1、有源濾波柜概述

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(dòng)導(dǎo)致了諧波電壓,；諧波污染越來(lái)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(lái)了影響,。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(wèn)題對(duì)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(cè)量是諧波問(wèn)題中的一個(gè)重要分支,，對(duì)抑制諧波,、解決諧波產(chǎn)生的問(wèn)題有著重要的指導(dǎo)作用。因此對(duì)諧波的測(cè)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(cè)量等工作開(kāi)展的重要提。

主要諧波產(chǎn)生源如下表：

1.1 諧波的危害

使電力元件附加損耗加大,，易引發(fā)火災(zāi)。

諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗,，降低了發(fā)電,、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過(guò)中線會(huì)使線路過(guò)熱,，甚至引起火災(zāi),。

影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等,，使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱,，使電容器、電纜等設(shè)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(shù)十倍，會(huì)對(duì)系統(tǒng),，特別是對(duì)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(hù)誤動(dòng)作,，電氣測(cè)量誤差過(guò)大,。

諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)，特別是微機(jī)綜合保護(hù)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(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差,，給用電管理部門或電力用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失,。

使工控系統(tǒng)崩潰。

臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對(duì)通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾,，輕則產(chǎn)生噪聲,，降低通信質(zhì)量，計(jì)算機(jī)無(wú)法正常工作,；重則導(dǎo)致信息丟失,，使工控系統(tǒng)崩潰。

1.2 諧波治理依據(jù)的家標(biāo)準(zhǔn)

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(tǒng)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(bǔ)償裝置總技術(shù)條件》

2,、有源電力濾波裝置

2.1 型號(hào)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(cè)負(fù)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(dāng)諧波分量和無(wú)功分量對(duì)應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償,。

原理如下圖：

2.3 主要技術(shù)特點(diǎn)

DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,，具有極快的響應(yīng)時(shí)間；

*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，既可補(bǔ)諧波,，又可兼補(bǔ)無(wú)功,；

模塊化設(shè)計(jì),，便于生產(chǎn)調(diào)試,；

便利的并聯(lián)設(shè)計(jì)，方便擴(kuò)容,；

具有完善的橋臂過(guò)流,、保護(hù)功能；

使用方便,，易于操作和維護(hù),。

2.4 技術(shù)參數(shù)

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(biāo)準(zhǔn)柜式結(jié)構(gòu),，安裝時(shí)應(yīng)避免倒置或平放,，外形尺寸由所選諧波補(bǔ)償電流值決定，平面布置形式一般由諧波電流補(bǔ)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(hù),，背面維護(hù)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(hù),。

3）電氣設(shè)計(jì)人員在考慮系統(tǒng)接線及平面布置時(shí)應(yīng)注意將ANAPF的補(bǔ)償接入點(diǎn)盡量靠近補(bǔ)償對(duì)象,，并處于采樣CT的上游，或在末端預(yù)留空間供設(shè)計(jì)安裝,，CT采樣處下游不能包含容性負(fù)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(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求的接地制式（TN-S、TN-C-S,、TT等）嚴(yán)格做好相應(yīng)的保護(hù)接零或保護(hù)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(fù)載,。

2）互感器與ANAPF的接線如下圖所示：

3）注意互感器的進(jìn)出線要*且方向正確,。

4）安裝電纜規(guī)格如下表：

安裝電纜與CT采樣線截面積

2.7 主要應(yīng)用范圍及場(chǎng)合

機(jī)場(chǎng)：主控室、計(jì)算機(jī)房,、廣播系統(tǒng),、EIB燈光調(diào)光系統(tǒng)等。

醫(yī)院：ICU（重癥監(jiān)護(hù)室）,、MRI（磁共振成像）,、手術(shù)室、醫(yī)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(diào)光設(shè)備及其它控制設(shè)備的損壞,。

學(xué)校：精密實(shí)驗(yàn)室,、機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)中心等,。

研究所：精密儀器,、機(jī)房、高精密設(shè)備集中區(qū)域等,。

大型商場(chǎng)：解決由于節(jié)能燈大量應(yīng)用造成的諧波問(wèn)題,。

銀行：計(jì)算機(jī)中心、營(yíng)業(yè)部計(jì)算機(jī),、安防系統(tǒng)等,。

稅務(wù)、工商：大型計(jì)算機(jī)中心等,。

電信機(jī)房：移動(dòng)基站,。

工廠：生產(chǎn)線的PLC、計(jì)算機(jī)控制設(shè)備,、高精度機(jī)床,、PCS系統(tǒng),、計(jì)量/稱重系統(tǒng)等。

電視臺(tái)：圖像設(shè)備,、調(diào)光設(shè)備,、計(jì)算機(jī)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(shù)字信號(hào)處理器）,、FPGA邏輯器件、AD信號(hào)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(hào)的采集和處理,、指令電流的計(jì)算,、開(kāi)關(guān)電路的生成、PWM信號(hào)的輸出,、系統(tǒng)對(duì)外通訊與系統(tǒng)保護(hù)等功能,。控制系統(tǒng)是有源濾波器的核心,，它決定了有源電力濾波器系統(tǒng)的主要性能和指標(biāo),。

命名規(guī)則

外形尺寸（單位：mm）

技術(shù)參數(shù)

3.2 變流器模塊

APF有源電力濾波裝置變流器的核心是儲(chǔ)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(chǔ)能電容充電,，使母線電壓維持在某個(gè)穩(wěn)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(dāng)主電路產(chǎn)生補(bǔ)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(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的,，因此直流支撐電容采用薄膜電容，功率模塊采用德原裝產(chǎn)品,，以確保整機(jī)質(zhì)量,。變流器的選擇根據(jù)補(bǔ)償電流的大小而有所不同。

命名規(guī)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(guī)格

命名規(guī)則

外形尺寸（單位：mm）

產(chǎn)品特點(diǎn)

鐵心采用低損耗硅鋼片,；

線圈采用銅箔或鋁箔繞制,；

絕緣采用H級(jí),，使用壽命更長(zhǎng)，安全系數(shù)更高,；

功率范圍寬：?jiǎn)闻_(tái)可從15A到100A,。