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ANAPF有源濾波器在江陰紡織企業(yè)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

更新時(shí)間:2016-09-29 點(diǎn)擊次數(shù): 1622次

劉細(xì)鳳

摘要:本文介紹了ANAPF有源濾波裝置的工作原理、方案、技術(shù)參數(shù)以及產(chǎn)品特點(diǎn),結(jié)合在江蘇某紡織企業(yè)低壓配電系統(tǒng)中的應(yīng)用案列,說明了有源濾波裝置在低壓配電系統(tǒng)中對改善供電電能質(zhì)量、治理諧波起到了至關(guān)重要的作用。

 

關(guān)鍵詞:低壓配電系統(tǒng)  有源濾波裝置  工作原理 方案 特點(diǎn) 應(yīng)用  諧波 


引言  
   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)中的流動導(dǎo)致了諧波電壓;諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,給同網(wǎng)絡(luò)的線性負(fù)載和其它用戶帶來了極大影響。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、研究供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題對改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著非常積極的意義。諧波測量是諧波問題中的個(gè)重要分支,對抑制諧波、解決諧波產(chǎn)生的問題有著重要的指導(dǎo)作用。因此對諧波的測量和分析是電力系統(tǒng)分析和控制中的項(xiàng)重要工作,是繼電保護(hù)、故障測量等工作開展的重要前提。


1.工作原理
    ANAPF系列有源電力濾波裝置并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為:ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流,并注入電力系統(tǒng)中,從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

 


   

ANAPF有源電力濾波器原理圖

 


2.APF產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
                         

                 ANAPF有源電力濾波器技術(shù)參數(shù)

接線方式

三相三線或三相四線

接入電壓

3×380±10%

接入頻率

50Hz±2%

瞬態(tài)響應(yīng)時(shí)間

100μs

開關(guān)頻率

10kHz-20kHz

功能設(shè)置

只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無功、既補(bǔ)償諧波又補(bǔ)償無功

諧波補(bǔ)償次數(shù)

2-31次

保護(hù)類型

直流過壓保護(hù)、IGBT過流保護(hù)、裝置過溫保護(hù)

冷卻方式

強(qiáng)制風(fēng)冷

噪音

<65dB(處于柜內(nèi)并運(yùn)作于額定狀態(tài))

 工作環(huán)境溫度

-10℃~+45℃(環(huán)境溫度超過工作溫度范圍降容使用)

工作環(huán)境濕度

<85%RH不凝結(jié)

安裝場合

室內(nèi)安裝

海拔高度

≤1000M(更高海拔需降容使用)

進(jìn)出線方式

根據(jù)客戶要求

防護(hù)等級

IP30

智能通信接口

RS485/MODBUS-RTU

遠(yuǎn)程監(jiān)控

可選

安裝方式

立柜式

壁掛式

抽屜式

補(bǔ)償電流大小(A

50、100、150

200、250、300

30、50

30、50

柜體顏色

RAL7035

    有源濾波裝置三種安裝方式中,壁掛式和抽屜式是立柜式的經(jīng)濟(jì)型方案,為用戶大大節(jié)約了成本。單個(gè)模塊容量zui大為50A,可單獨(dú)使用。也可選用多個(gè)50A模塊形成大電流補(bǔ)償裝置。

 

3.方案設(shè)計(jì)
    針對江蘇某紡織企業(yè)項(xiàng)目的諧波,相關(guān)技術(shù)人員對容量2500KVA的1#變壓器出線側(cè)進(jìn)行了詳細(xì)測量。主要諧波頻次為5次、7次、11次是典型的6n±1諧波。
測量示意圖:(黑圈為測量點(diǎn))

 

   

根據(jù)測量后的電能質(zhì)量分析和具體測量數(shù)據(jù),結(jié)合諧波計(jì)算公式(1)(2)(3),可以估算諧波電流大小。

 …………………………………………………(1)

………………………………………(2)

  ……………………………………(3)

諧波總電流基波電流有效值全波電流有效值總諧波電流畸變率)

由以上公式計(jì)算,可計(jì)算得1#變壓器出線柜的諧波電流,如表所示。                   

測量點(diǎn)

電流Irms(A)

THDi

諧波電流In(A)

1#變壓器出線柜

3065.1                  

11.96%

366.59

    諧波治理時(shí)考慮到要將諧波濾波干凈,諧波濾波器選型時(shí)要比實(shí)際電流大些,確定對1#變壓器變頻器出線配置2臺ANAPF200-380/BGL的有源濾波裝置進(jìn)行集中治理。

 

4.產(chǎn)品設(shè)計(jì)
4.1電氣設(shè)計(jì)
    ANAPF200-380/BGL有源濾波裝置由4個(gè)50A抽屜板載模塊構(gòu)成,總進(jìn)線配個(gè)塑殼斷路器,原理如下圖所示:

 

 

4.1.1抽屜板載模塊的設(shè)計(jì)
外形尺寸485×610×275 (寬*深*高)
額定電流:50A
額定電壓:AC380V
接線方式:三相四線
進(jìn)線方式:后進(jìn)后出
額定頻率:50Hz
模塊殼體顏色:RAL9004
防護(hù)等級:IP20
質(zhì)量:50KG           
4.2柜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    如下圖,柜體尺寸為1000*2200*800(寬高深),柜體顏色是RAL7035,GGD柜型,鍍鋅板材質(zhì),安裝方式是與配電柜拼柜,柜體設(shè)計(jì)本著與其它低壓柜協(xié)調(diào)致的原則。

 

 

 

 

 


5.產(chǎn)品特點(diǎn)
●模塊化設(shè)計(jì),成本低,性能提高,體積小,安裝便利,便于后期維護(hù)及擴(kuò)容;
●DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,具有極快的響應(yīng)時(shí)間,先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴?,精度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定;
●機(jī)多能,即可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功,可對2-31次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償;
●具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能;
●每個(gè)模塊采用彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護(hù);
●輸出端加裝濾波裝置,降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響;

 

6.應(yīng)用案例
6.1項(xiàng)目概況及要求
江蘇某紡織企業(yè)現(xiàn)場使用變頻器等負(fù)載,產(chǎn)生大量諧波,導(dǎo)致電容柜的電容器損壞,從而使實(shí)際功率因數(shù)降低,由于功率因數(shù)達(dá)不到家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)0.9的要求,供電部門采取了對該公司進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上的處罰,嚴(yán)重影響公司正常運(yùn)營。
6.2諧波治理效果

 

          
            
       圖1 投入使用前電流波形                 圖2投入使用前電流頻譜
    從圖1、圖2可以看出電流波形即是典型的三相整流橋非線性負(fù)載的波形,圖2中反映出變頻器的電流諧波總畸變率為11.96%,5次諧波電流是331.6 A,7次諧波電流是89.8A,除此之外還有11次,12次電流諧波,其他次數(shù)諧波較小可忽略。

 

        
         
        圖3投入使用后電流波形               圖4 投入使用后電流頻譜 
    投入有源電力濾波器后,變頻器電網(wǎng)供電的波形及諧波含量均發(fā)生了變化,從圖3可以看出電流波形已變得接近正弦波,圖4中反映出變頻器的總輸入電流總畸變率減少到4.8%,5次諧波電流從原來的331.6A變?yōu)?2.2A,7次諧波電流從原來的89.8A變?yōu)?3.8A,其他次數(shù)的諧波同樣得到了。有源電力濾波器的應(yīng)用為企業(yè)電網(wǎng)污染、節(jié)能降耗帶來了新的亮點(diǎn)。


7.結(jié)束語
    該項(xiàng)目所選用的有源濾波柜是模塊化設(shè)計(jì)方案,體積小,成本低,安裝便利,便于以后維護(hù)及擴(kuò)容;使用方便,易于操作;有源濾波裝置節(jié)約了用戶投資成本,縮短了工期,為低壓配電網(wǎng)的諧波治理工程提供了的補(bǔ)償裝置,具有良好的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。


【參考資料】
[1]安科瑞電能質(zhì)量監(jiān)測與治理選型手冊。2015.08版
[2]安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版

作者簡介:劉細(xì)鳳,女,本科。任職單位:現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司

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