电能质量治理方案治理谐波

 随着技术的不断发展，三电平技术被越来越多的人所重视，同时也将其从中压大功率领域，引入到400V的低压小功率应用之中，各个功率器件厂家推出了大量适应于400V系统应用的集成二极管箝位三电平功率模块，并有逐渐取代传统两电平变流器的趋势。电能质量治理方案治理谐波瞬时无功理论,瞬时无功能理论结合的实践经验， 在APF谐波检测运作过程中发挥巨大作用。 瞬时无功理论中的某些理论成果是严格以三相平衡为前提的，所以也只适用于三相三线的接 线方式。在三相三线制的运作当中，如果三相电流出现失衡状况，在公共回路当中就会有所 反应，如会有少量的电生，在这种情况下，三相当中就会不自觉地引进基波与各次谐波的零序分量，若出现此种状况，瞬时无功理论就失去了存在的前提。在国内电力研究领域当中，三相四线这种普遍使用的接线方式是主要研究对象，近几年的研究也不断实现新突破，零序电流分离在电力研究者当中获得了*，值得加大研究力度，并大力推广。

1 有源电力滤波器的现状及发展前景 国外的研究现状，　目前，有源电力滤波器在国外的研究以日本为代表，已经进入实用化阶段，已有很多应用实例。随着容量的逐步提高，其应用范围也从补偿用电户自身的谐波向改善整个电力系统电能质量的方向发展。有源电力滤波器在日美等工业发达国家已经得到了高度的重视和广泛的应用。一些装置已经相当成熟，其产品开始进入大量实用化阶段。如日本的有源电力滤波器使用很普遍，并联型有源电力滤波器容量达50 MVA，采用的是GTO、SCR器件，用于治理电弧引起的闪变。

产品简介

　　功能：

　　ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，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。

　　应用范围：

　　适用于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快速实时的跟踪和补偿。

　　订货范例：

　　具体型号：ANAPF150-380/BGL

　　技术要求：谐波补偿电流150A，线电压等级380V 。

　　接线方式：三相四线

　　安装方式：立柜式

　　互感器接线方式：负载侧

　　2 技术参数

3 产品选型

 4 应用案例

   　ANAPF在低压配电系统中的具体应用

　　上海某中小型企业，变压器容量为150kVA，到了冬季当有大量的空调同时打开时，断路器就会跳闸，严重影响了公司的日常运营。经调查该公司有大量节能灯、变频空调、计算机、打印机和电梯等非线性负载，正是这些非线性负载降低了变压器的出力。研究表明谐波电流会引起变压器外壳外层硅钢片或某些紧固件发热，可能导致局部过热的发生，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏，缩减变压器使用寿命。谐波对变压器的使用效率产生重大的负面影响。经实际勘测分析发现该公司变压器裕量虽不大，但如果把谐波降低到符合国家标准规定的范围内，就可以满足日常的供电需求，没有必要扩容。对公司的用电负荷进行调查分析，发现照明回路负荷较大，并且因为照明回路使用了大量的节能灯，使该回路谐波含量比较高，是降低变压器出力的主要原因。

　　用FLUKE 434对照明回路进行测量得到电流波形如图1所示。由图可知，电流波形与理想的正弦波相去甚远，畸变较为严重。电流波形的畸变会导致电压波形的畸变进而影响到其他设备如计算机的正常运转。同时N相电流达37A，电流不平衡问题也比较突出，存在较大的用电隐患。

　　分次谐波含量数据如图2所示。由图可知，A相、B相、C相的THDi分别为19.7%、27.8%、26.6%，谐波污染非常严重，存在安全隐患。

　　图1：照明回路电流波形          图2：照明回路分次谐波含量数据

　　根据谐波含量，选用额定容量为50A的ANAPF对照明回路进行单独补偿，治理后得到的电流波形图、分次谐波含量数据分别如图3、图4所示。

　　图3：治理后照明回路电流波形            图4：治理后照明回路分次谐波含量数据

　　从图3、图4可以看出，治理后电流波形接近于的正弦波，电流的畸变得到了有效的控制；中性线电流也从37A降低到5A，消除了因中性线电流过大而引起的火灾隐患；电流的谐波含量也从20%左右降到了3%左右，谐波含量大为降低，已符合GB T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》规定标准。

　　ANAPF有效的降低了THDi，同时治理了三相不平衡，减少了中性线流过的电流，有效的提高了各项电能指标，使各种用电设备能正常稳定运行，延长了设备的使用寿命，减少了因电路故障而产生的损失。
　　电力谐波出现的原因很多，这里主要介绍两种：(1) 可控硅整流器、变压器等非线性电流电压类器械导致谐波的出现，是形成电力谐波的主要原因，这种负荷主要来自发电机、输配电系统以及用电设备。(2) 中顿炉、变频器设备等逆变负荷，这将有可能形成整数次谐波和分数谐波两种形式的谐波。发电机是产生谐波的一个来源，因为在发电机设备中的三相励磁绕组并非是严格的对称，因此磁极磁场也并不会严格按照正弦分布，导致出现谐波，想解决由此形成的谐波，就需要使发电机始终保持输出具有基波频率的正弦电压。

　APF（有源电力滤波器）的原理介绍及特点,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。三相不平衡功能，减少中性线流过的电流。

1.变频设备的应用场合 随着技术的进步，变频设备大量应用于各类场合，变频设备会产生大量的谐波，因此，这类场合是有源滤波器主要的目标市场之一。
2.不稳定负荷的应用场合 不稳定负荷不是有源滤波器的主要市场，但它是电力系统一个重要的方面，因为不稳定的负荷虽然所占比例不大，但是它们对电力系统产生的影响却远远大于其它负荷所造成的影响，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的主要市场方向之一。
3.钢铁厂 钢铁厂的电弧炉、轧钢机等是主要的谐波发生设备，且主要是冲击性负荷，对钢铁厂附近的其它负荷有很大影响。同时，谐波问题对钢铁厂无功补偿的影响很大，所以应以无功补偿和谐波治理同时处理作为目标。
4.有色冶金 有色冶金的负荷除电弧炉性质的负荷外，还由于采用直流湿法冶金而产生大量的直流成分。
5.港口机械 港机是大型的提升设备，一般都采用很大的变频器，因此是港口机械主要的谐波发生源，因此对于该类应用场合也应作为有源滤波器的市场方向之一。
6.电气化铁路 电气化铁路一般使用直流电机拖动，因此是一个市政方面的主要谐波源。根据现有上海、北京等地电气化铁路的运行情况，大多数系统都安装了滤波器。预计本产品可以达到电气铁路滤波器国产化的作用。 7.高精度自动化生产线 高精度自动化生产线本身不产生谐波，但是对于电能质量有很高的要求，因此需要在高精度自动化生产线的供电侧安装有源滤波器，以降低谐波对生产线的影响。
8.办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所 办公大楼、大型商业区等节能灯和空调集中场所的谐波情况也非常严重，治理方法宜采用集中治理方法，以节省成本。

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