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安科瑞ANAPF150-380/G低压成套有源滤波装置

1、产品介绍

1.1 工作原理

  ANAPF系列有源电力滤波器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。其原理为：ANAPF系列有源电力滤波器通过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。

图2-1 ANAPF有源电力滤波器原理图

1.2 产品特点

  ● DSP+FPGA全数字控制方式，具有快的响应时间，的主电路拓扑和控制算法，精度高、运行稳定;

  ● 一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～31次谐波进行全补偿或特定次谐波进行补偿;

  ● 具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;

  ● 模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容;

  ● 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护;

  ● 输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响;

  ● 多机并联，达到较高的电流输出等级;

2.主要技术参数

  表2-1 ANAPF有源电力滤波器技术参数

2.2产品型号及说明

3、产品应用

  3.1 容量计算方法

  谐波是由非线性设备产生的，而每种设备的实际工作状态都不同。因此实际谐波电流需采用专门设备进行测量，考虑到设备的技术及经济性，设计谐波治理装置的额定谐波补偿电流应略大于系统谐波电流。由于谐波电流本身的测量与计算比较复杂，况且在设计时往往很难采集到足够的电气设备使用中的谐波数据，可以根据下列公式估算谐波电流进行选型。

  3.1.1 根据负载额定电流和行业类型选型

  3.1.2 根据变压器容量和行业类型选型

3.2 根据快速选型表查表选型

  查表步骤：

  步骤1：确定变压器容量和变压器负载率(一般在0.6~0.8);

  步骤2：根据变压器负载率确定表2、表3或表4;

  步骤3：确定电流总谐波畸变率(THDi)(表1中THDi值为参考值，仅在估算谐波电流时使用);

  步骤4：根据变压器容量及THDi参考值确定相应的谐波电流值;

  步骤5：考虑到一定的裕量，选择相应容量的ANAPF有源电力滤波器。

  注：表1～表4参见附录1。

3.3 选型示例

  上海某工厂办公大楼变压器容量为250KVA，变压器负载率为0.8，主要负载为节能灯、变频空调和电梯等，属于办公楼宇。

  变压器容量为250KVA;

  变压器负载率为0.8;

  负载类型属于办公楼宇，根据表1估算THDi为30%;

  查表4可得估算谐波电流值为83A;

  如果根据公式(2)计算，结果是一样的;

  考虑到一定的裕量，选择100A的ANAPF有源电力滤器。

3.4 治理方式分类与说明

  电能质量监测与治理系统针对不同的场合可选择不同的治理方案，一般有集中治理、局部治理和就地治理三种技术方案。

  (一)集中治理

  集中治理上图示例

  本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿，同时在配电前端设置有源电力滤波器，采用集中治理的方式抑制谐波。

  集中治理适用于单台设备谐波含量小，但数量庞大、布局分散的场合，比如办公大楼(个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等)，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但整栋大楼的总电流大，总谐波电流也大。

  (二)局部治理

  局部治理上图示例

  本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿，同时在局部谐波源前端设置有源电力滤波器，采用局部治理的方式抑制谐波。

  局部治理适用于谐波源集中在某一条或几条馈出支路的配电系统，比如医院的仪器、UPS电源等，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但为防止其他设备产生的谐波对其干扰，采用局部谐波治理。

  (三)就地治理上图示例

  本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿，同时在主要谐波源的前端设置有源电力滤波器，采用就地治理方式的抑制谐波。

  就地治理适用于谐波源比较明确且单台设备谐波含量较大的配电系统，比如大型商业区的景观照明、影剧院的可控硅调光设备、工业区的变频器调速设备等，单台设备电流大、谐波含量高、谐波电流大，为防止谐波电流影响其他用电设备，采用就地治理。

4 应用案例

  4.1 ANAPF在数据机房的应用

  ▲ 项目背景：

  常熟智慧城市是一个市民卡信息中心，其中包括大型数据机房，对电能质量要求非常高;为了提高供电可靠度，采用大量的UPS作为设备电源，机房内还包含空调设备、照明设备等。此类电力电子设备皆属于非线性负载，在使用过程中会产生大量谐波并注入系统中，主要以5次、7次为主;如果不进行谐波治理，对电网造成严重的污染，也影响机房中其他敏感设备，比如导致通信数据错误，甚至瘫痪、中断，降低了配电系统的安全性、可靠性。

  ▲ 治理方案：

  根据以往测量经验进行谐波分析与估算，谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生，供电系统由2台800kVA变压器及其一台800kW发电机组成，采用集中治理方案，在每台变压器下加装300A有源电力滤波器，由两台150A并机实现，型号为ANAPF150-380/BGL，来自动跟踪补偿负载产生的谐波电流，保证整个系统安全可靠运行。

  ▲ 治理效果：

  图4-1治理之前A、B、C、N相电流波形和电流频谱

  由图可以看出，治理前，N线电流较大，3次、5次、7次等谐波频次含量较大;治理后，N线电流明显降低、各次谐波电流得到有效抑制，提高了供电系统的稳定性，消除了谐波对通信系统影响的危害，收到了良好的运行效果。

  ▲ 安装现场：

  图4-2 安装现场

  4.2 ANAPF在办公楼宇的应用

  ▲ 项目背景：

  珠海横琴口岸项目是临时边检大楼的新建项目，为边检部门电气设备提供可靠电力支持，对电能质量要求较高;用电设备主要是大功率UPS、LED显示屏、空调、照明和报检大厅动力设备等，会产生大量谐波，其谐波主要包括3、5、7、9次;不进行合理治理，将对其他电气设备产生危害，如：大量的3次谐波造成中线过热甚至发生火灾;大量谐波造成变压器局部严重过热;继电保护发生误动作等。

  ▲ 治理方案：

  根据以往测量经验进行谐波分析与估算，谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生，该项目有1#、2#两个配电站，1#配电站有2台800kVA的变压器，2#配电站有2台1000KVA的变压器，分别采用集中治理方案，在每台变压器下加装ANAPF系列有源电力滤波器，由于安装空间有限，选择我司壁挂式有源电力滤波器进行嵌入式安装，1#配电站中#1和#2变压器下安装型号均为ANAPF75-380/BBL，2#配电站中#1和#2变压器下安装均为2台型号为ANAPF60-380/BBL的有源电力滤波器并机使用，保障了整个供电系统的稳定性。

  ▲ 治理效果：

  图4-4治理之后电流波形和各次谐波电流畸变率

  治理前电流波形发生畸变，三相电流畸变率分别为10.8%、11.1%、12.5%;在加装ANAPF系列有源电力滤波器后电流波形趋向正弦波，各次谐波得到有效抑制，电流畸变率明显降低，三相电流畸变率降至4.0%、4.1%、4.4%。

  ▲ 安装现场：

  4.3 ANAPF在工业领域的应用

  ▲ 项目背景：

  合肥日立建机是日立建机集团在zui大的生产基地，其主要负载是变频器、电焊机和中频炉等，这类负载属于中污染设备，使用时电流变化很快，无功需求大，传统无功柜跟不上负载变化速度，导致功率因数很低，造成无功罚款;同时又会产生大量谐波流入电网中，谐波电流在线路上流动会产生压降，使得电压也畸变严重，致使一些精度高的生产设备不能正常运行，影响公司的生产，导致产品质量下降，给客户带来严重的经济损失。

  ▲ 治理方案：

安科瑞ANAPF150-380/G低压成套有源滤波装置