模块式低压有源滤波器_电能质量治理系统

谐波的影响
谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失；谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声，降低通信质量，计算机无常工作；重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
有源电力滤波器特点：
1、实现了动态补偿，可对频率和大小都变化的谐波以及变化的无功功率进行补偿，对补偿对象的变化有快的响应；
2、可同时对谐波和无功功率进行补偿，且补偿无功功率的大小可作到连续调节；
3、即使补偿对象电流过大，有源电力滤波器也不会发生过载，并能自动发挥补偿作用；
4、受电网阻抗的影响不大，不容易和电网阻抗发生谐振；
5、既可对一个谐波和无功源电度补偿，也可对多个谐波和无功源集中补偿。

谐波的治理措施
    根据谐波的产生原因，其治理措施大致可分为以下三种：减少系统阻抗、限制谐波源、安装滤波装置。
1减少系统阻抗
    要达到减少系统阻抗的目的，就要减少非线性用电设备与电源间的电气距离，换句话说就是提高供电电压等级。比如某钢厂的主要设备是电弧炉，原先用35KV供电，由两个110KV的变电所分别架设一回35KV专线供电，在35KV的母线上测得谐波分量较高；后改用一个距离只有4公里的220KV变电所架设5回35KV专线供电，母线上谐波情况明显好转，此外该厂还使用了较大容量的同步发电机，使这些非线性负荷的电气距离大大下降，使该厂产生的谐波量减少。这种方法的投资，需要和电网发展规划协调，适用于大型工业项目，而且要求不间断连续供电，一般由两个或以上变电所供电，故不**考虑此方法。
2限制谐波源
    此法需要改变谐波源的配置，限制大量产生谐波的工作方式，集中使用具有谐波互补性的装置使设备谐波互相抵消；增加变流装置的相数，使特征谐波次数提高，从而大大地降低谐波电流的有效值。这种方法需要重新布置设备线路，协调安排仪器的使用配合，具有较高的局限性。可以根据自身情况稍作调整，可以在一定程度上减少谐波量。
3安装滤波装置
    目前常用的交流滤波装置有：无源滤波装置、有源滤波装置（APF）两种。无源滤波装置又称LC滤波装置，是利用LC谐振原理，人为地造成一条串联谐振支路，为准备滤除的特定次数谐波提供阻抗低的通道，使之不注入电网。无源滤波装置结构简单，吸收谐波效果较明显，但于固有频率的谐波，而且补偿特性售电网阻抗的影响很大（在特定频率下，电网阻抗和LC滤波装置之间可能会发生并联谐振或串联谐振）。有源滤波装置（APF）是一种新型电力电子装置，用于动态抑制谐波、补偿无功。它能够实时的采集并分析负载的电流信号，分离各次谐波和无功，通过控制器控制变流器输出与谐波及无功电流等幅、反向的补偿电流，抵消负载中谐波电流，从而达到谐波治理的目的。有源滤波装置具有实时跟踪、响应迅速、补偿全面（可同时补偿无功和2~31次谐波）等显著的优点。

安科瑞有源滤波器的主要功能要求：
1、有源滤波器能够自动根据电网运行方式的变化和负载的波动调整输出，以抵消电网中的谐波。
2、有源滤波器应立于电网阻抗及系统阻抗之外，不受电网阻抗和系统阻抗变化的影响。
3、有源滤波器能同时滤除三相四线制配电系统中 2~50 次各次谐波，能同时滤除多种谐波。
4、有源滤波器控制算法：同时支持智能傅里叶、傅里叶（FFT）和瞬时无功三种算法。其中智能傅里叶算法可实现自动识别系统阻抗，有效避免谐振的功能。
5、有源滤波器自身的高频载波不能回馈到电网，对其它系统和设备进行干扰。
6、有源滤波器应具备完整的保护装置，包括过载、过电流、短路、IGBT异常、系统失压、内置电容器过电压等功能，且其参数可调。此外，还应具备系统自诊断功能。故障出现后机器会 自动报警且停止工作不会影响其他设备正常运行。
7、当系统断电时，有源滤波器应自动断开；在系统恢复后，有源滤波器能自动恢复。
8、有源滤波器装置内部应具备自动限流功能，保证有源滤波器自动限制在额定容量输出，而不会发生有源滤波器过载运行。

有源电力滤波器产品效益
●  使谐波指标满足国家标准，避免供电部门罚款或中断供电；
●  降低变压器损耗；
●  减少谐波污染，降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰，保证供配电系统安全稳定运行；
●  避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害，延长设备使用寿命；
●  节能降耗，提高功率因数，节约电费，避免罚款。
ANAPF在数据机房的应用场合
▲ 项目背景：
    常熟智慧城市是一个市民卡信息中心，其中包括大型数据机房，对电能质量要求非常高；为了提高供电可靠度，采用大量的UPS作为设备电源，机房内还包含空调设备、照明设备等。此类电力电子设备皆属于非线性负载，在使用过程中会产生大量谐波并注入系统中，主要以5次、7次为主；如果不进行谐波治理，对电网造成严重的污染，也影响机房中其他敏感设备，比如导致通信数据错误，甚至瘫痪、中断，降低了配电系统的安全性、可靠性。
▲ 治理方案：
    根据以往测量经验进行谐波分析与估算，谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生，供电系统由2台800kVA变压器及其一台800kW发电机组成，采用集中治理方案，在每台变压器下加装300A有源电力滤波器，由两台150A并机实现，型号为ANAPF150-380/BGL，来自动跟踪补偿负载产生的谐波电流，保证整个系统安全可靠运行。
 由图可以看出，治理前，N线电流较大，3次、5次、7次等谐波频次含量较大；治理后，N线电流明显降低、各次谐波电流得到有效抑制，提高了供电系统的稳定性，消除了谐波对通信系统影响的危害，收到了良好的运行效果。
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