安科瑞 唐瀟倩

1、概述

1.1 諧波的(de)產生

　　電(dian)(dian)力(li)系統中(zhong)理想的(de)電(dian)(dian)壓、電(dian)(dian)流(liu)(liu)波(bo)(bo)(bo)形都(dou)是頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)為50Hz的(de)正弦波(bo)(bo)(bo)，但是非線(xian)性電(dian)(dian)力(li)設(she)備 （大(da)功率(lv)(lv)可控硅、變頻(pin)(pin)(pin)器、UPS、開(kai)關電(dian)(dian)源、中(zhong)頻(pin)(pin)(pin)爐等）的(de)廣泛(fan)應用產生(sheng)了大(da)量(liang)(liang)(liang)畸(ji)變的(de)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)，諧(xie)波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)耦合在線(xian)路上(shang)產生(sheng)諧(xie)波(bo)(bo)(bo)電(dian)(dian)壓。對非正弦的(de)畸(ji)變電(dian)(dian)流(liu)(liu)作(zuo)傅立葉(xie)級數分解，其中(zhong)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)與(yu)工頻(pin)(pin)(pin)相同的(de)分量(liang)(liang)(liang)為基(ji)波(bo)(bo)(bo)，頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)是基(ji)波(bo)(bo)(bo)頻(pin)(pin)(pin)率(lv)(lv)整數倍的(de)分量(liang)(liang)(liang)為諧(xie)波(bo)(bo)(bo)。諧(xie)波(bo)(bo)(bo)是電(dian)(dian)能質量(liang)(liang)(liang)的(de)重要(yao)指標。

1.2 諧波的危害(hai)

●  諧波使公(gong)用電(dian)(dian)(dian)網中的元件產生附加的損耗，降低了(le)發電(dian)(dian)(dian)、輸電(dian)(dian)(dian)及用電(dian)(dian)(dian)設備的效率。大量三次諧波流(liu)過中線(xian)會使線(xian)路(lu)過熱，甚(shen)至(zhi)引起火災(zai)。

●  諧波(bo)會影(ying)響電氣(qi)設(she)備的正常(chang)工作，使(shi)電機產生機械振動和噪(zao)聲等；使(shi)變壓器局部嚴重過熱；使(shi)電容器、電纜等設(she)備過熱、絕緣(yuan)老化、壽命縮(suo)短，以致損壞。

●  引起電(dian)(dian)(dian)網諧振(zhen)，使(shi)得諧波電(dian)(dian)(dian)流(liu)放(fang)大幾倍甚(shen)至數(shu)十倍，會(hui)對系(xi)統，特別是對電(dian)(dian)(dian)容(rong)器和(he)與(yu)之串聯的(de)電(dian)(dian)(dian)抗(kang)器形成很大的(de)威脅，經常使(shi)電(dian)(dian)(dian)容(rong)器和(he)電(dian)(dian)(dian)抗(kang)器燒毀。

●  諧波會導(dao)致繼(ji)電(dian)保護(hu)，特別是微機綜合保護(hu)器與自動裝置(zhi)誤動作，造成不必要(yao)的供電(dian)中斷(duan)和生(sheng)產損失。諧波還會使電(dian)氣測量儀表計量不準確，產生(sheng)計量誤差，給用(yong)電(dian)管理部門或電(dian)力用(yong)戶帶來經濟(ji)損失。

●  臨近的諧波(bo)源或(huo)較高次諧波(bo)會(hui)對通信(xin)及信(xin)息處理設備產生干擾，輕則產生噪聲、降(jiang)低通信(xin)質量、計算機無法正常工(gong)作，重則導致信(xin)息丟失，使(shi)工(gong)控系統崩(beng)潰(kui)。

1.3 有源電力(li)濾波器產品效益(yi)

●  使諧(xie)波(bo)指(zhi)標滿(man)足(zu)國家標準(zhun)，避免(mian)供電部(bu)門罰(fa)款或(huo)中斷供電；

●  降(jiang)低變壓器損(sun)耗(hao)；

●  減少諧波污染，降低(di)諧波對自動控制(zhi)裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、電(dian)能計量裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)、繼電(dian)保護裝(zhuang)(zhuang)置(zhi)的干(gan)擾，保證供配電(dian)系統安全穩定(ding)運行；

●  避免諧(xie)(xie)波過電壓和諧(xie)(xie)波過電流對(dui)電氣設備(bei)的危害(hai)，延長設備(bei)使用壽命；

●  節(jie)能降(jiang)耗，提高功率因數，節(jie)約電費，避免罰款。

1.4 執行標準

   GB/T14549-1993 《電能質量(liang)：公用電網(wang)諧波》

   GB/T15543-2008 《電(dian)能(neng)質量：三(san)相電(dian)壓不(bu)平衡度》

   GB/T12325-2008 《電能質量：供電電壓偏(pian)差》

   GB/T12326-2008 《電能質(zhi)量(liang)：電壓波動和閃變(bian)》

   GB/T18481-2001 《電(dian)能質量：暫時過電(dian)壓和瞬態過電(dian)壓》

   GB/T15945-2008 《電能質量(liang)：電力系統(tong)頻率偏(pian)差》

   GB17625.1-2012 《電磁兼容 限值 諧波(bo)電流發射限值》

   GB/T15576-2008 《低壓成套無(wu)功(gong)功(gong)率補償裝置》

2、產品(pin)介紹

2.1 工作(zuo)原理

　　ANAPF系列有源電(dian)(dian)力(li)(li)(li)濾波(bo)器(qi)并聯在含諧(xie)(xie)波(bo)負(fu)載(zai)的(de)(de)低壓配電(dian)(dian)系統(tong)中，能夠(gou)對動態變化(hua)的(de)(de)諧(xie)(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)進(jin)行(xing)快速實時的(de)(de)跟蹤和(he)補償(chang)。其原理為：ANAPF系列有源電(dian)(dian)力(li)(li)(li)濾波(bo)器(qi)通(tong)過(guo)CT采集系統(tong)諧(xie)(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，經控(kong)制器(qi)快速計算并提(ti)取各次諧(xie)(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)的(de)(de)含量，產生(sheng)(sheng)諧(xie)(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)指(zhi)令，通(tong)過(guo)功率執(zhi)行(xing)器(qi)件產生(sheng)(sheng)與諧(xie)(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)幅值相等方向相反的(de)(de)補償(chang)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)，并注(zhu)入電(dian)(dian)力(li)(li)(li)系統(tong)中，從而抵消非(fei)線性負(fu)載(zai)所(suo)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)諧(xie)(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)。

     圖2-1  ANAPF有源電力濾(lv)波器原理圖

2.2 產品特點

●  DSP+FPGA全數字控(kong)制方(fang)式，具(ju)有極(ji)快(kuai)的(de)響應(ying)時間，*的(de)主電路拓撲(pu)和控(kong)制算法，精度更高、運行更穩定；

●  一機多(duo)能，既(ji)可(ke)補諧(xie)波，又可(ke)兼(jian)補無功，可(ke)對2～31次(ci)諧(xie)波進(jin)行全(quan)補償(chang)或(huo)特定次(ci)諧(xie)波進(jin)行補償(chang)；

●  具有(you)完善的橋臂過(guo)流(liu)保護(hu)(hu)(hu)、直流(liu)過(guo)壓保護(hu)(hu)(hu)、裝(zhuang)置過(guo)溫保護(hu)(hu)(hu)功能；

●  模塊化設計，體積小(xiao)，安裝便利，方便擴容；

●  ;采用7英寸大屏幕(mu)彩色觸摸屏以實現參數設置和控制，使用方便(bian)，易于(yu)操作和維護；

●  輸出(chu)端加裝(zhuang)濾(lv)波裝(zhuang)置(zhi)，降(jiang)低高頻紋波對電力系統的影(ying)響(xiang)；

●  多機(ji)并聯，達到較(jiao)高的電流輸出(chu)等級；

●  擁(yong)有自主技(ji)術。

2.3 主要技術參數

表2-1 ANAPF有源電力濾波器技術參(can)數

2.4 產品型號及說明(ming)

3、產品應(ying)用

3.1 容量計算方法

　　諧(xie)波(bo)是由非線性(xing)設備(bei)產生的(de)，而每種設備(bei)的(de)實(shi)際(ji)工作狀態(tai)都不同。因(yin)此實(shi)際(ji)諧(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)需采用(yong)專門設備(bei)進行測量，考慮到設備(bei)的(de)技術及經濟性(xing)，設計(ji)諧(xie)波(bo)治理裝置的(de)額定諧(xie)波(bo)補償(chang)電(dian)(dian)流(liu)(liu)應(ying)略大于系統諧(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)。由于諧(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)本身的(de)測量與(yu)計(ji)算(suan)比較復雜，況且在設計(ji)時往(wang)往(wang)很(hen)難(nan)采集到足夠的(de)電(dian)(dian)氣設備(bei)使用(yong)中的(de)諧(xie)波(bo)數據，可以根據下列公式估算(suan)諧(xie)波(bo)電(dian)(dian)流(liu)(liu)進行選(xuan)型。

3.1.3  根據快速選(xuan)型(xing)表查表選(xuan)型(xing)

   查表步驟：

   步驟1：確(que)定(ding)變壓(ya)器容量和變壓(ya)器負(fu)載率(lv)（一般在(zai)0.6~0.8）；

   步(bu)驟2：根據變壓器負(fu)載(zai)率確定表(biao)2、表(biao)3或表(biao)4；

   步驟3：確定電流總諧波畸變率(lv)（THDi）（表(biao)1中THDi值為參考(kao)值，僅(jin)在估算諧波電流時使用）；

   步驟(zou)4：根據變壓器容量及(ji)THDi參考值(zhi)確定(ding)相應的諧(xie)波電流值(zhi)；

   步(bu)驟5：考慮到(dao)一定的裕量，選擇(ze)相應容量的ANAPF有源(yuan)電力濾波器。

注：表(biao)1～表(biao)4參見附錄1。

3.2 選(xuan)型示例

　　上海(hai)某工廠(chang)辦公(gong)大樓(lou)變壓器容量為(wei)250KVA，變壓器負(fu)載率(lv)為(wei)0.8，主要負(fu)載為(wei)節能(neng)燈(deng)、變頻(pin)空(kong)調(diao)和(he)電梯等(deng)，屬于辦公(gong)樓(lou)宇。

   變壓(ya)器容量為(wei)250KVA；

   變壓器負(fu)載率(lv)為0.8；

3.3 治理方式分(fen)類(lei)與說(shuo)明

　　電(dian)能質(zhi)量監測與治(zhi)理(li)系(xi)統(tong)針(zhen)對不同的(de)場合(he)可(ke)選擇不同的(de)治(zhi)理(li)方案(an)，一般(ban)有(you)集中治(zhi)理(li)、局部治(zhi)理(li)和就地治(zhi)理(li)三種技術方案(an)。

   （一）集(ji)中治理

集中治理上(shang)圖示例

   本案例是在變電(dian)所低壓電(dian)容(rong)柜中(zhong)設置無功補償，同時在配電(dian)前端設置有源電(dian)力濾波(bo)器，采用集中(zhong)治理的方式抑制(zhi)諧波(bo)。

   集中治(zhi)理(li)適用于單臺設(she)備(bei)諧波(bo)含量(liang)(liang)小，但(dan)數量(liang)(liang)龐大(da)(da)(da)、布局分散的場合(he)，比如辦公(gong)大(da)(da)(da)樓(lou)(個人電(dian)(dian)(dian)腦、節能(neng)燈、變頻空調、電(dian)(dian)(dian)梯等)，雖然(ran)單臺設(she)備(bei)的電(dian)(dian)(dian)流小，諧波(bo)含量(liang)(liang)低，但(dan)整棟大(da)(da)(da)樓(lou)的總電(dian)(dian)(dian)流大(da)(da)(da)，總諧波(bo)電(dian)(dian)(dian)流也大(da)(da)(da)。

   （二）局部治理

局部治理上圖示例

　　本案例是在變電所低壓電容柜中設置無功補償，同(tong)時在局部諧波(bo)源前端設置有源電力濾波(bo)器，采用(yong)局部治(zhi)理的(de)方(fang)式抑制(zhi)諧波(bo)。

　　局(ju)部治(zhi)理適用于諧(xie)波(bo)源集中在某一(yi)條或幾條饋出支路的(de)配電系(xi)統，比如醫(yi)院的(de)精(jing)密儀器、UPS電源等，雖(sui)然(ran)單臺(tai)設(she)(she)備的(de)電流小，諧(xie)波(bo)含量低，但為防止其(qi)他(ta)設(she)(she)備產生的(de)諧(xie)波(bo)對其(qi)干擾，采用局(ju)部諧(xie)波(bo)治(zhi)理。

   （三）

就地治理上圖示例(li)

　　本案例(li)是在(zai)變電所低壓電容柜中設置無功(gong)補償，同時在(zai)主要諧波源的前端設置有源電力濾波器(qi)，采用就地治理方式的抑制諧波。

　　就(jiu)地治(zhi)理適用于諧(xie)(xie)波(bo)(bo)源(yuan)比較(jiao)明(ming)確(que)且單臺(tai)設(she)(she)備(bei)諧(xie)(xie)波(bo)(bo)含量較(jiao)大(da)(da)的(de)配(pei)電(dian)(dian)系統，比如大(da)(da)型商業(ye)區的(de)景觀照明(ming)、影劇院(yuan)的(de)可控硅調(diao)光設(she)(she)備(bei)、工業(ye)區的(de)變頻器調(diao)速設(she)(she)備(bei)等(deng)，單臺(tai)設(she)(she)備(bei)電(dian)(dian)流(liu)大(da)(da)、諧(xie)(xie)波(bo)(bo)含量高、諧(xie)(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)大(da)(da)，為防止諧(xie)(xie)波(bo)(bo)電(dian)(dian)流(liu)影響(xiang)其他用電(dian)(dian)設(she)(she)備(bei)，采用就(jiu)地治(zhi)理。

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