【產(chǎn)品知識】配套配電系統中的有源濾波器

1 背景

近年來(lái)，隨著(zhù)現代化的進(jìn)程的不斷深入，以及國家對于節能減排的倡導，建筑行業(yè)大量地采用整流及變頻設備，整流及變頻器的使用在節能上起到了很好的作用，然而這些非線(xiàn)性負荷的大量使用，并且功率越來(lái)越大，導致了供配電電能質(zhì)量的嚴重降低。這些非線(xiàn)性設備所產(chǎn)生的大量的多次諧波，與供配電網(wǎng)絡(luò )中的系統容抗和系統阻抗在一定的參數條件下，會(huì )形成串聯(lián)或聯(lián)諧振，從而會(huì )導致系統中的設備損壞。諧波對于整個(gè)供配電系統的危害已經(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(xiàn)性供電設備所產(chǎn)生的，如變壓器、整流器、變頻裝置等，這些設備在吸收基本功率的同時(shí)，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)生諧波的設備量大面廣，諧波使建筑樓宇的供配電系統面臨著(zhù)嚴重的干擾與破化，諧波的危害主要有如下幾點(diǎn):

3.1電力變壓器

鐵芯磁感應環(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，影響設備壽命；諧波還可能引起變壓器繞組及線(xiàn)間電容之間的共振，及引起鐵芯磁通飽和或歪斜，嚴重時(shí)可造成變壓器燈的燒毀。

3.2電力電纜

由于諧波頻率較高，集膚效應和鄰近效應就越大，發(fā)熱損耗增加，加速絕緣老化，影響壽命。況且，3次諧波會(huì )在中性線(xiàn)疊加，以3倍于相線(xiàn)的電流通過(guò)中性線(xiàn)，使中性線(xiàn)電流大大超過(guò)其安全電流值造成過(guò)負荷，這種狀態(tài)下就有可能造成導線(xiàn)過(guò)熱引起線(xiàn)路周?chē)扇佳b修材料起火或中性線(xiàn)熔斷，造成各相電壓不平衡，燒壞線(xiàn)路中接入的電器設備進(jìn)而引發(fā)火災。

3.3電動(dòng)機

對于經(jīng)常啟動(dòng)的電動(dòng)機，大的會(huì )引起電動(dòng)機發(fā)熱，導致電動(dòng)機的額外溫升；另外，當電動(dòng)機中的諧波電流，與某零件的固有頻率接近時(shí)，還會(huì )使電動(dòng)機產(chǎn)生機械振動(dòng)，發(fā)出很大的噪聲。

3.4電力電容器組

用電系統中為了提高功率因數一般都加電力電容器組，而諧波會(huì )加速電容器的老化使電容器的損耗系數*大，附加損耗增加，從而容易放生故障和縮短電容器的壽命。當電容器與線(xiàn)路阻抗達到共振條件時(shí)，會(huì )放大諧波電流，使電容器及熔斷器因過(guò)熱、過(guò)電流、過(guò)電壓等而不能正常運行甚至燒毀。

3.5開(kāi)關(guān)和繼電設備

諧波電流會(huì )引起開(kāi)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(huì )降低其使用壽命。諧波電流還會(huì )使繼電保護設備產(chǎn)生額外的轉矩，改變電器的動(dòng)作特性，以致引起誤動(dòng)作，低壓斷路器之固態(tài)跳脫裝置，系根據電流峰值來(lái)動(dòng)作，而此種型式之跳脫裝置會(huì )因饋線(xiàn)供電給非線(xiàn)性負載而導致不正常跳閘。

3.6計量?jì)x表、照明、通信等設備

電能測量?jì)x表因諧波會(huì )造成感應轉盤(pán)產(chǎn)生額外的電磁轉矩，引起誤差降低精*度；諧波電流會(huì )引起照明閃爍，使人易視覺(jué)疲勞，降低工作效率，對于通信等設備會(huì )通過(guò)電磁感應、靜電感應與傳到等方式耦合到系統中，從而對設備產(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

2）設置無(wú)源濾波器

3）設置有源濾波器

5 有源濾波器

ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)電流互感器采集系統諧波電流，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(guò)功率執行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線(xiàn)性負載所產(chǎn)生的諧波電流。

產(chǎn)品特點(diǎn)

(1)DSP+FPGA控制方式，響應時(shí)間短，全數字控制算法，運行穩定；

(2)一機多能，既可補諧波，又可兼補無(wú)功，可對2～51次諧波進(jìn)行全補償或特定次諧波進(jìn)行補償；

(3)具有完善的橋臂過(guò)流保護、直流過(guò)壓保護、裝置過(guò)溫保護功能；

(4)模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現參數設置和控制，使用方便，易于操作和維護；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

(7)多機并聯(lián)，達到較高的電流輸出等級。

型號說(shuō)明

型號對比

應用組網(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。