有源濾波裝置講解

4、有源濾波裝置4.1采用的標準規(guī)范設備的制造、試驗和驗收除了滿足本用戶需求書的要求外，還應符合如下標準規(guī)范：《地鐵設計規(guī)范》GB50157-2003《城市軌道交通技術規(guī)范》GB50490-2009《低壓成套開關設備和控制設備》GB7251.1-2005《低壓開關設備和控制設備第1部分：總則》GB/T14048.1-2006《低壓系統(tǒng)內設備的絕緣配合第一部分：原理、要求和試驗》GB/T16935.1-2008《低壓開關設備和控制設備第3部分：開關、隔離器、隔離開關以及熔斷器組合電器》GB14048.3-2008《半導體變流器基本要求的規(guī)定》 GB/T3859.1-93《半導體變流器》GB17950-2000《半導體變流器》IEC60146《標稱電壓1kV及以下交流電力系統(tǒng)用非自愈式并聯電容器第1部分：總則一性能、試驗和定額一安全要求安裝和運行導則》GB/T17886.1-1999《電力電容器低壓功率因數補償裝置》GB/T22582-2008《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》GB50052-2009《低壓配電設計規(guī)范》GB50054-95《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ16-2008《低壓用戶電氣裝置規(guī)程》DGJ08-100-2003《受諧波影響的工業(yè)交流電網、過濾器和并聯電容器的應用》IEC61642《電磁兼容(EMC).第2部分：環(huán)境一第4分部分：工廠低頻傳導騷擾兼容水平》IEC61000-2-4《電磁兼容（EMC）—第4部分：試驗和測量技術一第7分部分：供電系統(tǒng)及所連設備諧波和諧間波和測量和測量儀器導則》IEC61000-4-7《電能質量供電電壓偏差》GB/T12325-2008《電能質量電壓波動和閃變》GB/T12326-2008《電能質量公用電網諧波》GB/T14549-93《電能質量三相電壓不平衡》GB/T15543-2008《電能質量電力系統(tǒng)頻率偏差》GB/T15945-2008《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射限值（設備每相輸入電流W16A）》GB/17625.1-2003《電磁兼容限值對每相額定電流W16A且無條件接入的設備在公用低壓供電系統(tǒng)中產生的電壓變化、電壓波動和閃爍的限制》GB17625.2-2007《電磁兼容限值對額定電流大于16A的設備在低壓供電系統(tǒng)中產生的電壓波動和閃爍的限制》GB/Z17625.3-2000《電磁兼容限值對額定電流大于16A的設備在低壓供電系統(tǒng)中產生的諧波電流的限制》GB/Z17625.6-2003《外殼防護等級（IP代碼）》GB4208-2008所采用的標準均應為合同執(zhí)行時的最新有效版本。若投標人采用除上述之外的其它被承認的相關國內、國際標準，應明確提出并提供相應標準復印件，經招標人批準后方可采用。主要技術參數系統(tǒng)參數0.4kV低壓配電系統(tǒng)采用三相四線制，接地保護系統(tǒng)采用TN-S方式。配電方式：TN-S母線（獨立的N線和PE線）系統(tǒng)母線電壓：AC0.40.23kV系統(tǒng)額定電壓：AC0.380.22kV額定頻率：50Hz0.4kV系統(tǒng)接地方式：中性點直接接地4.2.2設備技術參數工作電壓：AC380士15%；工作頻率：50HZ；額定容量：見供貨數量；過載能力120%（10ms）；有源濾波器適用于三相四線TN-S系統(tǒng)，在濾出相線諧波電流的同時濾出中性線內的諧波電流，中性線濾波能力3倍于相線電流。開關頻率：20kHz（平均）；全響應時間：＜20ms；功率損耗：滿載時W額定容量3%；噪音：W60dB；濾波效果：在滿負荷工作情況下，電壓畸變率或2%,電流畸變率或3%；濾波器應能方便地通過并聯實現擴容；MTBF（平均無故障時間）三10萬小時；防護等級：IP21。技術性能及要求低壓有源濾波裝置為封閉式戶內成套設備，其功能為用于動態(tài)抑制諧波，同時可進行無功補償，它能對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。為保證地鐵供電系統(tǒng)安全有效的運行，要求低壓有源濾波裝置滿足地鐵環(huán)境條件、技術先進、生產工藝成熟可靠、結構緊湊、便于安裝和維護。本工程低壓電力有源濾波裝置采用并聯型三相四線制有源濾波器。有源濾波器系統(tǒng)主要由以下幾部分組成，包括主回路、指令電流運算電路、驅動電路、電流跟蹤控制電路、電源系統(tǒng)等?？傮w要求1）采用的IGBT能自動根據電網運行方式的變化和負載的波動調整輸出，以抵消電網中的諧波，IGBT要求具有國內地鐵運營業(yè)績的產品，品質及性能等同或優(yōu)于類似英飛凌、semikon、dynex、日本三菱等品牌的產品。2）有源濾波器應不受電網阻抗和系統(tǒng)阻抗變化的影響，不能發(fā)生諧振。3）能濾除2?50次各次諧波，并可同時濾除不少于15種諧波，可根據需要設定需要濾波的諧波次段和濾除諧波的目標值。4）內置無功補償功能，該功能的投入使用應可進行設定。5）可同時進行濾波和無功補償。6）濾波器在濾波的同時必須避免過補償，即有源濾波器可以做到只濾波而不產生無功功率，完全避免過補償，也可以通過設定目標功率因數，將濾波后剩余的能量用于無功補償。7）有源濾波器應具備完整的保護裝置，包括過載、過電流、短路等。以及具備系統(tǒng)自診斷功能。8）三相負荷電流不平衡時，有源濾波器可正常補償并消除負荷不平衡現象，中性線濾波能力應為相線的三倍。9）具有緩啟動控制回路，以避免啟動瞬間過大的突入電流，并限制該電流在額定范圍之間。10）當系統(tǒng)負載的諧波量大于濾波器補償能力時，濾波器仍應根據本體容量輸出額定電流，繼續(xù)有效濾波，不發(fā)生超載或導致設備損壞而退出運行。12）應滿足軌道交通供電系統(tǒng)實現電力監(jiān)控功能的需要，具有遠程通信接口用于接入監(jiān)控系統(tǒng)。13）有源濾波器應具有液晶顯示器和操作鍵的人機界面，可進行參數設置、狀態(tài)改變、信息查看等操作，并能顯示運行狀況、測量數據、故障報警等信息。14）有源濾波器自生輸出的高頻紋波，通過內置的濾波回路，進行濾除，諧波電流輸出＜2%；15）有源濾波器推薦采用自冷，并預留風扇散熱的條件。如需要采用風扇散熱，風扇需內置風機轉速監(jiān)測。當風機轉速下降或故障時，自動切斷輸出及報警。有源濾波器自身還有溫度監(jiān)測和降容運行功能，當溫度監(jiān)測發(fā)現功率器件過熱時，有源濾波器輸出自動降容，若溫度繼續(xù)升高，則自動切斷輸出，同時報警。不接受采用水冷散熱的方式。風扇MTBF為：＞35,000小時。16）有源濾波裝置測量用CT應設置在負載側，精度不低于0.5級。17）有源濾波裝置宜具有投入前后諧波含量對比功能。18）針對低壓負荷，按照先濾波后補償的原則，廠家應提供具體方案，供招標人確認。主回路主回路主要由斷路器、PWM變流器、電解電容、濾波電容和電抗器、避雷器等組成。主回路PWM變流器采用三相全控橋電壓型變流器，PWM變流器采用雙重化配置，兩組相同PWM變流器并列運行。斷路器采用與0.4kV低壓開關柜內斷路器同品牌、同系列產品，具體參數在設計聯絡時確定。電容MTBF為：＞100,000小時，要求具有國內地鐵運營業(yè)績的產品，品質及性能等同或優(yōu)于類似BHC、EPCOS、日立等品牌的產品。PWM變流器應具有過載、過壓、過熱、缺相、短路等保護功能，并能自動切除。投標人應提供有源濾波器主要元器件技術性能指標或參數。4.3.3驅動電路驅動電路由電源部分、驅動部分、保護部分組成。電源部分用來提供驅動模塊正常工作時電源；驅動部分主要包括驅動模塊；保護部分具有檢測PWM變流器的電流和溫度信號，通過無源接點或通信口輸出。有源濾波器的控制有源濾波器的控制系統(tǒng)包括指令電流運算電路和電流跟蹤控制電路。指令電流運算電路主要作用是對采樣數據進行計算和分析，得出指令信號。對有源濾波器進行控制管理，包括：對濾波參數進行編程、同時濾除多種諧波的選定、不同功能的優(yōu)先次序設定、無功補償的功率因數設定、相平衡、零無功功率濾波。輔助電源輔助電源主要功能是將輸入的AC220V或DC110V電源轉換為有源濾波器自身需要的控制電源。一般由進線變壓器、交流濾波器、開關電源、電源板和防雷元件等組成。繼電保護配置及測量進線采用斷路器，且在主回路配置熔斷器，實現裝置內的過載、過電流、短路保護。裝置內具有過載、過壓、過熱、缺相、短路、控制電壓欠壓等保護功能及外部輸出警報、跳閘端口。裝置內部應能實現IGBT自動限流功能，保證濾波器自動限制在100%額定容量輸出，而不會發(fā)生濾波器過載運行。過壓保護：防止系統(tǒng)出現過電壓，在系統(tǒng)發(fā)生過電壓時閉鎖有源濾波器輸出，同時有相應的告警。溫度保護：包括外殼溫度過熱保護功能和芯片溫度過熱保護功能；當內部溫度超過預定值時，閉鎖有源濾波器輸出，并發(fā)出告警。浪涌保護：柜內配有防浪涌元件，防止浪涌對濾波器造成的損壞，當防浪涌元件故障時，應提供報警信息。具體的保護方式和內容在設計聯絡時確定?？蛇M行啟動、終止和重啟濾波器；測量、分析、記錄各種參數；對濾波器進行設定；監(jiān)測濾波器的負荷和故障記錄；提供濾波器各種表示信息；具有故障記錄功能。柜內其它元器件柜內絕緣導線應為低煙無鹵阻燃型耐熱銅質多股絞線，額定電壓至少應同相應電路的額定絕緣電壓相一致，導線截面選擇由廠家負責，低壓控制部分電纜一般配線應用1.5mm2及以上（電流回路為2.5mm2及以上），可動部分的過渡應柔軟，并能承受住撓曲而不致疲勞損壞。柜內母線和導線的顏色應符合相關標準規(guī)定（A黃、B綠、C紅），柜內保護導體的顏色必須采用黃綠雙色。當保護導體是絕緣的單芯導線時，也應采用這種顏色并且最好貫穿導線的全長。黃綠雙色導線除作保護導體的識別顏色外不允許有任何其它用途。指示燈、按鈕、插接件、走線槽等均應符合國家或行業(yè)的有關標準。引進引出裝置內外的導線必須經過端子排。接線端子應適合連接硬、軟銅導線，并保證維持適合于電器元件和電路的額定電流、短路電流強度所需要的接觸壓力。端子上的回路名稱及編號應清晰可見不易磨損。二次回路導線應有足夠的截面，以保證測量的準確度。監(jiān)控要求（1）有源濾波器的控制器采用國際標準的通信協(xié)議，推薦采用Modbus，具有標準的通信接口，有源濾波柜監(jiān)控信息接入安裝于0.4kV開關柜的通信接口裝置，與0.4kV開關柜測控裝置一起組網接入變電所綜合自動化系統(tǒng)，以滿足變電所綜合自動化系統(tǒng)的組網需求，具體形式在設計聯絡時確定。有源濾波裝置具有以下遙控、遙信、遙測功能（包括但不限于）：遙控：啟動、停止遙信：上電、運行、停止、故障遙測：已消耗濾波能力（百分比）、線路電流基波與各次諧波含量、電流畸變、頻率等具體的遙控、遙信、遙測信息在設計聯絡時確定。（2）有源濾波裝置具有液晶顯示器和操作鍵的人機界面，液晶顯示及操作界面應置于裝置表面，方便進行參數設置，狀態(tài)改變、信息查看等操作，并能顯示運行狀況、測量數據、故障報警燈信息。監(jiān)測參數包括但不限于以下內容：補償電流與額定電流的百分比； 線路電流基波與各次諧波含量柱形圖； 電流畸變、頻率、功率因數等；液晶顯示：電網電壓、電流、各次諧波電流值、電壓畸變率、故障報警等信號、已設置的參數、裝量電網故障事件查詢等信息；負載電流與濾波后電流有效值對比及節(jié)能量估算；控制參數設置內容如下：工作模式的選擇：無功補償、諧波濾波、三相不平衡補償及其結合； 分時段的功率因數目標值、濾波次數及其目標值的設定；裝置權限管理、裝置投切控制。具體內容在設計聯絡中確定。結構要求有源濾波器結構基本要求推薦采用一面柜。有源濾波器的柜體、柜內母排及連接件由0.4kV開關柜廠家提供。外接導線端子根據電纜截面大小配置接線端子。接線用的有效空間允許連接規(guī)定材料的外接導線和線芯分開的多芯電纜，導線不應承受影響其壽命的應力。電纜入口處裝有電纜套，在電纜正確安裝好后，能夠達到所規(guī)定的防護等級。端子排分為試驗端子、可連端子、終端端子、一般端子等，端子排導電部分為銅質。端子的選用根據回路載流量和所接電纜截面確定，盤內考慮預留總數量20%的端子及安裝位置，每個端子排應設有方便拆裝的獨立端子號。端子排采用抗震動、免維護的阻燃端子，外殼材料的阻燃等級為V0級，采用彈簧夾持或螺釘式連接，具有中央和側面的明顯標識;端子排采取防銹蝕處理，但不影響其導電性能，具有較強的過流能力，端子排采用品質及性能等同或優(yōu)于類似菲尼克斯、萬可、魏德米勒等品牌的產品。保護性接地柜內設有獨立的PE接地系統(tǒng)，并且貫穿整個裝置，PE線的材料采用銅排，能與低壓開關柜柜體、接地保護導體通過螺釘可靠連接，其電阻值應不大于0.01歐。柜體底板、框架、金屬外殼及可打開的門體等外露導體部件通過金屬螺釘和金屬鉸鏈等直接的相互有效連接，或通過由保護導體完成的相互有效連接以確保保護電路的連續(xù)性。保護導體能承受裝置的運輸、安裝時所受的機械應力和在單相接地短路事故中所產生的機械應力和熱應力，其保護電路的連續(xù)性不被破壞。保護接地端子設置在容易接近之處，當罩殼或任何其它可拆卸的部件移去時，其位置能保證電器外殼與接地極或保護導體之間的連接。保護接地端子的標志能清楚而永久性地識別。母線、導線和布線主電路母線和導線的允許載流量應不小于可能通過該電路最大工作電流的1.5倍。母線連接應緊固、接觸良好、配置整齊美觀，母線之間或母線與電器元件端子連接處應采取防電化腐蝕的措施，并保證載流件之間的連接有足夠的持久壓力，但不得使母線受力而永久變形。導線應為低煙無鹵阻燃型電纜。母線和導線的顏色應符合相關標準的規(guī)定。母線相序的排列應符合下表的規(guī)定（正面觀察）。母線的材料、連線和布置方式以及絕緣支持件應滿足裝置的預期額定短路耐受電流的要求。輔助電路絕緣導線的截面應根據要承載的額定工作電流來選擇，并滿足相關國家規(guī)范。輔助電路的布線應整齊美觀，不應貼近具有不同電位的裸露帶電部件或有尖角的邊緣敷設。導線不應自由晃動，應采用適當的支撐或裝人行線槽內。連至移動部件（例如門）上的電器元件的導線應采用多股銅芯絕緣導線。設計時應考慮到當該部件移動時不使連接導線承受過大的張力和產生機械損傷。接線應在固定端子上進行，導線中間不允許有接線點，所有接線點應牢固、接觸良好、并有足夠的持久壓力。一個接線端子一般只能連接一根導線，必要時允許連接二根導線，當需要連接二根以上導線時，應采取適當措施，以保證導線的可靠連接。連接到發(fā)熱電器元件上的絕緣導線應考慮到發(fā)熱元件對導線絕緣層的影響，應采取適當措施。輔助電路絕緣導線的端部，應有與圖樣要求一致的連接標記，標記應清晰耐久。絕緣導線的額定電壓，不得低于相應電路的額定工作電壓?？煽啃浴⒖删S護性、可擴展性可靠性設備