ANAPF系列有源滤波装置(APF有源电力滤波器)在某化工厂的应用.docxVIP

ANAPF 系列谐波智能滤波装置在某化工厂的应用安科瑞 师晴晴 江苏安科瑞电器制造有限公司 江苏江阴 214405前言 随着电力电子变流装置的应用日益广泛，电能得到了更加充分的利用。但非线性电力装置设备的广泛应用产生了大量畸变的电流谐波，畸变电流在电网中的流动导致了谐波电压；谐波污染越来越多地威胁到 电力系统安全、稳定、经济运行，给同一网络的线性负载和其它用户带来了极大影响。谐波已与电磁干扰、 功率因数降低并列为电力系统的三大公害。所以了解谐波产生的原理、研究消除供配电系统中的高次谐波 问题对改善供电质量和确保电力系统安全经济运行有着非常积极的意义。谐波测量是谐波问题中的一个重 要分支，对抑制谐波、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用。因此对谐波的测量和分析是电力系统分 析和控制中的一项重要工作，是继电保护、故障测量等工作开展的重要前提。1ANAPF 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。APF 有源电力滤波装置控制器主要由：DSP（数字信号处理器）、FPGA 逻辑器件、AD 信号采样电路、DI/DO输入输出控制电路、PWM 波形控制电路、RS485通讯电路等组成，主要用来完成电压、电流等信号的采集和 处理、指令电流的计算、开关电路的生成、PWM 信号的输出、系统对外通讯与系统保护等功能。控制系统 是有源滤波器的核心，它决定了有源电力滤波器系统的主要性能和指标。有源电力滤波装置具有改善供电质量、提高功率因素和设备利用率、节约能源降低损耗等多种功能， 从而获得明显的经济效益，投资回收年限一般为1～2年。本文以某化工厂为例，就低压谐波滤波装置的技 术经济性能作简单的介绍。2用户用电情况简况某化工厂2010年负荷配电变压器容量5.2MVA，有1.6MVA 配电变压器两台，2.0MVA 配电变压器一台， 配电变压器高压侧电压10kV，低压侧为0.4kV，产生谐波的设备主要是整流柜，整流设备容量为1.344MVA。集中接于1号配变的（1.6MVA）0.4kV 侧，如简图1所示。整流设备产生的主要谐波电流有5次、7次、11次、13次电流，其实测值见表1。1号配变原来装有0.4kV 侧的无功补偿电容器近600kvar，运行两年来已先后损坏更换约60%，由于无功 不足，按力率调整电费每年多交10多万元（2010年统计）。为消除谐波的不良影响，降低生产损耗，延长设备寿命，提高生产效率和产品质量，同时也为满足无 功补偿的要求，某化工厂用低压谐波滤波器装置代替了原来的补偿电容器组。谐波次数571113电流（A）483312176184表11号配电变压器总线测试值3 ANAPF 有源电力滤波装置3.1 ANAPF 有源电力滤波装置技术参数接线方式三相三线或三相四线接入电压3×380V ±10%接入频率50Hz ±2%动态补偿响应时间动态响应＜4ms，全响应时间＜20ms；开关频率10kHz功能设置只补偿谐波、只补偿无功、既补偿谐波又补偿无功；手动、自动切换。谐波补偿次数2-21次保护类型直流过压IGBT 过流 装置温度保护过载保护自动限流在设定值，不发生过载冷却方式智能风冷噪音＜ 65db(处于柜内并运作于额定状态)工作环境温度-10℃～+45℃工作环境湿度＜85%RH 不凝结安装场合室内安装海拔高度≤1000m（更高海拔需降容使用）进出线方式下进下出防护等级IP21智能通信接口RS485/MODBUS-RTU远程监控可选外形尺寸(mm)30A50A75A100A(W×D×H)600×500×1500600×500×1500600×500×1800800×600×2200三相四线三相三线重量(kg)30A、50A75A、100A30A、50A75A、100A2803602402903.2 无功补偿与电力滤波兼顾同一般低压电容补偿设备相比，ANAPF 有源谐波滤波装置除具有无功补偿作用外，还具有滤波能力，使用户注入系统的谐波电流大大降低，表2～3是某化工厂在两组不同用电条件下的实测数据分析。 从表2可以看出，装设谐波滤波装置前，原有电容补偿支路和负荷及配电变压器之间构成并联谐振回路使 电容及配电变压器的谐波电流明显放大，其谐振点在13次附近。表3反映了投入谐波滤波装置后使用户的各项电能指标得到明显改善；无供需量减少50%，功率因素从0.734提高到0.917,电压及电流畸变均减少了一半。ANAPF 有源滤波装置投入使用后，吸收整流设备产生的大部分高次谐波电流，大大减少对电网污染。1号变压器0.4kV 侧投入谐波滤波装置后，注入系统的谐波电流值5次从301A 降至108A，7次从132A