摘(zhāi)要：本文介紹(shào)了(liǎo)有(yǒu)源濾(lǜ)波器在低壓配電網(wǎng)絡中的應(yīng)用，通(tōng)過(guò)實時監(jiān)測供(gōng)電綫(xiàn)路(lù)中變(biàn)頻器，變速傳(chuán)動(dòng)裝(zhuāng)置，各種直流電源(yuán)等設備(bèi)產(chǎn)生(shēng)的(dí)高(gāo)次諧(xié)波(bō)，動(dòng)態(tài)抑(yì)製高(gāo)次(cì)諧(xié)波(bō)，消除諧波電流對供(gōng)電網絡(luò)中(zhōng)設(shè)備的(dí)危(wēi)害,降低(dī)能(néng)源(yuán)的浪(làng)費(fèi),提高(gāo)供電質(zhì)量，保證供電設備及(jí)用(yòng)電設(shè)備(bèi)的安全(quán)運(yùn)行(háng)。

關鍵詞(cí)：配電；諧(xié)波；濾波(bō)；補償；有源濾(lǜ)波(bō)器
引(yǐn)言

隨(suí)著煙(yān)草行(háng)業的(dí)飛速發展,設備(bèi)技(jì)術(shù)改造接踵而(ér)來，業(yè)內已(yǐ)開(kāi)始把(bǎ)節(jié)能減排(pái)作(zuò)為(wéi)重點(diǎn)工作啟動並(bìng)實(shí)施。在新(xīn)完成的技(jì)術改造項目(mù)中，控製設備采(cǎi)用了大量(liáng)的變頻器設(shè)備(bèi)。但(dàn)變頻器設備的非綫性負載屬性會給生(shēng)產配(pèi)電(diàn)電網(wǎng)係(xì)統(tǒng)中注(zhù)入(rù)大量(liáng)的(dí)諧波(bō)電流。諧(xié)波電流在電網(wǎng)陽(yáng)抗上產生(shēng)的壓降，會(huì)使(shǐ)電壓波形變成非(fēi)正(zhèng)弦，造成生產用(yòng)電環(huán)境惡(è)化，出現變壓器(qì)溫度(dù)升(shēng)高(gāo)，電容(róng)補償器損(sǔn)壞(huài),電纜發熱絕緣(yuán)下降(jiàng),自動化(huà)生產綫通訊(xùn)網(wǎng)絡嚴重受幹擾(rǎo)，設備信息記錄(lù)和傳(chuán)輸數據(jù)不完整(zhěng)，數(shù)據(jù)丟(diū)失等故(gù)障發生。有源濾波(bō)器作為在配電網終中(zhōng)抑製(zhì)或(huò)消(xiāo)除高(gāo)次(cì)諧(xié)波的(dí)設(shè)備，可(kě)以提(tí)高設(shè)備運(yùn)行的可靠(kào)性(xìng)及(jí)企(qǐ)業(yè)設(shè)備(bèi)的供(gōng)電質(zhì)量(liáng),減少(shǎo)因(yīn)設(shè)備誤動作(zuò)而造(zào)成(chéng)的(dí)經(jīng)濟損失及(jí)諧(xié)波(bō)電(diàn)流在(zài)輸(shū)配(pèi)電綫(xiàn)路上(shàng)產生(shēng)的熱(rè)損(sǔn)，從而(ér)降低用電設(shè)備發熱，提(tí)高設(shè)備的(dí)使(shǐ)用(yòng)壽(shòu)命並(bìng)減少(shǎo)絕緣老化及(jí)設備的(dí)維護(hù)費(fèi)用，可減(jiǎn)少(shǎo)諧波(bō)對係統信號傳(chuán)輸的影響(xiǎng)，增加(jiā)係統可靠性(xìng)和(hé)電網(wǎng)供(gōng)電(diàn)質(zhì)量(liáng)，保證供電網(wǎng)絡(luò)運行(háng)。

1，係統介紹(shào)

有(yǒu)源電力濾波(bō)器是一(yī)種(zhǒng)可動(dòng)態抑製(zhì)諧波(bō)的(dí)新(xīn)型電(diàn)力電子(zǐ)裝(zhuāng)置(zhì)。其(qí)原(yuán)理(lǐ)是用(yòng)補(bǔ)償(cháng)裝置產生(shēng)一(yī)個(gè)與(yǔ)該諧波電(diàn)流大小相等(děng)而極(jí)性相反的補償(cháng)電(diàn)流抵消補償對象(xiàng)中檢測(cè)出的諧(xié)波電流(liú)，*終(zhōng)使(shǐ)電網電流隻含(hán)基(jī)波分量。這種濾(lǜ)波器(qì)可(kě)保(bǎo)護(hù)補(bǔ)償特性不(bù)受電網(wǎng)阻抗的影響，並(bìng)對頻(pín)率和幅值都變化的諧(xié)波(bō)進行(háng)跟蹤(zōng)補(bǔ)償(cháng)。有源電(diàn)力濾(lǜ)波器(qì)具備高度(dù)可控性(xìng)和響應性，其(qí)補償性(xìng)能優(yōu)於傳統(tǒng)方式，能(néng)夠(gòu)克服(fú)無源濾波器的各(gè)種缺點(diǎn)，具有(yǒu)一機多(duō)能(néng)的特(tè)點(diǎn),既能補(bǔ)償各(gè)次諧波，亦(yì)能抑(yì)製閃變(biàn)，補(bǔ)償無(wú)功。此外,還具有:

(1)自適應(yīng)能力強，可自動跟蹤(zōng)補償(cháng)頻率和(hé)幅(fú)值都(dū)在(zài)變(biàn)化的(dí)諧波(bō)，對(duì)補(bǔ)償(cháng)對象快速響應(yīng)，並實時(shí)動態(tài)補(bǔ)償(cháng)。

(2)可同(tóng)時對諧波(bō)和(hé)無(wú)功(gōng)電(diàn)流進(jìn)行補償，補償程度連(lián)續可(kě)調(tiáo)。

(3)補償(cháng)無(wú)功功(gōng)率(shuài)時(shí)不需要儲能元件，補償(cháng)諧波電(diàn)流時所(suǒ)需的儲能元件(jiàn)也不大。

(4)濾波特(tè)性不受係統(tǒng)阻(zǔ)抗(kàng)的影響，不(bù)易(yì)與係統阻抗(kàng)發(fā)生(shēng)諧振(zhèn)。

2，係統(tǒng)工作原理(lǐ)

有源電(diàn)力(lì)濾波器工作(zuò)原理(lǐ)如圖1所示。

圖(tú)1有源濾(lǜ)波器工作(zuò)原(yuán)理

先檢測(cè)出補償對象的電流瞬(shùn)時(shí)值，隨後通過指(zhǐ)令(líng)電(diàn)流運算電路得出(chū)諧波(bō)補(bǔ)償(cháng)電(diàn)流的(dí)指令信(xìn)號。該信(xìn)號(hào)控製變流器產(chǎn)生(shēng)的補(bǔ)償電流(liú)可抵消負(fù)載電(diàn)流(liú)中的諧(xié)波成份(fèn)及(jí)無功電流，*終獲得期望的(dí)電源電(diàn)流(liú)。其補(bǔ)償(cháng)諧波的等(děng)效電(diàn)路(lù)圖如圖(tú)2所示

圖2補償(cháng)諧(xié)波(bō)的等(děng)效電路(lù)圖

從(cóng)圖2中(zhōng)可以得到(dào)電網側(cè)的諧(xié)波(bō)電流，可用(yòng)下(xià)式(shì)描述(shù):

Ish=ILh-Ich

隻要控製有源電力(lì)濾波(bō)器(qì)的(dí)輸出(chū)電流(liú)Ich使(shǐ)其滿足Ich=lLh,即(jí)可使電(diàn)網(wǎng)側(cè)的諧波電流Ish=0。

3，低(dī)壓(yā)配(pèi)電係統(tǒng)的安裝與應用

本係(xì)統選(xuǎn)擇廠區內(nèi)製絲設(shè)備(bèi)，空(kōng)調機組(zǔ)，空(kōng)壓機及(jí)除塵設(shè)備等(děng)3個不(bù)同變頻負(fù)載用的變(biàn)壓(yā)器作(zuò)為試驗(yàn)測試對(duì)象，在(zài)安裝(zhuāng)有源(yuán)濾波器前後(hòu)，分別進行滿載測(cè)試(shì)，並詳細記(jì)錄(lù)相關數(shù)據，具體(tǐ)結果所述如下:

3#2000KVA變壓器(qì)負載主(zhǔ)要是製(zhì)絲(sī)車(chē)間(jiān)動力設(shè)備(bèi)，由(yóu)於製絲(sī)設(shè)備大(dà)量使用(yòng)變頻(pín)器,變(biàn)頻(pín)器(qì)作為典(diǎn)型的非(fēi)綫(xiàn)性(xìng)負(fù)載，在(zài)工作過(guò)程中(zhōng)同(tóng)時也作(zuò)為(wéi)諧波(bō)源(yuán),發(fā)出(chū)了大(dà)量的(dí)諧(xié)波(bō)電流，導致變(biàn)壓(yā)器(qì)副邊側(cè)電(diàn)流(liú)波形發(fā)生(shēng)嚴重畸變。3#變(biàn)壓(yā)器(qì)正常運行負(fù)荷電(diàn)流在1270A左右(yòu)，在設備(bèi)正(zhèng)常(cháng)運(yùn)行狀態下測試(shì)出5次(cì)諧(xié)波電流56A,7次諧波電流37A，11次(cì)諧(xié)波電流(liú)30A，電(diàn)流(liú)畸(jī)變(biàn)率(shuài)達到6.5%，總(zǒng)諧(xié)波電流(liú)達(dá)到(dào)1270X6.5%=82.55a。從(cóng)測(cè)試圖上(shàng)看電流(liú)波形已(yǐ)經出現(xiàn)嚴(yán)重畸(jī)變，電能(néng)質量(liáng)受(shòu)到(dào)了非(fēi)常嚴重(zhòng)的(dí)影(yǐng)響(xiǎng),在(zài)變(biàn)壓(yā)器副(fù)邊側並(bìng)聯(lián)接入一台(tái)150A有源(yuán)濾(lǜ)波器對諧(xié)波(bō)進行(háng)集中治理(lǐ)。

4#變壓器負載主(zhǔ)要是動力(lì)車(chē)間21組空(kōng)調(tiáo)機組，每組(zǔ)空調機組有(yǒu)2-3台(tái)75kW變頻器變賴器作為(wéi)典(diǎn)型的(dí)非(fēi)綫(xiàn)性負(fù)載(zǎi)，在工作(zuò)過(guò)程(chéng)中同時也作(zuò)為諧(xié)波(bō)源,發出了大量的諧(xié)波電(diàn)流(liú),導致(zhì)變壓器副邊(biān)側電流(liú)波形發(fā)生嚴(yán)重(zhòng)畸變。4#變(biàn)正(zhèng)常(cháng)運行負(fù)荷電流在880A左右，在(zài)設備正(zhèng)常(cháng)運行狀態下(xià)測試,5次諧(xié)波(bō)電流高(gāo)達(dá)185a,7次諧波達到71A，11次(cì)諧(xié)波達到37A，13次諧(xié)波(bō)達到18A，19次諧波(bō)達到14A23次(cì)諧波(bō)達到(dào)24A，電(diàn)流畸變(biàn)率達到(dào)23.7%，總諧(xié)波(bō)電(diàn)流(liú)達(dá)到(dào)880X23.7%=208.56A。從測試圖上(shàng)看(kàn)電(diàn)流(liú)波形已經出(chū)現嚴重畸變,電能(néng)質(zhì)量受(shòu)到了(liǎo)非(fēi)常(cháng)嚴(yán)重的影(yǐng)響(xiǎng)，在(zài)變壓器(qì)副邊(biān)側並聯接(jiē)入兩(liǎng)台150A有(yǒu)源濾波裝置對諧波(bō)進(jìn)行集中治理(lǐ)。

6#變壓(yā)器(qì)負(fù)載(zǎi)主(zhǔ)要(yào)是動力(lì)車間的4台(tái)空(kōng)壓(yā)機，2台真空泵(bèng)及除(chú)塵係統，這些設(shè)備使用(yòng)了(liǎo)大(dà)功率(shuài)變頻器。變頻(pín)器作為(wéi)典型(xíng)的非(fēi)綫(xiàn)性(xìng)負(fù)載，在(zài)工(gōng)作過(guò)程中(zhōng)同(tóng)時也(yě)是諧波源，發(fā)出了大(dà)量的諧波(bō)電流(liú)，導致變壓(yā)器副邊(biān)側電(diàn)流波(bō)形發(fā)生嚴(yán)重奇變。6#變(biàn)運行負(fù)荷(hé)電(diàn)流(liú)在1800A左右，在設備正常運行(háng)狀態(tài)下測試,5次諧波(bō)達到223A，7次(cì)諧波達到73A，11次(cì)諧波達(dá)到(dào)49，13次諧波(bō)達到22A，17次(cì)諧波達(dá)到23A，電流畸變率(shuài)達(dá)到(dào)13.5%，總諧波電(diàn)流達(dá)到1800X13.5%=243A從測試圖(tú)上看(kàn)電流波形已經(jīng)出(chū)現(xiàn)嚴重(zhòng)踏變，電能質量(liáng)受到了非常(cháng)嚴重的(dí)影響,在(zài)變(biàn)壓(yā)器(qì)副(fù)邊製並(bìng)聯接入(rù)2台150A有(yǒu)源濾(lǜ)波裝(zhuāng)置對諧波進行集中(zhōng)治理(lǐ)。

詳見對3#2000kVA變(biàn)壓(yā)器(qì)低(dī)壓綫(xiàn)製補(bǔ)償前(qián)與補(bǔ)償後測試數據的(dí)對比圖，見(jiàn)圖(tú)3。

圖(tú)13#2000KVA變壓器(qì)低壓(yā)出綫(xiàn)側補(bǔ)償前(qián)

的(dí)諧波電流(liú)，諧波電(diàn)壓及(jí)波(bō)形圖

圖33#2000KVA變壓器(qì)低壓出綫(xiàn)側補償(cháng)後的(dí)

諧(xié)波(bō)電流，諧波(bō)電壓及(jí)波(bō)形(xíng)圖

4，數據(jù)分析

(1)3#2000kVA變(biàn)壓器(qì)補償前的(dí)電流(liú)畸變(biàn)率(shuài)(THDI)平均為6.5%,補償(cháng)以(yǐ)後降為2.2%,電壓畸變率(THDU)為2.4%,補(bǔ)償(cháng)後(hòu)降為1.6%，電流波(bō)形補(bǔ)償前(qián)後(hòu)有明顯(xiǎn)變化，波形(xíng)正弦(xián)化(huà)。諧波電流補償率(shuài)為87.26%，總(zǒng)補償效果超(chāo)出75%。補(bǔ)償後總電(diàn)流有(yǒu)明(míng)顯(xiǎn)下降，補(bǔ)償(cháng)效果(guǒ)比較(jiào)理想(xiǎng)。

(2)4#2000kVA變壓(yā)器補償前的電流(liú)畸變(biàn)率(shuài)(THDI)平(píng)均(jūn)為(wéi)23.7%,補(bǔ)償以後(hòu)降為6.4%電(diàn)壓畸(jī)變(biàn)率(shuài)(THDU)為4.9%,補(bǔ)償(cháng)後(hòu)降為(wéi)3.0%,電流波(bō)形補償前後(hòu)有(yǒu)明顯(xiǎn)變(biàn)化(huà),波形接(jiē)近正(zhèng)弦(xián)。諧波電(diàn)流(liú)補償(cháng)率(shuài)為84.92%，總補(bǔ)償效果超(chāo)出75%。補(bǔ)償(cháng)後(hòu)總電流有明顯下降，總的(dí)補償(cháng)效(xiào)果比較(jiào)理想。

(3)6#2000kVA變壓(yā)器(qì)補償(cháng)前的電(diàn)流畸變率(THDI)平均為(wéi)13.5%,補償以(yǐ)後(hòu)降為2.9%，電(diàn)壓(yā)畸變率(shuài)(THDU)為(wéi)3.3%,補(bǔ)償後(hòu)降(jiàng)為1.7%,電(diàn)流波形(xíng)補償(cháng)前後有明(míng)顯(xiǎn)變(biàn)化(huà)，波形(xíng)接(jiē)近(jìn)正(zhèng)弦(xián)。諧波(bō)電(diàn)流(liú)補(bǔ)償率為87.71%,總(zǒng)補(bǔ)償效果(guǒ)超(chāo)出75%。補(bǔ)償後(hòu)總電流有明顯下(xià)降(jiàng)，總的補償(cháng)效果比(bǐ)較理(lǐ)想(xiǎng)。

(4)係(xì)統(tǒng)諧波得(dé)到(dào)了(liǎo)有(yǒu)效(xiào)的(dí)降(jiàng)低，波形全部(bù)均(jūn)可得(dé)到明顯(xiǎn)改(gǎi)善。在設(shè)備容(róng)量之內(nèi)補償率大於75%;當超出(chū)設備補(bǔ)償容(róng)量時，設備按*大輸出(chū)能力(lì)補(bǔ)償。變壓器(qì)電流畸(jī)變(biàn)率降低(dī)到(dào)了6.5%以下(xià)，電(diàn)能(néng)質(zhì)量會得到(dào)有效的(dí)提高。

(5)電能消耗(hào)得到有(yǒu)效(xiào)的節(jié)約和(hé)控製，經過諧波治理(lǐ)，電能消耗可(kě)以(yǐ)得到節約和控製，設備(bèi)運行總電(diàn)流得到下降,節約能耗(hào)在(zài)10%以(yǐ)上(shàng)。

5，安(ān)科瑞APF有源(yuán)濾波(bō)器產品選型

5.1產(chǎn)品(pǐn)特點

(1)DSP+FPGA控製(zhì)方式，響應(yīng)時間短，全(quán)數字(zì)控(kòng)製(zhì)算(suàn)法，運(yùn)行穩定；

(2)一(yī)機(jī)多能，既可(kě)補諧(xié)波(bō)，又(yòu)可(kě)兼(jiān)補無(wú)功(gōng)，可對(duì)2～51次(cì)諧波進行(háng)全補償或(huò)特定次諧波(bō)進(jìn)行補償(cháng)；

(3)具(jù)有(yǒu)*的(dí)橋(qiáo)臂過(guò)流(liú)保(bǎo)護，直(zhí)流(liú)過壓(yā)保護(hù)，裝置(zhì)過(guò)溫保護(hù)功能(néng)；

(4)模(mó)塊化設計，體積小，安(ān)裝便(biàn)利(lì)，方便(biàn)擴容；

(5)采用(yòng)7英寸(cùn)大屏(píng)幕(mù)彩(cǎi)色(sè)觸摸(mō)屏以實現參數設(shè)置(zhì)和控製，使(shǐ)用方便(biàn)，易於(yú)操作(zuò)和(hé)維護；

(6)輸出端加(jiā)裝(zhuāng)濾波裝(zhuāng)置(zhì)，降(jiàng)低高頻紋波對電(diàn)力(lì)係統(tǒng)的(dí)影響；

(7)多機並聯(lián)，達(dá)到較高(gāo)的(dí)電流輸出(chū)等級；

5.2型(xíng)號說明(míng)

5.3尺寸(cùn)說明

5.4產品實物展示

ANAPF有源濾波器

6，安(ān)科瑞(ruì)智能電容器產品(pǐn)選(xuǎn)型(xíng)

6.1產品概(gài)述

AZC/AZCL係列智能電容(róng)器(qì)是應用(yòng)於0.4kV，50Hz低壓配電中用(yòng)於節(jié)省(shěng)能源，降(jiàng)低綫(xiàn)損，提(tí)高(gāo)功率因數(shù)和(hé)電(diàn)能(néng)質(zhì)量的新一(yī)代無功補償設(shè)備(bèi)。它由(yóu)智(zhì)能測控單(dān)元，晶(jīng)閘(zhá)管復合(hé)開關電(diàn)路(lù)，綫(xiàn)路(lù)保(bǎo)護(hù)單(dān)元(yuán)，兩(liǎng)台(tái)共補(bǔ)或(huò)一台(tái)分(fēn)補(bǔ)低(dī)壓電(diàn)力電(diàn)容(róng)器(qì)構成(chéng)。可替(tì)代常(cháng)規由熔(róng)絲，復合(hé)開(kāi)關或機(jī)械(xiè)式接觸器，熱(rè)繼電(diàn)器，低(dī)壓電力(lì)電容器，指示(shì)燈(dēng)等散件(jiàn)在(zài)櫃內和(hé)櫃(guì)麵由(yóu)導綫連(lián)接而組(zǔ)成的自動無功(gōng)補償裝(zhuāng)置(zhì)。具有(yǒu)體積(jī)更小，功(gōng)耗更低，維護方(fāng)便(biàn)，使用(yòng)壽命長(cháng)，可靠性(xìng)高的特點，適應現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補償的(dí)更高要求。

AZC/AZCL係列(liè)智(zhì)能電(diàn)容器(qì)采(cǎi)用定式LCD液晶顯(xiǎn)示(shì)器，可顯示三(sān)相母綫(xiàn)電壓(yā)，三(sān)相(xiāng)母綫(xiàn)電(diàn)流，三相功(gōng)率因(yīn)數(shù)，頻(pín)率(shuài)，電(diàn)容器路數及投切(qiē)狀態(tài)，有功功率，無(wú)功(gōng)功率，諧(xié)波(bō)電(diàn)壓總畸(jī)變率，電(diàn)容器溫(wēn)度等。通(tōng)過內部晶(jīng)閘管復合開關電路，自(zì)動(dòng)尋(xún)找適宜(yí)投入（切除）點，實現過零(líng)投切(qiē)，具(jù)有過壓(yā)保護，缺相保護(hù)，過諧(xié)保護(hù)，過溫(wēn)保護等(děng)保護功能。

6.2型號說明

AZC係列(liè)智能電容(róng)器選型：

AZCL係列(liè)智能電(diàn)容器(qì)選(xuǎn)型(xíng)：

6.3產品實物(wù)展示

AZC係列智(zhì)能(néng)電容(róng)模塊AZCL係列智(zhì)能電容模塊

安科(kē)瑞(ruì)無(wú)功補償(cháng)裝(zhuāng)置智(zhì)能(néng)電(diàn)容方案

7，結束語

經(jīng)過諧(xié)波治理(lǐ)後，電能(néng)質(zhì)量得到提(tí)高(gāo)，用電(diàn)環境(jìng)得(dé)到明(míng)顯改(gǎi)善(shàn)，諧波(bō)電流在(zài)輸配電綫路(lù)及設備(bèi)上產生的(dí)熱損(sǔn)失減少,絕緣(yuán)老化程(chéng)度降低，設備(bèi)的維護費(fèi)用減(jiǎn)少(shǎo)，設備的使(shǐ)用(yòng)壽命(mìng)延長(cháng)，生產(chǎn)效率(shuài)得到提高。同(tóng)時(shí)抑製了(liǎo)諧波對信息化管(guǎn)理底層(céng)自(zì)控網(wǎng)絡(luò)的幹擾(rǎo)，增加了信息化(huà)管理係(xì)統(tǒng)的穩定(dìng)可(kě)靠性(xìng)運行,綜合(hé)經濟效益顯著(zhù)，對企業(yè)快(kuài)速發展有著(zhuó)非(fēi)常重(zhòng)要的(dí)意義。

參考(kǎo)文獻

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作(zuò)者(zhě)簡介

魏健輝，女,現(xiàn)任職(zhí)於(yú)安科(kē)瑞(ruì)電氣(qì)股份(fèn)有(yǒu)限公(gōng)司。