安科瑞有源電力濾波器在小區配電系統中的應用

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 有源濾波器采用的是現代電力電子技術、數字信號處理技術和先進控制理論的電力技術，它有助于電網諧波的動態性實時補償，是目前解決諧波污染、改8電能質量*有*和*具潛力的途徑之一。一直以來諧波問題只在工業領域受到重視，在小區配電網中很少受到關注。有調查結果表明，小區配電網諧波污染程度已經非常嚴重，且有逐年加劇的形勢。因此，小區配電網的諧波治理勢在必行。

1 諧波源

   隨著現代工業技術和民用建筑行業的快速發展,配電網中非線性負荷迅速增加。各種非線性和時變性電子變流器如逆變器、整流器和各種開關電源在工業生產和日常生活中得到越來越廣泛地應用,其對電網的污染也日益嚴重,這些裝置從電網中消耗大量的無功功率,并產生大量的諧波分量注入電網,導致電網的電壓和電流波形嚴重變形,從而逐漸成為配電網中*主要的諧波源。而在低壓配電網中,民用和商業用電量所占的比例日益變大,各種辦公自動化設備和家電的日益普及,雖然這些電器單個的功率并不大,向電網注入的諧波很小,但由于總體數量龐大且工作同時性強,它們向電網注入的總諧波電流非常巨大,所以建筑用電逐漸成為低壓配電網的主要諧波污染源之一。

2 產生原因

   正弦電壓作用在非線性負載上產生的電流不是標準正弦電流，而是發生了畸變。根據傅里葉級數理論，可以將負載電流進行傅里葉積分，分*出以基波頻率為基礎的各次諧波，即電流中除了基波(50Hz)的電流以外，還有2次(100Hz)、3次(150Hz)··...·各次諧波電流。家庭中使用的電器設備多數都是非線性負載，所以在使用過程中都會產生諧波。

3 危害

 

1)引起零序諧波，并造成三相不平衡，降低供電質量:

2)使配電變壓器產生附加功率損耗、發熱量增加，誘發變壓器故障;

3)加速絕緣介質老化，引起配電網短路故障，甚至造成人身傷害:

4)對斷路器、熔斷器、繼電器等設備產生干擾，造成其誤動，降低供電可靠性:5)引發無功補償設備諧振，導致無功補償設備無法投切，功率因數無法提高:

6)使電氣計量和測量的誤差加大:

7)縮短電器設備的使用壽命。

4 治理方案

   主動型治理方案；被動型治理方案

傳統的諧波補償裝置

   就是采用由電感電容串并聯構成的LC調諧濾波器,結構如圖1所示.利用諧振原理對特定次數諧波電流形成低阻抗,達到對諧波電流的分離,使其不注入電網。這種方法既可抑*諧波,又可補償無功功率,而且結構簡單,已經被廣泛使用于電力系統。然而,這種諧波補償裝置的補償性能受電網阻抗和運行狀態影響,因其與系統的并聯連接方式，容易發生并聯諧振,使諧波電流放大,導致LC濾波器過載甚至燒毀。此外,固定的拓撲結構決定這種濾波器只能對固定頻率的諧波進行補償,且補償效果并不理想。盡管如此,因其結構簡單、價格低廉等優勢,LC濾波器目前仍是補償諧波*主要的方案。

圖1LC濾波器結構示意圖

1.    現今越來越流行的一種抑*諧波的被動型方案,就是采用有源電力濾波器(ActivePowerFilterAPF)。有源電力濾波器也是一種電力電子裝置。其基本原理是從補償對象中檢測出諧波電流,由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流注入電網,與諧波源注入電網的諧波電流相抵消,從而使電網電流不含諧波分量、只含基波分量。這種濾波器能對幅值和頻率都變化的諧波進行實時跟蹤補償,且補償性能不受電網阻抗的影響,因而受到很大的重視。

圖2有源電力濾波器原理圖

5 安科瑞產品

5.1APF有源濾波器產品選型

5.1.1 產品特點

（1）DSP+FPGA控制方式，響應時間短，全數字控制算法，運行穩定；

（2）一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；

（3）具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

（4）模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

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

（6）輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

（7）多機并聯，達到較高的電流輸出等級；

（8）擁有自主專*技術。

5.1.2型號說明

5.1.3尺寸說明

5.1.4產品實物展示

5.2智能電容器產品選型

5.2.1產品概述

   AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成。可替代常規由熔絲、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現代電網對無功補償的更高要求。

   AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找適宜投入（切除）點，實現過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

5.2.2型號說明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

5.2.3產品實物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

6結論

  通過在小區低壓補償柜和無功補償箱上加裝APF裝置，解決了小區無功補償裝置因諧波超標投不上的問題，又防止了高頻裝置因產生高幅值諧波電流引起的開關誤動。因此，綜合其自身特點可以推而廣之，可應用于配網低壓諧波超標、功率因數偏低以及沒裝消諧裝置的高頻裝置上，以限制或消*諧波、提高功率因數，很大的改*電能質量。

作者介紹

未曉妃，安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為微電網能效管理和環保安全用電。