)濟損失以及隨著(zhù)電力市場(chǎng)的發(fā)展趨勢，政府、企業(yè)和個(gè)人用戶(hù)對電能質(zhì)量越來(lái)越重視，產(chǎn)生諧波污染的用戶(hù)需要相應的設備減輕或消除其對周邊電力系統的影響，電力運行管理部門(mén)也會(huì )加強對相關(guān)企業(yè)的監督管理。顯然上述配電網(wǎng)用戶(hù)都是本產(chǎn)品的目標市場(chǎng)。

根據國內經(jīng)濟發(fā)展的現狀，我國在有源濾波器方面的需求在近些年將有較大的增長(cháng)。我國首都北京將在2008年舉辦奧運會(huì )，屆時(shí)，諧波問(wèn)題是電能質(zhì)量的主要問(wèn)題，現階段北京奧組委已經(jīng)建立專(zhuān)門(mén)的諧波測量站，每周定期向國際奧組委上交諧波狀況報告，以保證電能質(zhì)量。我國最大的國際城市上海將在2010年全年舉辦世界博覽會(huì )，場(chǎng)館對電能質(zhì)量也提出了更高的要求，上海市也建立了專(zhuān)門(mén)的諧波測量站，以保證電能質(zhì)量。由此可見(jiàn)，諧波問(wèn)題已成為當前電力系統面臨的主要問(wèn)題。
本產(chǎn)品現已通過(guò)科學(xué)技術(shù)鑒定，科技情報研究所和科學(xué)技術(shù)鑒定報告均認為：本產(chǎn)品已經(jīng)達到國際先進(jìn)水平。因此本產(chǎn)品將立足于國內電網(wǎng)的實(shí)際情況，利用我公司的先進(jìn)技術(shù)和設備以及國內較低的制造成本，必將打破該產(chǎn)品為國外公司壟斷的局面，并生產(chǎn)出符合中國國情的先進(jìn)產(chǎn)品，為上海地區以及全國的工業(yè)發(fā)展帶來(lái)好的經(jīng)濟效益。

諧波的危害
1.使旋轉電機和變壓器過(guò)熱、振動(dòng)和噪聲，降低變壓器額定容量，縮短電機使用壽命
2.使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞
3.使線(xiàn)路損失加大、電纜過(guò)熱、絕緣老化，嚴重時(shí)會(huì )使電纜“放炮”
4.影響電力系統中的發(fā)電機、調相機、繼電保護和自動(dòng)裝置，嚴重時(shí)會(huì )引發(fā)設備誤動(dòng)作，造成重大事故 使電能計量等產(chǎn)生誤差
5.嚴重干擾通信、計算機系統、高精度加工機械，檢測儀表等用電設備的使用
6.大大提高了電網(wǎng)諧振的可能
7.損壞電網(wǎng)中敏感設備
8.導致中線(xiàn)電流過(guò)大，造成中線(xiàn)發(fā)熱甚至火災

主要應用場(chǎng)合
1.變頻設備的應用場(chǎng)合
隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，變頻設備大量應用于各類(lèi)場(chǎng)合，變頻設備會(huì )產(chǎn)生大量的諧波，因此，這類(lèi)場(chǎng)合是有源濾波器主要的目標市場(chǎng)之一。
2.不穩定負荷的應用場(chǎng)合
不穩定負荷不是有源濾波器的主要市場(chǎng)，但它是電力系統一個(gè)極其重要的方面，因為不穩定的負荷雖然所占比例不大，但是它們對電力系統產(chǎn)生的影響卻遠遠大于其它負荷所造成的影響，因此對于該類(lèi)應用場(chǎng)合也應作為有源濾波器的主要市場(chǎng)方向之一。
3.鋼鐵廠(chǎng)
鋼鐵廠(chǎng)的電弧爐、軋鋼機等是主要的諧波發(fā)生設備，且主要是沖擊性負荷，對鋼鐵廠(chǎng)附近的其它負荷有很大影響。同時(shí)，諧波問(wèn)題對鋼鐵廠(chǎng)無(wú)功補償的影響很大，所以應以無(wú)功補償和諧波治理同時(shí)處理作為目標。
4.有色冶金
有色冶金的負荷除電弧爐性質(zhì)的負荷外，還由于采用直流濕法冶金而產(chǎn)生大量的直流成分。
5.港口機械
港機是大型的提升設備，一般都采用很大的變頻器，因此是港口機械主要的諧波發(fā)生源，因此對于該類(lèi)應用場(chǎng)合也應作為有源濾波器的市場(chǎng)方向之一。
6.電氣化鐵路
電氣化鐵路一般使用直流電機拖動(dòng)，因此是一個(gè)市政方面的主要諧波源。根據現有上海、北京等地電氣化鐵路的運行情況，大多數系統都安裝了濾波器。預計本產(chǎn)品可以達到電氣鐵路濾波器國產(chǎn)化的作用。
7.高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)
高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)本身不產(chǎn)生諧波，但是對于電能質(zhì)量有很高的要求，因此需要在高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的供電側安裝有源濾波器，以降低諧波對生產(chǎn)線(xiàn)的影響
8.辦公大樓、大型商業(yè)區等節能燈和空調集中場(chǎng)所
辦公大樓、大型商業(yè)區等節能燈和空調集中場(chǎng)所的諧波情況也非常嚴重，治理方法宜采用集中治理方法，以節省成本。
其典型用戶(hù)有：上海寶鋼集團公司、上海大眾汽車(chē)有限公司、上海通用汽車(chē)有限公司、 北京奧運會(huì )各場(chǎng)館、上海世界博覽會(huì )各場(chǎng)館、上海港碼頭、金川有色金屬集團公司、上海市明珠線(xiàn)、上海市各大賣(mài)場(chǎng)等等。

技術(shù)指標和電氣參數
諧波電流：THD(I)5%，TDD5%，諧波次數為3次以上的高次諧波
諧波電壓：THD(V)5%，諧波次數為2至50
濾波效果：符合ANSI/IEEE std 519-1992，GB/T 14549-93
功率因數：COS?>0.95
響應速度：25KHz
額定電壓：220V至6kV，3相或3相4線(xiàn)
電壓偏移：±10%
額定頻率：50Hz，±5%
最大電流：100%
沖擊耐壓：ANSI/IEEE std C62.41-1991
產(chǎn)品特性
可同時(shí)濾除2至50次諧波；
響應時(shí)間小于200μs，響應速度快、控制精度高；
瞬間300%額定容量涌流補償；
采用20kHz的IGBT，完美迅速消除諧波；
可自動(dòng)消除系統諧振；
具有自動(dòng)限流功能，不會(huì )發(fā)生過(guò)載；
可只濾除諧波，或可以同時(shí)濾除諧波和補償無(wú)功；
設計選型簡(jiǎn)單，不需要進(jìn)行詳細的電網(wǎng)分析，只需測量諧波電流大小