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技術(shù)文章

有源濾波裝置在變頻器諧波治理中的應(yīng)用

技術(shù)文章

淮亞利

安科瑞電氣股份有限公司   嘉定   201801

1 概述

       變頻技術(shù)在大量的感性負(fù)載節(jié)能方面有著*的地位,節(jié)約的電能有時(shí)能達(dá)到30%以上,效益十分可觀。隨著變頻器日益廣泛的普及和應(yīng)用,其占電網(wǎng)總負(fù)荷的比例也越來越大。其中大部分額定電壓為三相380V交直交型變頻器。然而,隨之帶來的電網(wǎng)諧波問題也越來越受到各變頻器用戶和供電部門的關(guān)注。由于變頻器的整流部分一般為三相全波不可控整流,直流回路采用大電容作為濾波器。這樣,雖然變頻器的網(wǎng)側(cè)輸入電壓波形基本上是正弦波,但輸入電流式脈沖式的充電電流,含有豐富的諧波,表現(xiàn)在網(wǎng)側(cè)的有5、7、11、13、17、19次等諧波電流,一般以5、7、11次為主。感型負(fù)載在運(yùn)行中需要消耗大量的無功電流,但諧波會使無功補(bǔ)償裝置不能正常工作,并導(dǎo)致一些現(xiàn)代化的精密控制機(jī)床無法運(yùn)行,因此對使用變頻器的系統(tǒng)采取諧波治理是必須的。針對變頻器工作特點(diǎn),上海安科瑞電氣股份有限公司設(shè)計(jì)了ANAPF有源電力濾波補(bǔ)償裝置,不但可以濾除變頻裝置產(chǎn)生的諧波,同時(shí)還對系統(tǒng)進(jìn)行了無功補(bǔ)償,滿足了廣大使用變頻器用戶的需求。

2 ANAPF有源電力濾波裝置特點(diǎn)

       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;一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功;模塊化設(shè)計(jì),便于生產(chǎn)調(diào)試;便利的并聯(lián)設(shè)計(jì),方便擴(kuò)容;具有完善的橋臂過流、保護(hù)功能;使用方便,易于操作和維護(hù)。

3 ANAPF有源電力濾波裝置參數(shù)

接線方式

三相三線或三相四線

接入電壓

3×380V ±10%

接入頻率

50Hz ±2%

動態(tài)補(bǔ)償響應(yīng)時(shí)間

動態(tài)響應(yīng)<4ms,全響應(yīng)時(shí)間<20ms;

開關(guān)頻率

10kHz

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;手動、自動切換。

諧波補(bǔ)償次數(shù)

2-21次

保護(hù)類型

直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護(hù)

過載保護(hù)

自動限流在設(shè)定值,不發(fā)生過載

冷卻方式

智能風(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℃

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

下進(jìn)下出

防護(hù)等級

IP21

智能通信接口

RS485/MODBUS-RTU

遠(yuǎn)程監(jiān)控

可選

外形尺寸(mm)

(W×D×H)

30A

50A

7

100A

600×500×1500

600×500×1500

600×500×1800

800×600×2200

重量(kg)

三相四線

三相三線

30A、50A

7、100A

30A、50A

7、100A

280

360

240

290

4 電網(wǎng)的諧波治理與無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x

       隨著變頻器的廣泛應(yīng)用,變頻器的諧波治理與無功功率補(bǔ)償?shù)囊饬x逐漸被人們所認(rèn)識。變頻器供電電源按傅里葉級數(shù)可以分解為基波有功電流,基波無功電流,諧波和間諧波電流。

       變頻器用量較大的車間,用電容器直接進(jìn)行無功功率補(bǔ)償雖然可以大幅度降低基波無功電流,但是必然出現(xiàn)諧波放大現(xiàn)象。這時(shí),供電電流和電容器電流中的諧波和間諧波電流大幅度增加,電容器由于超溫和過壓而損壞,供電變壓器溫升加大。為避免諧波放大,諧波治理與無功功率必須同時(shí)進(jìn)行。

       污水處理廠用電設(shè)備主要有泵類、攪拌器、鼓風(fēng)機(jī)類等負(fù)載。風(fēng)機(jī)、泵類一般都要求變頻,而變頻器是一個非常大的諧波源,因此給系統(tǒng)帶來很嚴(yán)重的諧波污染和諧波干擾,造成系統(tǒng)不能正常工作,經(jīng)常性的燒壞電氣元件。同時(shí)系統(tǒng)中也有很多電力電子類元器件,如 UPS、開關(guān)電源等,都是諧波發(fā)生裝置。

       項(xiàng)目背景:某污水處理廠變電所負(fù)載主要由變頻器組成,由變頻器帶動相應(yīng)的電動機(jī),由于全部都是變頻器負(fù)載,因此給系統(tǒng)帶來很嚴(yán)重的諧波污染和諧波干擾,造成系統(tǒng)不能正常工作,經(jīng)常性的燒壞電氣元件,為了解決問題,必須進(jìn)行諧波治理。

       安科瑞電氣股份有限公司技術(shù)人員經(jīng)過對現(xiàn)場測試結(jié)果研究后,決定采用一臺ANAPF100-400/B有源電力濾波柜進(jìn)行就地補(bǔ)償。安裝示意圖如下:

●項(xiàng)目效果

       由上圖可以看出,ANAPF100-400/B有源電力濾波柜投入運(yùn)行后,電網(wǎng)質(zhì)量得到明顯的改善,諧波電流大幅度降低,電網(wǎng)電流諧波基本上被濾除掉,電流波形已經(jīng)接近正弦波,電流畸變率由65.5%降低為13.4%,5次諧波由61.3A降到4.9A。

ANAPF有源濾波器報(bào)價(jià)及主要元件清單

型號:ANAPF100-400/B

參考價(jià)格:12萬元/臺

主要產(chǎn)品明細(xì):

序號

名    稱

型    號

數(shù)量

1

APF電氣柜

800X600X2200

1

2

變流器

APFCOV-CVT100

1

3

控制器

APFMC-C100

1

4

電抗器

APF-RE.(S)DG-100

1

5

有源電流互感器

LT208-S7

3

6

濾波器

DL-1TH1

2

7

斷路器

CVS160FTM160D4P3D

1

8

接觸器

LC1D150M7C

1

9

微型斷路器

NDM1-63C32

1

10

中間繼電器

MY4NAC

2

11

R型變壓器

R320-0.38/0.22

1

12

諧波檢測儀

ACR350EGH

1

13

電線

16mm2

若干

14

電線

4mm2

若干

        結(jié)論:和許多變頻器使用場合一樣,泵類、風(fēng)機(jī)等設(shè)備的變頻機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的諧波,對系統(tǒng)變壓器、電容補(bǔ)償裝置以及用電設(shè)備等造成嚴(yán)重危害。使電機(jī)發(fā)生機(jī)械振動、噪聲和過熱,使變壓器局部嚴(yán)重過熱,使電容器、電纜等設(shè)備過熱,使絕緣老化,壽命縮短以至損壞。從上述數(shù)據(jù)中可以看出,運(yùn)行電力濾波器前后,電網(wǎng)電流變化十分明顯,達(dá)到了消除電流諧波、改善電源電壓的目的。使得系統(tǒng)更加清潔和穩(wěn)定。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版

 

作者簡介:

淮亞利,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)供配電。

《ANAPF有源電力濾波裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用圖集》(圖集號:ACR13CDX701)由安科瑞電氣股份有限公司主編,本圖集結(jié)合ANAPF有源電力濾波裝置產(chǎn)品的特點(diǎn),依據(jù)電氣設(shè)計(jì)規(guī)范,研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題,達(dá)到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的。圖集適用于新建、改建、擴(kuò)建和技改項(xiàng)目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的諧波抑制及綜合治理的設(shè)計(jì)與改造。 

 
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