引言
隨著電力電子變流裝置的應(yīng)用日益廣泛，電能得到了更加充分的利用。但非線性電力裝置設(shè)備的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的電流諧波，畸變電流在電網(wǎng)中的流動導(dǎo)致了諧波電壓；諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，給同一網(wǎng)絡(luò)的線性負(fù)載和其它用戶帶來了極大影響。諧波已與電磁干擾、功率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)的三大公害。所以了解諧波產(chǎn)生的原理、研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題對改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常積極的意義。諧波測量是諧波問題中的一個(gè)重要分支，對抑制諧波、解決諧波產(chǎn)生的問題有著重要的指導(dǎo)作用。因此對諧波的測量和分析是電力系統(tǒng)分析和控制中的一項(xiàng)重要工作，是繼電保護(hù)、故障測量等工作開展的重要前提。
1.工作原理
ANAPF系列有源電力濾波裝置并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過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。
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ANAPF有源電力濾波器原理圖
2.APF產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
ANAPF有源電力濾波器技術(shù)參數(shù)
接線方式 | 三相三線或三相四線 |
接入電壓 | 3×380±10% |
接入頻率 | 50Hz±2% |
瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間 | 100μs |
開關(guān)頻率 | 10kHz-20kHz |
功能設(shè)置 | 只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無功、既補(bǔ)償諧波又補(bǔ)償無功 |
諧波補(bǔ)償次數(shù) | 2-31次 |
保護(hù)類型 | 直流過壓保護(hù)、IGBT過流保護(hù)、裝置過溫保護(hù) |
冷卻方式 | 強(qiáng)制風(fēng)冷 |
噪音 | ＜65dB(處于柜內(nèi)并運(yùn)作于額定狀態(tài)) |
工作環(huán)境溫度 | -10℃~+45℃（環(huán)境溫度超過工作溫度范圍降容使用） |
工作環(huán)境濕度 | ＜85%RH不凝結(jié) |
安裝場合 | 室內(nèi)安裝 |
海拔高度 | ≤1000M（更高海拔需降容使用） |
進(jìn)出線方式 | 根據(jù)客戶要求 |
防護(hù)等級 | IP30 |
智能通信接口 | RS485/MODBUS-RTU |
遠(yuǎn)程監(jiān)控 | 可選 |
安裝方式 | 立柜式 | 壁掛式 | 抽屜式 |
補(bǔ)償電流大?。?/strong>A） | 50、100、150 200、250、300 | 30、50 | 30、50 |
柜體顏色 | RAL7035 |
有源濾波裝置三種安裝方式中，壁掛式和抽屜式是立柜式的經(jīng)濟(jì)型方案，為用戶大大節(jié)約了成本。單個(gè)模塊容量最大為50A,可單獨(dú)使用。也可選用多個(gè)50A模塊形成大電流補(bǔ)償裝置。
3.方案設(shè)計(jì)
針對江蘇某知名紡織企業(yè)項(xiàng)目的諧波，相關(guān)技術(shù)人員對容量2500KVA的1#變壓器出線側(cè)進(jìn)行了詳細(xì)測量。主要諧波頻次為5次、7次、11次是典型的6n±1諧波。
測量示意圖：（黑圈為測量點(diǎn)）
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根據(jù)測量后的電能質(zhì)量分析和具體測量數(shù)據(jù)，結(jié)合諧波計(jì)算公式（1）（2）（3），可以估算諧波電流大小。
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…………………………………………………（1）
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………………………………………（2）
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……………………………………（3）
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諧波總電流.png)
基波電流有效值.png)
全波電流有效值.png)
總諧波電流畸變率）
由以上公式計(jì)算，可計(jì)算得1#變壓器出線柜的諧波電流，如表所示。
測量點(diǎn) | 電流Irms（A） | THDi | 諧波電流In（A） |
1#變壓器出線柜 | 3065.1 | 11.96% | 366.59 |
諧波治理時(shí)考慮到要將諧波濾波干凈，諧波濾波器選型時(shí)要比實(shí)際電流大一些，確定對1#變壓器變頻器出線配置2臺ANAPF200-380/BGL的有源濾波裝置進(jìn)行集中治理。
4.產(chǎn)品設(shè)計(jì)
4.1電氣設(shè)計(jì)
ANAPF200-380/BGL有源濾波裝置由4個(gè)50A抽屜板載模塊構(gòu)成，總進(jìn)線配一個(gè)塑殼斷路器，原理如下圖所示：
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4.1.1抽屜板載模塊的設(shè)計(jì).png)
外形尺寸485×610×275 （寬*深*高）
額定電流：50A
額定電壓:AC380V
接線方式: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柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如下圖，柜體尺寸為1000*2200*800（寬高深），柜體顏色是RAL7035，GGD柜型，鍍鋅板材質(zhì)，安裝方式是與配電柜拼柜，柜體設(shè)計(jì)本著與其它低壓柜協(xié)調(diào)一致的原則。
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5.產(chǎn)品特點(diǎn)
●模塊化設(shè)計(jì)，成本低，性能提高，體積小，安裝便利，便于后期維護(hù)及擴(kuò)容；
●DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有極快的響應(yīng)時(shí)間，先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴?，精度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定；
●一機(jī)多能，即可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功，可對2-31次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或指定特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；
●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；
●每個(gè)模塊采用彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；
●輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；
6.應(yīng)用案例
6.1項(xiàng)目概況及要求
江蘇某知名紡織企業(yè)現(xiàn)場使用變頻器等負(fù)載，產(chǎn)生大量諧波，導(dǎo)致電容柜的電容器損壞，從而使實(shí)際功率因數(shù)降低，由于功率因數(shù)達(dá)不到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)0.9的要求，供電部門采取了對該公司進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的處罰，嚴(yán)重影響公司正常運(yùn)營。
6.2諧波治理效果
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圖1 投入使用前電流波形 圖2投入使用前電流頻譜
從圖1、圖2可以看出電流波形即是典型的三相整流橋非線性負(fù)載的波形，圖2中反映出變頻器的電流諧波總畸變率為11.96%，5次諧波電流是331.6 A，7次諧波電流是89.8A，除此之外還有11次，12次電流諧波，其他次數(shù)諧波較小可忽略。
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圖3投入使用后電流波形 圖4 投入使用后電流頻譜
投入有源電力濾波器后，變頻器電網(wǎng)供電的波形及諧波含量均發(fā)生了變化，從圖3可以看出電流波形已變得接近正弦波，圖4中反映出變頻器的總輸入電流總畸變率減少到4.8%，5次諧波電流從原來的331.6A變?yōu)?2.2A，7次諧波電流從原來的89.8A變?yōu)?3.8A，其他次數(shù)的諧波同樣得到了消除。有源電力濾波器的應(yīng)用為企業(yè)消除電網(wǎng)污染、節(jié)能降耗帶來了新的亮點(diǎn)。
7.結(jié)束語
該項(xiàng)目所選用的有源濾波柜是最新模塊化設(shè)計(jì)方案，體積小，成本低，安裝便利，便于以后維護(hù)及擴(kuò)容；使用方便，易于操作；有源濾波裝置節(jié)約了用戶投資成本，縮短了工期，為低壓配電網(wǎng)的諧波治理工程提供了高效的補(bǔ)償裝置，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。
【參考資料】
［1］安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理選型手冊。2015.08版
［2］安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版
作者簡介
張小莉，女，本科。任職單位：現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司
聯(lián)系電話：021-59104852，手機(jī)：18702111813
