低压有源滤波器-三相有源滤波器

1、谐波治理方案选择

根据对机场助航灯光系统谐波参数的分析和国家谐波治理标准，我们对机场谐波抑制方案进行了选择。

目前电力系统谐波治理主要存在两大主流方式：无源滤波技术和有源滤波技术。机场灯光站采用的大功率电力半导体调光设备，会产生大量高次谐波（主要是3 倍次谐波以外的所有奇次谐波），而无源滤波器对每次谐波都要单独设计单谐振滤波器，设计参数要跟系统阻抗有关（计算系统阻抗很繁琐，并且系统逐年扩建，系统阻抗也会变化）；无源滤波不能对谐波完全消除，反而存在着放大谐振的危险；电容的老化也会使原来设计谐振点偏移而达不到滤除目标谐波的目的；无源滤波系统适合负荷单一、稳定的场合。

与无源滤波器相比，有源滤波系统具有高度可控性和响应性（≤1ms），能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点；在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。其基本原理是从谐波源（被补偿对象）负载回路中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而相位相反的补偿电流波形，用以抵消谐波源负载所产生的谐波电流，从而使电网侧电流只含有基波分量。

ANAPF有源滤波装置专门针对此类工况特点的低压配电系统而设计，该装置滤波效率高、实时跟踪、响应速度快特点，可高效滤除负载谐波，抑制系统振荡，提高电网的稳定性，同时明显的节能降耗和供电设备增容的效果。

2、ANAPF低压有源滤波器在医院建筑中的应用案例

某机场供电系统的基本状况如下：供电容量较大，供电电压以110/10/0.4KV 等级为主，机场设备较多且分散，用电量大，部分为**设备，负荷有一定冲击性，供配电系统三相基本平衡，低压部分进行了集中无功补偿。

以1#助航灯光站为例进行谐波分析，1#助航灯光站包括2台500KVA变压器和一台150kVA柴油发电机备。主要用电设备为机场助航灯光设备。

2.1 ANAPF有源滤波装置的工作原理

ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。

原理如下图：

2.2 ANAPF有源滤波装置投入前后对比

(1)有源滤波器投入前功率、电流波形畸变严重，谐波治理后波形趋于正弦波，谐波治理的工作达到了预期的目标和效果；

(2)有源滤波器投入后功率因数波形畸变情况明显改善，谐波治理前分别为-0.805，-1.000，-1.000，治理后分别为0.925,0.394,0.347。

                             

        治理前电流波形                                                   治理后电压波形

                              

治理前单相功率波形图                                                  治理后单相功率波形图

 

                               

治理前功率因素和总畸变率                                      治理前功率因素和总畸变率

从附图的对比中可以看出：同种负载条件下，投入使用ANAPF有源滤波器后，电能质量改善的同时，又节省了电能；功率因数的大幅度提高，提升了变压器、发电机的供电容量，从而解决了系统发电机带全负荷运行时控制设备失调的问题。

 5.3安装要求

ANAPF一般为标准柜式结构，安装时应避免倒置或平放，外形尺寸由所选谐波补偿电流值决定，平面布置形式一般由谐波电流补偿点位置决定。其平面布置要求如下：

1)离墙安装：正常情况下建议与低压开关柜并列离墙布置，正面操作，双面维护，背面维护通道不小于800mm。

2)靠墙安装：ANAPF也可靠墙布置，正面操作，正面维护。

3）电气设计人员在考虑系统接线及平面布置时应注意将ANAPF的补偿接入点尽量靠近补偿对象，并处于采样CT的上游，或在末端预留空间供设计安装，CT采样处下游不能包含容性负荷。平面布置示意如下图：

变电所平面布置图

 4）ANAPF所有正常情况下不带电的金属外壳均应根据设计要求的接地制式（TN-S、TN-C-S、TT等）严格做好相应的保护接零或保护接地。

ANSVC低压无功功率补偿装置

1、概述

1.1 ANSVC低压无功功率补偿装置介绍

    ANSVC低压无功功率补偿装置适用于频率50Hz电压0.4kV电网的无功功率自动补偿；它集无功补偿、电网监测于一体，不但可以通过投切电容器组来补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，从而提高电网的负载能力和供电质量；同时还能够实时监测电网的三相电压、电流、功率因数等电量参数。

1.2 无功补偿的重要性

    一般来说，使用无功补偿装置来提高功率因数的意义体现在两个方面：一是可以减少输电线路上的功率损失；二是可以充分发挥电力设备（如电机、变压器等）的潜力。因为用电电器总是在一定电压和一定有功功率下工作，如果功率因数较低，就要用较大的电流来**用电器正常工作，输电电流变大，导致线路损耗增加。此外，任何电力设备工作时总是工作在一定的额定电压与额定电流内，过额定电压值，会威胁设备的绝缘性能；工作电流过额定值，会使内部温升过高，从而降低了设备的使用寿命。对于一些发电设备而言，功率因数的提高能大大增加效率，例如：一台发电机容量为1500kW，当电力系统的功率因数由0.6上升至0.8时，就可以使实际发电能力提高到3000kW。

1.3 无功补偿的效益

●  功率因数过低会受到电力部门的处罚甚至会中断企业用电

    高压供电的工业用户和高压供电带有负荷调压装置的电力用户，功率因数为0.90以上。其他100kVA （ kW ）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上。凡功率 因数达不到上述规定的用户，电力部门会对其加收额外的电费，即：力率电费（罚款）。

●  电力系统缺乏无功功率时就会造成生产效率降低，生产成本变高

    当功率因数较低时，设备的电压变化大，无功损耗也大，设备老化加速，容易造成设备使用寿命缩短，影响设备运行。

●  降低变压器及电气网络设备的线损

    线路传送的视在功率不变，功率因数低将直接增加变压器和传输线路的损耗，直接增加电力费用支出。

2、产品介绍

2.1 工作原理

    ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中，能根据电网中负载功率因数的变化控制电力电容器投切进行补偿。其原理为：ANSVC低压无功功率补偿装置通过CT采集电流、电压信号，通过无功补偿控制器计算，计算出投切电容器的佳方案，通过无触点开关控制各组电力电容器投切。如下图所示：

2.2 型号说明

2.3 技术参数

2.4 产品特点

●  装置柜体采用框架拼装式结构，表面喷塑或钝化处理，外观整洁美观、耐老化、抗腐蚀、高寿命。

●  结构设计紧凑合理，模块化设计，布线整齐大方，维护方便。

●  装置柜体可独立安装或与其它柜体拼柜安装。

●  多种补偿形式：三相共补、三相分补、共补+分补三种形式。根据电网的实际情况，兼顾补偿效果和成本，合理选用补偿形式。充分解决补偿无功和三相不平衡之间以及三相分补和成本之间的矛盾。

●  使用串联电抗器保护电容器，可根据用户现场具体电网背景定制方案。

●  控制器具有多回路循环或编码投切运行方式，能有效地避免分组投切时个别电容投切过于频繁的问题，实现优控制。

●  具有数据采集功能和标准的通信接口，可实现远程实时监测和计算机联网管理。

●  采用无触点开关进行投切电容，过零投入，既没有投切涌流又有良好的散热机制，更不会产生谐波注入，可靠性高。

●  具备电力参数监测、采集和统计功能。

2.5 结构与尺寸

3、产品应用

3.1 应用领域分析

    在交流电力系统中，绝大多数负载都是感性负载。其产生的感性无功回流到电力系统中，导致系统功率因数降低，系统的压降增大电能损耗增大等问题。常见负载功率因数如下表：

常见负载功率因数表

 

    由上表可以看出，感性负载十分常见。为了尽可能减少损失，供电部门会要求电力用户必须尽可能减少无功消耗。而电力电容器对于感性负载有相反的影响，所以输入适当的容性无功功率，不仅可以提高功率因数，提升系统电压，而且能有效地减少系统电能损耗。所以，目前绝大多数用户都在使用电容器进行无功补偿。

    ANSVC低压无功功率补偿装置广泛应用于电力、汽车、冶金、铁道、石油、港口、轻工、机械制造、化工、造纸、纺织、煤炭、造船、通讯、建材、机场、大型场馆、高层建筑等场所配电系统中，特别适用于电焊机、气锤、注塑机、密炼机、中频炉、轧机、起重机、电梯、行车等特别需要无功补偿的场合。

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