有源电力滤波器批发 安科瑞

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　　有源滤波器在机场助航灯光系统中的谐波分析与治理方案
　　0　引言
　　机场助航灯光系统是目视助航设施中一个非常重要的组成部分，它通过高(中)光强不同颜色的灯光系列，勾勒出一个机场的跑道、滑行道及进近区域的主要特征，在夜间或能见度不好的情况下提供飞机驾驶员一个明确的目视信息。助航灯光系统的供电等级属于一级负荷中的特别重要负荷，关系到飞机的安全运行，通常在跑道附近的安全区域内设置一座或两座灯光变电站，*灯光及导航设备用电。各种类型的助航灯具设置在跑道和滑行道上或道肩上，属于场外灯具，供电线路较长，**民航组织推荐使用串联的供电方式，为保证在串联电路供电的情况下，有个别灯具故障而不至于造成整个回路中所有灯具都不亮，每个灯具前必须设置隔离变压器。同时，灯光系统要求采用三至五级的调光，其调光器以可控硅为主。因此，在灯光系统的实际运行过程中，会产生大量的谐波。
　　1　谐波的危害
　　随着科技的进步，技术的发展，节能和自动化设备的应用越来越广，容量也日益扩大，虽然这些设备能起到很大一部分节能降耗的作用，但是其产生的谐波对电网的污染，以及电磁干扰等，可能会进一步影响系统中的其他用电设备，也带来了危害。
　　供电系统谐波的定义是：对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波(Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。 向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。
　　电网中的谐波污染日益严重，给电力系统和各类用电设备带来危害，谐波会增加电气设备的热损耗，如对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。谐波还会干扰电子设备，使信息发生失真，可对信息系统产生频率藕合干扰。谐波电流在高压架空线路上的流动除增加线路损耗外，还将对相邻的通讯线路产生干扰影响。谐波轻则增加能耗，缩短设备寿命，影响系统的运行效率，重则损坏设备，造成用电事故，甚至危害电力系统的安全运行。因此，消除谐波污染，把谐波含量控制在允许范围内是非常有必要的。
　　2　助航灯光产生的谐波分析
　　目前，电力系统中的谐波源，不但类型多，而且分布广，用户电网中的谐波电流可能来自本身的非线性设备，也可能来自外部线路，具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器、变压器、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。如不加以区分将给谐波治理造成困难。
　　在机场助航灯光系统中，为了达到有效的调光效果，目前世界上通常采用可控硅恒流调光器(CCR)。恒流调光器的工作原理是：用反并联的可控硅调节器，对一台升压变压器进行供电。由一个数字调节器确定可控硅导通角，以便将输出电流调整到一个基准值。该基准值随着所选定的光级而变化。在此前提条件下，恒流调光器的输出电流要求保证为一个恒定值，一级光为2.8A，二级光为3.4A，三级光为4.1A，四级光为5.2A，五级光为6.6A。恒流调光器的功能还在于当负荷在二分之一额定负荷到满负荷的范围内变化，在30%的隔离变压器次级开路的情况下维持恒定的电流输出，变化不大于正负2%。这个可控硅调节器和升压变压器就是助航灯光的主要谐波源。
　　在进行谐波治理之前，必须要了解电网中谐波的次数及其含量，即必须进行谐波的测试。谐波测量是谐波问题的一个重要环节，它也是谐波问题研究的主要依据。我们在上海虹桥机场东跑道北灯光站进行了谐波检测。针对北灯光站两台变压器的低压进线侧、跑道边灯回路2、滑行道中线灯回路3的调光器进线侧进行了电能质量等各项数据的测量和采集。具体测量情况如下：
　　测量点1 ：北灯光站进线乙的变压器低压侧，电容柜投切前后，实时测量 1 级光至 5 级光时的情况;
　　测量点2 ：滑行道中线灯回路 3 调光器进线侧，实时测量 1 级光至5 级光的情况;
　　测量点3 ：北灯光站进线甲的变压器低压侧，电容柜投切前后，实时测量 1 级光至 5 级光的情况;
　　测量点4 ：跑道边灯回路2 调光器的进线侧，实时测量 1 级光至 5 级光的情况;
　　1)主要谐波源——调光器
　　从上图的对比中可以看出：电压波形畸变很小，而电流波形畸变率非常严重，这是由于大量高次谐波叠加导致正弦波出现严重畸变。
　　从谐波柱状分布图可知可控硅恒流调光器谐波电流的频谱范围很宽，除3、5、7、9、11 和13 次以外，还存在15、17、19、25、29、31 和34 次等较高次谐波。表一：测量数据汇总(切除电容柜数据)
　　3　治理措施
　　3.1 谐波治理方案的选择
　　从上述系统配电简图及测量数据表明：北灯光站1#、2#变压器供电系统的电能质量问题相当**，其中首要问题是谐波污染非常严重，并且功率因数很低。由于变压器下主要负载可控硅调光器为典型的非线性谐波源，该装置在调光过程中造成大量的谐波污染，同时电流也严重滞后于电压，功率因数非常低;其次，调光器要求采用两相供电方式(AB相、BC相、CA相)，这将导致严重的三相不平衡，在快速频繁的电容柜投切过程中导致电压、电流波动和大量的无功功率冲击，同时对系统谐波有明显的放大作用，进一步影响供配电系统的安全可靠性，对整个助航灯光系统的运行存在安全隐患。这些问题也长期困扰着我们设计和管理人员。因此，采用谐波治理装置提高系统的安全稳定性，通过治理消除系统谐波，同时提高功率因数和改善系统三相不平衡等主要电能质量问题已迫切需要。
　　合理设计和选择滤波器，并正确地安装和使用滤波器，是抑制谐波干扰的重要环节。通常有以下几种方法：
　　1)有源电力滤波器(APF)
　　工作原理：有源滤波器是由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载侧的谐波电流后，利用瞬时提取的无功成分和谐波成分作为参考值，主动提供与之相对应的反向补偿电流，补偿后系统剩下的基波有功电流几乎为**弦波，其行为模式为主动式电流源输出。
　　特点：实时产生幅值相等、相位相反的谐波电流抵消需要治理的谐波。可实时动态滤波各次谐波，不受负载变化影响，理论滤波率大于97%。
　　2)无源电力滤波器(PF)
　　工作原理：由LC等元件组成，将其设计为某频率下较低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供某几次的谐波电流旁路通;电容器和电抗器串联成需治理谐波的低阻抗“陷阱”。
　　特点：只能滤除固定几次谐波，进行静态治理，负载率较小的情况下，会出现过补现象，易与电网发生谐振，理论滤波率小于70%。
　　根据现场测量结果，北灯光站变压器低压出线侧的谐波相当大、频谱非常宽，同时负载率变化范围大且存在部分三相不平衡，因而不适合采用无源滤波器进行治理，并且存在很大的谐振风险。有源滤波器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。
　　3.2谐波治理方案
　　安科瑞ANAPF系列有源电力滤波器，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，如图2所示：
　　(1)集中治理
　　适用于单台设备谐波含量小，但数量庞大、布局分散的场合，比如办公大楼(个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等)，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但整栋大楼的电流大，谐波电流也大，
　　(2)局部治理
　　适用于谐波源集中在某一条或几条馈出支路的配电系统，比如医院的精密仪器、UPS电源等，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但为防止其他设备产生的谐波对其干扰，采用局部谐波补偿，
　　(3)就地治理
　　适用于谐波源比较明确且单台设备谐波含量较大的配电系统，比如大型商业区的景观照明、影剧院的可控硅调光设备、工业区的变频器调速设备等，单台设备电流大、谐波含量高、谐波电流大，为防止谐波电流影响其他用电设备，采用就地治理，
　　4　结语
　　动态有源滤波器可实时动态过滤各次谐波，不受负载变化影响，可以在谐波源处安装，也可以在变电站集中治理，安装方便，能耗小，效率高，并具备无功补偿和三相平衡功能，大大改善了功率因数。
　　安装动态有源滤波器后，灯光站的各级谐波分量均**3%，满足了公共电网接入点(PCC)的总谐波限值要求，各项指标符合《电能质量公用电网谐波》的国家标准，避免了集中谐波源设备之间的相互干扰和影响，从而保证调光器负载、内部供电系统的正常连续运行。治理效果较好，改善了供电质量，达到了预期的治理目标。
　　参考文献
　　[1] 安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版
　　[2] 柴洁琼.机场助航灯光系统中谐波的分析与治理[J].电气应用，2013(16)
　　[3] 《民用机场飞行区技术标准》(MH5001-2006)
　　[4] 《电能质量 公用电网谐波》 GB/T 14549-93
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APF在医疗制药行业的应用

　　ANAPF的应用

　　项目：陕西榆林医院

　　问题描述：

　　由于医院使用的CT、核磁共振、DSA、伽马刀等设备均为非线性设备，用电要求非常严格，这些设备产生的大量谐波电流引起电流失真，产生谐波磁场，干扰数据通讯，使电脑网络管理系统异常或死机。严重影响精密医疗设备的使用性能和精度。

　　治理措施：

　　在对配电现场进行实地测定后， 考虑到各种谐波源负载比较分散，必须在低压母线上进行集中治理谐波 。

　　预期治理效果：

　　有源滤波器投入运行后，电压谐波畸变率降到5%以内，各次谐波均达到标准GB/14549-93标准的要求。供电设备及系统运行正常。线路及变压器发热状况减轻。
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有源电力滤波器技术特点

　　专为适应高可靠性，高利用率供电系统要求设计的模块组合式有源滤波装置：

　　标准模块化结构，灵活的扩容配置(同一柜内，只需增加控制模块和功率模块即可扩展至300A;支持多台装置并联运行，且不限于等容量扩容);

　　高可靠性：属于全数字有源滤波器，冗余设计，一个模块发生故障，只是容量降低，不会影响其它模块的正常工作;

　　工作模式：具有全滤波、全无功补偿、滤波+无功补偿等三种工作模式;

　　功率因数调节能力：具备容性无功吸收和容性无功补偿两种功能;

　　7寸全触摸液晶显示屏：便于观察所有的参数及波形。
　　电网谐波危害及有源滤波装置的控制应用方案
　　摘要：本文分析了电力电网的谐波源、谐波特性和危害，并通过某大型钢铁股份公司低压配电系统中有源滤波器的应用案例，对比分析了有源滤波器投入前后的情况，说明了有源滤波器的谐波治理技术是改善供电电能质量的有效手段之一，可将产生的谐波控制在较小范围内，达到科学合理用电，抑制电网污染，提高电能质量，保证电气设备安全的作用。
　　关键词：电能质量;谐波;有源滤波
　　1 电能质量与谐波
　　1.1 谐波的产生
　　随着电力电子变流装置的应用日益广泛，电能得到了较加充分的利用。但非线性电力装置设备的广泛应用产生了大量畸变的电流谐波，畸变电流在电网中的流动导致了谐波电压;谐波污染越来越多地威胁到电力系统安全、稳定、经济运行，给同一网络的线性负载和其它用户带来了较大影响。谐波已与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。所以了解谐波产生的原理、研究消除供配电系统中的高次谐波问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。谐波测量是谐波问题中的一个重要分支，对抑制谐波、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用。因此对谐波的测量和分析是电力系统分析和控制中的一项重要工作，是继电保护、故障测量等工作开展的重要前提。
　　1.2 谐波的危害
　　1.2.1使电力元件附加损耗加大，易引发火灾。
　　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。
　　1.2.2影响电气设备的正常运行。
　　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。
　　1.2.3引起电网谐振。
　　这种谐振可能使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。
　　1.2.4使继电保护误动作，电气测量误差过大。
　　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。
　　1.2.5使工控系统崩溃。
　　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，计算机无法正常工作;重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。
　　1.3 谐波治理依据的国家标准
　　GB/T14549-1993 《电能质量：公用电网谐波》
　　GB/T15543-2008 《电能质量：三相电压允许不平衡度》
　　GB/T12325-2008 《电能质量：供电电压允许偏差》
　　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：电力系统频率允许偏差》
　　GB7625.1-1998 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》
　　GB/T15576-1995 《低压无功功率静态补偿装置总技术条件》
　　2典型应用方案介绍
　　2.1项目背景
　　某钢铁股份公司是集炼焦、烧结、冶炼、轧材及科研开发为一体的特大型钢铁联合企业，其属下X轧钢厂主要生产中厚板等钢材产品，由于生产需要，在低压配电系统变压器二次侧的设备主要是电动机，变频器带动电机工作。由于变频器内部结构采用大量非线性元件，所以在工作过程中产生大量谐波。
　　板材在轧制过程中存在一定的冲击负荷，而且生产工艺也并非连续性。从而引起工作电压/电流波动、不连续，工作电流的变化同样引起谐波电流波动。
　　2.2项目方案
　　我公司为该企业轧钢车间二号冷床下电网的谐波情况制定了相应的解决方案。采用*的并联型有源电力滤波器ANAPF，在变压器出线侧进行集中治理，滤波器可以自动跟踪治理负载产生的谐波电流，并有效的滤除谐波，从而保证整个系统安全可靠运行。
　　2.3项目效果
　　投入有源电力滤波器后，谐波电压、谐波电流治理效果：
　　投入有源电力滤波器运行后，总电流畸变率由82.1%降至4.4%、5次谐波的电流畸变率由67.0%降至1.9%、7次谐波的电流畸变率由43.8%降至2.0%。电网质量得到明显的改善，并且适用于变化较快的负载，对供电系统的非线性负载在工作过程中产生的谐波起到明显的抑制作用，从根本上改善了整个供电系统的电能质量状况，有效地保护了生产线上设备的正常运行。
　　3结论
　　本文介绍的有源滤波装置采用模块化设计，具有较快的响应时间;一机多能，既可补谐波，又可兼补无功;**的主电路拓扑和控制算法，精度较高、运行较稳定;使用方便，易于操作和维护。有源滤波装置节约了用户投资成本，缩短了工期，为低压配电网的谐波治理工程提供了高效的补偿装置，具有良好的应用**和应用前景。
　　「参考文献】
　　GB/T 14549-1993 《电能质量：公用电网谐波》
　　上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版
　　吴竞昌.供电系统谐波，北京：中国电力科技出版社，1998

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江苏安科瑞电器制造有限公司是安科瑞电气股份有限公司（证券代码：300286 SZ.）的全资子公司，是电动机保护器、导轨电能表、有源滤波柜、工矿用电、远程预付费系统、智能无线测温系统、三相智能电能表、微机保护装置厂家等系列产品的生产基地。公司位于江苏省江阴市，目前现代化生产厂房面积达3万平方米，电子组装生产线均采用无铅生产工艺，生产检测设备自动化程度高，公司采用的信息管理系统，是江苏省两化融合试点企业。公司通过在产品、技术、生产工艺上的技术积累和持续创新，围绕国家产业政策和市场导向，成功实现科技转型，由原来普通数显仪表和电量传感器的生产转到智能网络电力仪表、智能马达保护装置、智能光伏汇流装置、电能质量装置、电气火灾装置、消防电源设备、隔离电源柜、有源滤波装置、光伏汇流箱、光伏并网逆变器等产品的产业化，目前已发展成为一家集研发、生产、销售于一体的江苏省。公司还先后与上海电科所、东南大学、中国矿业大学等科研院所、高校组成产学研联合体，围绕智能电网用户端的电力、电能管理和电气安全开展产品研发，其中与上海电科所合作开发的“1/4抽屉柜智能马达管理单元的研发和产业化”项目被列为*科技特派员项目。公司以用户端智能网络电力仪表及系统集成为主导产业，坚持“为客户设计**”的经营理念，走化、市场化、规模化道路，努力实现“立足中国、放眼世界，争做好的智能配电供应商”的战略目标，为客户提供可靠用电、节约用电、安全用电的完整解决方案，在智能电网用户端、新能源、物联网等领域不断探索开发新产品。