低压有源滤波器 并联型有源滤波装置

无功补偿解决方案
一、ANSVC低压无功功率补偿装置
1.简介
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。

2.功能特点
组成要素：柜体、无功补偿控制器、复合开关、电抗器、浪涌保护器、电容器组等。
具有的响应速度，可连续无级调节、无涌流、拉弧，无机械开关使用寿命的限制。
3.应用领域
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。
二、低压无功补偿元件
1、低压无功功率自动补偿控制器
1.1简介
ARC数码管显示型功率因数补偿控制器可以与电压等级在400V或660V以下的静态电容屏（柜）配套使用，输出路数有12，16两种规格。控制器采用基波功率因数和基波无功功率作为电容器投切的依据，投切稳定无投切震荡，并提供6种混合补偿（共补+分补）方案，12种投切编码方式，在有谐波的情况，能正确显示基波功率因数。

ARC液晶显示型功率因数补偿控制器采用高精度的电量**芯片，是以无功功率为取样物理量的补偿器。该控制器能可靠地运行在大谐波、非正弦电流、强干扰等任何恶劣电网环境下。

ARC液晶显示485总线型功率因数补偿控制器，运用成熟的无功混合补偿控制策略和高精度**计量芯片研制而成，可与补偿电容器连接补偿电网中的无功损耗、提高功率因数、降低线损，提高电网的负载能力和供电质量。

ARC液晶显示带USB接口型功率因数补偿控制器不但可以与补偿电容器连接，补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，还可以实时监测电网的三相电压、电流、功率因数、谐波等运行数据，可完成对整个低压配电线路的实时监测、数据分析、报表处理等综合管理，为低压配电线路的科学管理提供一手可靠数据。

1.2功能特点
适用于多种不同场合的配电系统。
无功功率，小负荷不产生投切振荡。
可实现循环投切和多种编码控制投切方式。
控制回路多达18路。

可实现全三相补偿，全分相补偿，混合补偿。
提供多种电参数测量值，测量更全面。
1.3应用领域
工厂配电、小区配电、煤矿、轨道交通等行业。
2、低压投切开关
2.1简介
AKF系列低压复合开关和AKF系列低压同步开关是新一代低压无功补偿装置中的电容器投切装置，其基本工作原理是将可控硅和磁保持继电器并联，由内部单片机控制，在投入和切除的瞬间由可控硅承担过零投切，之后由磁保持继电器接通运行。因此，复合开关既有过零投切无涌流的优点，又有交流接触器运行无功耗的长处，可避免可控硅运行发热和接触器切除时有火花的缺点。

AKF系列晶闸管动态投切开关是无机械触点的电子开关，可跟踪负载无功电流变化，采用过零投切，投切过程无过压、电弧等现象，响应时间块可频繁投切无噪音，使用时间长。并具有缺相保护、自动识别相序、过温保护报警输出等功能，投切次数可达**。

2.2功能特点
可控硅耐压：可控硅耐压不低于2000V，具有过压、过流及电流瞬变保护措施。
放电技术：电容能在2s内完成对残压的放电。
软件过流检测技术：能够准确找出过零点，检测到谐波时不发出投入命令。
上电、掉电无误触发：上电时不会误投入电容，掉电时能及时切除已投入的电容。
过零投切无涌流，延长电容器使用寿命。
2.3应用场合
低压无功补偿领域
控制器和投切开关应用

3、低压智能电容器
3.1简介
AZC系列智能电容器由智能测控单元、晶闸管复合开关电路、线路保护单元、两台共补或一台分补低压电力电容器构成，替代常规由熔丝、复合开关或机械式接触器、热继电器、低压电力电容器、指示灯等散件在柜内和柜面由导线连接而组成的自动无功补偿装置，改变了传统无功补偿装置体积庞大和笨重的结构模式，具有更好的补偿效果。

AZCL系列智能集成式谐波抑制电力电容补偿装置是以低压电力电容器、高性能电抗器、高可靠投切开关、控制系统为主体，采用微电子软硬件技术、微型传感器技术、微型网络技术和电器制造技术等新技术成果，将其智能化，实现低压无功补偿功能，能够可靠工作。主要应用于谐波十分严重场合的无功补偿，能够可靠运行，不会产生谐振，在一定程度上有吸收消除谐波的功能，其中串接7%电抗器的产品使用于主要谐波为5次、7次及以上的电气环境，串接14%电抗器的产品使用于主要谐波为3次及以上的电气环境。

3.2功能特点
过零投切，分相补偿，温度保护，缺相保护，过压、欠压保护；
谐波功能，智能网络控制，高可靠性；
积木结构，接线简单，扩容方便，维护方便，效果显著。
3.3应用领域
成套柜、户外配电箱、城市电网、农村电网、厂矿企业、石油化工、民用建筑、**商业建筑、轨道交通配电系统等领域。

ANAPF有源电力滤波器
1、概述
1.1 谐波的产生
电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备 （大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。谐波是电能质量的重要指标。
1.2 谐波的危害
● 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。
● 引起电网谐振，使得谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。
● 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。
1.3 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。
1.4 执行标准
GB/T14549-1993 《电能质量：公用电网谐波》
GB/T15543-2008 《电能质量：三相电压不平衡度》
GB/T12325-2008 《电能质量：供电电压偏差》
GB/T12326-2008 《电能质量：电压波动和闪变》
GB/T18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》
GB/T15945-2008 《电能质量：电力系统频率偏差》
GB17625.1-2012 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值》
GB/T15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》
2、产品介绍
2.1 工作原理
ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行实时的跟踪和补偿。其原理为：ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，经控制器计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。
2.2 产品特点
● DSP+FPGA全数字控制方式，具有快的响应时间，先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；
● 一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～31次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿；
● 具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；
● 模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；
● 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；
● 输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；
● 多机并联，达到较高的电流输出等级；
● 拥有自主**技术。

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。

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。

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