安科瑞 王长幸

　　江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405

　　“供电公司在进行电能质量监测时发现某公司存在谐波超标情况，严重影响到电网的供电质量，并可能引起电网设备损坏。

　　根据《供用电营业规则》第五十五条-第五十八条及供用电双方签订的《供用电合同》第九条约定事项的第12项规定、对谐波电流超过国家标准的，必须在规定期限内予以治理，如不采取措施或采取措施不力的，供电企业可中止供电。

　　该司需在接到通知书的三个月内完成对谐波超标情况的治理。如在三个月内未采取任何治理措施，电力行政单位讲要求供电公司依法采取相关措施；如三个月内已完成治理，需提供治理完成情况说明，电力行政单位将组织开展谐波复测工作，直至谐波电流符合国家标准要求。”

　　基于上述政策要求，有必要给大家详细科普下谐波的危害及安科瑞的专业解决方案。

　　一、谐波危害

　　1、对电力变压器的危害：谐波电流使电力变压器铜损增加，引起绕组过热、振动、噪声增大；谐波电压产生附加损耗，使变压器的磁滞及涡流损耗增加。

　　2、对无功补偿装置的危害：无功补偿装置里的电容器可能会引发谐振，造成谐波严重放大，使保险丝、接触器、电容器等元器件因过载失效甚至烧毁。

　　3、对线缆的危害：线缆的阻抗随着电流频率的增大而增大，且由于线缆的集肤效应，谐波电流越大，线缆温升越高，导致线缆烧毁引发火灾。

　　4、对电路自动装置的危害：造成断路器电弧熄灭时间的延长，影响断路器的开断容量。谐波将使继电保护和自动装置出现误动作，并使仪表和电能计量出现较大误差。

　　5、对其他设备的危害：输电线路上流过谐波电流时产生谐波电压，引起电压畸变，对数控机床、PLC、电子计算机、医疗仪器、实验室仪器等电压敏感的电子设备产生影响，使其测量精度降低、误动作频次增高、设备过热、无法运行等，同时还会使仪表的电能计量出现较大误差。

　　二、产生谐波的设备

　　产生谐波的设备一般是非线性设备，主要分为以下几类：

　　（1） 具有铁磁饱和特性的铁芯设备，如变压器、电抗器等；

　　（2） 以具有强烈非线性特性的电弧为工作介质的设备，如气体放电灯、交流弧焊机、炼钢电弧炉等；

　　（3） 以电力电子元件为基础的设备，如开关电源、变流装置、调压装置等。

　　三、电能治理相关标准和条例

　　1、国家标准：GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》

　　表1：公共电网谐波电压（相电压）限值

表2：注入公共联接点的谐波电流允许值（第1部分）

表3：注入公共联接点的谐波电流允许值（第2部分）

　　2、行业标准：YD/T5040-2005 《通信电源设备安装工程设计规范》

　　节选9.补偿设备：补偿电容器柜的容量应按近期负荷配置并考虑一定发展，应配置自动补偿装置。补偿柜电容器柜应配置一定比例的电抗器。

　　节选10.滤波设备：当交流供电系统内总谐波电流含量（THD）大于10%时应配置滤波器。

　　3、行业标准：JGJ312-2013《医疗建筑电气设计规范》

　　节选9.6.6：UPS不间断电源装置的输出功率因数应大于或等于0.8，谐波电压畸变率及输入谐波电流（3~39次THDi）畸变率应小于5%。

　　4、行业标准：JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》

　　节选22.3.3供配电系统的谐波治理：

　　省级及以上机关、银行总行、分行及同等金融机构的办公大楼、省级及以上医院医技楼、大型计算机中心建筑物，应在办公设施、医疗设备、计算机网络电源等电力干线上设置有源滤波装置。

　　其他重要的公共建筑物，宜在其办公设施、计算机网络电源等电力干线上设有有源滤波装置。

　　5、条例：《江苏省电力保护条例》

　　第二十八条规定，对有下列情节之一，严重影响电力安全的用户，供电企业可以中断供电：“（一）用户的非线性

　　阻抗特性的用电设备接入电网运行所注入电网的谐波电流或者引起公共连接点电压畸变率超过国家规定标准时，在供电企业通知后，用户不予改正的；”。

　　6、指导意见：《上海轨道交通无功补偿及谐波支路指导意见》

　　明确指出，设计方案中“取消传统的无功补偿设计方案”，“新建线路的设计应统一采用：串联电抗器的无功补偿装置（失谐无功补偿装置）与有源滤波器并联使用的设计方案”。

　　四、安科瑞为您提供专业解决方案

　　1、同客户建立沟通，明确细节，填写售前确认单提交相关部门，表单如下：

2、约定时间，现场测量，获取相关信息和实际数据

3、导出数据，提交工程师出方案

 4、方案及报价

　　五、安科瑞有源电力滤波器产品介绍

　　1、谐波治理原理：

　　2、谐波治理产品

　　3、产品命名

　　4、产品设计理念及安装说明

　　有源电力滤波器（ANAPF）通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速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。

　　4.1整柜安装

　　4.2模块式安装

　　ANAPF板载式有源滤波装置相较于公司前期的立柜式产品来说，体积更小、重量更轻、方便安装、更美观，这对产品的结构安排和内部集成度有了更高的要求。我司生产的ANAPF有源滤波装置分为两种安装方式：抽屉式、壁挂式

　　4.2.1抽屉式模块

　　抽屉式板载模块外观如图所示：

其主要参数如下：

　　外形尺寸485×610×275 （宽*深*高）

　　额定电流：50A（可按照需求适当提高）

　　额定电压:AC380V

　　接线方式:三相三线或三相四线

　　进线方式：后进后出

　　额定频率：50Hz

　　模块壳体颜色：RAL9004

　　防护等级：IP20

　　质量：50KG

4.2.2壁挂式模块

　　壁挂式板载模块外观如图所示：

其主要参数如下：

　　外形尺寸485×275×610 （宽*深*高）

　　额定电流：50A（可按照需求适当提高）

　　额定电压:AC380V

　　接线方式:三相三线或三相四线

　　进线方式：上进上出

　　额定频率：50Hz

　　模块壳体颜色：RAL7035

　　防护等级：IP20

　　质量：50KG

　　接线示意图如下：

　　其中壁挂式结构适用于负荷容量较小或场地紧凑的场合，一般推荐为单台的独立运行时使用；抽屉式结构多采用多模块并联安装在抽屉柜体中的安装方式，可根据实际补偿容量需求增减柜体内模块数量，适用于大负荷容量的场合。目前我司常规产品较大的为6个模块组合，并且正在向更多模块数，更大容量化方面研究与发展。其抽屉柜安装效果图如图4所示。

　　该方式相对于传统整柜式有以下几项优点：

　　（1）每个模块容量为50A（可在适当范围内浮动），相同的柜体格局下有更多容量选择，并可根据客户实际需求增加模块数量至6个以上（需加宽柜体尺寸，效果可参照图5）；

　　（2）可根据负载使用变化随时增、减APF设备的容量（加、减模块数量即可，并对人机界面作相应参数设置）；

　　（3）每个模块单独安装散热单元，并可在柜体上加装散热风扇，散热效果良好，故障率低；

　　（4）多个模块之间虽有通讯连接，但各台的故障并不会相互影响其它模块继续工作（补偿容量会相应减小）；

　　（5）后期维护方便，可实现故障模块单独维修、更换；维护期间ANAPF有源滤波装置可持续工作。

　　（6）结构精巧，设计灵活，可作为零部件（模块）单独购买，嵌入第三方柜体；柜型外观、尺寸的改变基本不影响内部安装和整体使用效果。

　　（7）生产周期短，即使是非常规要求产品亦能保证及时投入使用，确保客户经济利益。

　　5、有源滤波装置的补偿效果

　　下面是某负载的产品应用效果图，其谐波含量在26%左右，通过电能质量分析仪PW3198的分析可以帮助我们很直观的看到补偿效果。

　　补偿前网侧谐波畸变率                                     补偿前网侧谐波畸变率

　　补偿后谐波电流含量仅为4%，低于国标对0.38KV电网的要求5%，以C相为例，对应的各次谐波含量清单如下：

　　补偿前C相各次谐波含量                                      补偿后C相各次谐波含量

　　从波形来看效果可以更直观的看到补偿效果：补偿前电流波形为M形，补偿后已变为正弦波，效果良好。

　　补偿前电压电流波形                                                  补偿前电压电流波形

　　6、产品相关证书：

　　型式试验报告和CE证书

　　7、其他相关产品

　　7.1、ANHPD谐波保护器

7.1.1型号与尺寸说明

7.1.2安装方式

　　7.2、ANHF谐波滤波器

　　利用高阶滤波器的设计原理，选用高性能的滤波电容器串联电抗器，组合成滤波补偿系统，在补偿无功功率的同时，把系统电流中的谐波分量补偿掉，实现了将动态无功补偿和谐波滤波功能合二为一，通常跟工业变频器配套使用，用于快速跟随负荷变化，抑制电流波动，吸收电网谐波和提高电力利用效率，也被称之为“变频器伴侣”。

　　六、结束语

　　ANAPF板载式有源滤波装置在原有立柜、抽屉、壁挂式产品基础上，进一步缩小了体积并减轻重量；由于其采用了高集成化模块设计，后期维护变得更加轻松、便利，而且治理效果也更显著。其不仅能治理谐波，也能补偿无功：有效地治理谐波，可改善电能质量使设备误动作率大大降低，从而提高电气设备利用率和产品合格率，既保证了电网安全运行，又能降低用户的电力损耗；而有效地补偿无功，使功率因数高达0.98以上，则避免了用户因功率因数不足而被罚款，也为用户带来了可观的经济收益。由此可见，选用ANAPF板载式产品，对电网设施和用户设备都有极大的益处，可以说是实现了供用电双方的共赢。

　　选用电能质量设备就是为了保证可靠的运行，延长供电系统中其他电力设备的使用寿命及提高系统的可靠性。总的来说，解决电能质量问题重要是要有正确的理念，使整个供电系统达到一个环保的、高标准的环境运行。

　　电能质量问题不能理解为用某一种产品（有源滤波器或者静止无功发生器）就可以解决问题，要整体考虑，我们比较大大的优势就是和设计师、客户共同讨论，找到解决企业电能质量的问题，然后用系列的电能质量产品实施解决，实现多赢！

　　作者简介：王长幸(1985-)，女，江苏安科瑞电器制造有限公司 ,汉族，本科，工程师，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统