炭素廠配電系統(tǒng)諧波治理節(jié)能改造方案

設(shè)計(jì)編號(hào)：客戶名稱：項(xiàng)目名稱：設(shè)計(jì)方案\"年月"二○一○年九月目錄一、項(xiàng)目概述?????????????????????????????????????????????二、企業(yè)實(shí)施電能質(zhì)量管理的必要性?????????????????????????????、諧波對(duì)設(shè)備及生產(chǎn)的影響?????????????????????????????????、諧波治理是企業(yè)發(fā)展需求???????????????????????????????…、電能質(zhì)量改善帶來的效益?????????????????????????????????三、諧波治理改造方案要求???????????????????????????????????四、諧波治理技術(shù)方案???????????????????????????????????????、測(cè)試目的及儀表簡(jiǎn)介???????????????????????????????????、數(shù)據(jù)測(cè)試及分析??????????????????????????????????????、諧波治理解決方案????????????????????????????????????五、產(chǎn)品介紹?????????????????????????????????????????????六、無源濾波、有源濾波及與其他進(jìn)口品牌的比較???????????????????七、工程概要??????????????????????????????????????????????八、質(zhì)量保證和售后服務(wù)????????????????????????????????????九、應(yīng)用案件例介紹?????????????????????????????????????????一、項(xiàng)目概述.編制的依據(jù)：根據(jù)碳素廠煅燒車間.新焙燒車間.成型車間提供的用電數(shù)據(jù)及我方技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)采集電氣數(shù)據(jù)編制此方案。.改造單位的基本情況：碳素廠煅燒車間和新焙燒主要用電設(shè)備為：風(fēng)機(jī)、混捏機(jī)和電焊機(jī)等動(dòng)力設(shè)備，其中大部分設(shè)備使用了變頻器,產(chǎn)生了大量的諧波，考慮到生產(chǎn)工藝的安全保障及電力品質(zhì)改造的方向，根據(jù)設(shè)備用電情況及生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行諧波治理改造方案的設(shè)計(jì)。、供電系統(tǒng)情況分析：碳素廠煅燒車間，新焙燒，成型用電設(shè)備以電機(jī)為主。由于生產(chǎn)工藝要求的復(fù)雜性，對(duì)用電設(shè)備的供電質(zhì)量的可靠性要求較高。在現(xiàn)場(chǎng)用電設(shè)備中，變頻負(fù)載所占比例較大，產(chǎn)生大量的諧波，影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，極大地惡化了線路和系統(tǒng)的電力品質(zhì)，對(duì)線路系統(tǒng)中的其他設(shè)備及系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生了不良影響和安全隱患，同時(shí)造成不必要的電力能源額外損耗。二、企業(yè)實(shí)施電效管理的必要性、諧波對(duì)設(shè)備及生產(chǎn)的影響()諧波對(duì)電機(jī)的影響諧波對(duì)電機(jī)的危害主要是產(chǎn)生附加的損耗和轉(zhuǎn)矩。由于集膚效應(yīng)、磁滯、渦流等隨著頻率的增高而使在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的鐵心和繞組中產(chǎn)生的附加損耗增加。在供電系統(tǒng)中，用戶的電動(dòng)機(jī)負(fù)荷約占整個(gè)負(fù)荷的絕大部分。因此，諧波使電力用戶電動(dòng)機(jī)總的附加損耗增加的影響最為顯著。由于電動(dòng)機(jī)的出力一般不能按發(fā)熱情況進(jìn)行調(diào)整，由諧波引起電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱效是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負(fù)序電壓來考慮的。相關(guān)試驗(yàn)表明，在額定出力下持續(xù)承受為額定電壓的負(fù)序電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)的絕緣壽命要減少一半。諧波電流所產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩對(duì)電動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩的影響不大，但諧波會(huì)產(chǎn)生顯著的脈沖轉(zhuǎn)矩，可能會(huì)出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸扭曲振動(dòng)的問題。()諧波對(duì)變壓器的影響諧波電流使變壓器的銅耗增加，特別是諧波會(huì)在其繞組中形成環(huán)流，使繞組過熱；對(duì)全星形連接的變壓器，當(dāng)繞組中性點(diǎn)接地，而該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大或者裝有中性點(diǎn)接地的并聯(lián)電容器時(shí)，可能形成諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。()諧波對(duì)工廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的影響隨著自動(dòng)控制的普及，工廠大量使用了如，等電子設(shè)備的自動(dòng)控制系統(tǒng)，此類設(shè)備對(duì)供電電壓的諧波畸變很敏感，這種設(shè)備常常須靠電壓波形的過零點(diǎn)和其它電壓波形取得同步運(yùn)行。電壓諧波畸變可導(dǎo)致電壓過零點(diǎn)漂移或改變一個(gè)相間電壓高于另一個(gè)相間電壓的位置點(diǎn)。這兩點(diǎn)對(duì)于不同類型的自動(dòng)控制設(shè)備是至關(guān)重要的?？刂葡到y(tǒng)對(duì)這兩點(diǎn)(電壓過零點(diǎn)與電壓位置點(diǎn))的判斷錯(cuò)誤可導(dǎo)致控制系統(tǒng)失控。諧波還嚴(yán)重干擾儀表信號(hào)的幅值，進(jìn)而造成生產(chǎn)或運(yùn)行中斷或誤動(dòng)作，引起設(shè)備和生產(chǎn)事故，導(dǎo)致較大的經(jīng)濟(jì)損失。（）諧波對(duì)供電線路的影響優(yōu)于供電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨著頻率的升高而增加。在集膚效應(yīng)的作用下，諧波電流使輸電線路的附加損耗增加。在供應(yīng)電網(wǎng)的損耗中，變壓器和輸電線路的損耗占了大部分，所以諧波使電網(wǎng)網(wǎng)損增大。諧波還使三相供電系統(tǒng)中的中性線的電流增大，導(dǎo)致中性線過載。輸電線路存在著分布的線路電感和對(duì)地電容，它們與產(chǎn)生諧波的設(shè)備組成串聯(lián)回路或并聯(lián)回路時(shí)，在一定的參數(shù)配合條件下，會(huì)發(fā)生串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振。一般情況下，并聯(lián)諧波諧振所產(chǎn)生的諧波過電壓和過電流對(duì)相關(guān)設(shè)備的危害性較大。當(dāng)注入電網(wǎng)的諧波的頻率位于在網(wǎng)絡(luò)諧振點(diǎn)附近的諧振區(qū)內(nèi)時(shí)，會(huì)激勵(lì)電感、電容產(chǎn)生部分諧振，形成諧波放大。在這種情況下，諧波電壓升高、諧波電流增大將會(huì)引起繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動(dòng)，以至損壞設(shè)備，與此同時(shí)還可產(chǎn)生相當(dāng)大的諧波網(wǎng)損。對(duì)于電力電纜線路，由于電纜的對(duì)地電容比架空線路約大倍，而感抗約為架空線路的，因此更容易激勵(lì)出較大的諧波諧振和諧波放大，造成絕緣擊穿的事故。()影響繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的工作和可靠性諧波對(duì)電力系統(tǒng)中以負(fù)序(基波)量為基礎(chǔ)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的影響十分嚴(yán)重，這是由于這些按負(fù)序(基波)量整定的保護(hù)裝置，整定值小、靈敏度高。如果在負(fù)序基礎(chǔ)上再疊加上諧波的干擾則會(huì)引起發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)誤動(dòng)(若誤動(dòng)引起跳閘，則后果嚴(yán)重)、變電站主變的復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過電流保護(hù)裝置負(fù)序電壓元件誤動(dòng)，母線差動(dòng)保護(hù)的負(fù)序電壓閉鎖元件誤動(dòng)以及線路各種型號(hào)的距離保護(hù)、高頻保護(hù)、故障錄波器、自動(dòng)準(zhǔn)同期裝置等發(fā)生誤動(dòng)，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。()干擾通信系統(tǒng)的工作電力線路上流過的、、、等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場(chǎng)耦合，在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發(fā)電話鈴響，甚至在極端情況下，還會(huì)威脅通信設(shè)備和人員的安全。另外高壓直流()換流站換相過程中產(chǎn)生的電磁噪聲()會(huì)干擾電力載波通信的正常工作，并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護(hù)裝置產(chǎn)生動(dòng)作失誤，影響電網(wǎng)運(yùn)行的安全。()對(duì)用電設(shè)備的影響諧波會(huì)使如照明設(shè)備、通信設(shè)備、電視及音響設(shè)備、電腦設(shè)備、載頻遙控設(shè)備等都容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命.()諧波對(duì)人體的影響從人體生理學(xué)來說，人體細(xì)胞在受到刺激興奮時(shí)，會(huì)在細(xì)胞膜靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生快速電波動(dòng)或可逆翻轉(zhuǎn)，其頻率如果與諧波頻率相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會(huì)直接影響人的腦磁場(chǎng)與心磁場(chǎng)。、諧波治理是企業(yè)發(fā)展的需求電能管理、電力分配和電力品質(zhì)、負(fù)載設(shè)計(jì)等問題已成為影響企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的又一重要因素，因電能管理、電力分配不合理和電力品質(zhì)不佳等問題造成的設(shè)備故障率上升、產(chǎn)品品質(zhì)下降、設(shè)備增容成本增加的問題已成為企業(yè)又一制約發(fā)展和贏利的成本。同時(shí)，中國(guó)企業(yè)側(cè)的電能使用效率卻極低，我們每創(chuàng)造一個(gè)單位的收益，所用去的電耗，是發(fā)達(dá)國(guó)家的－倍。電能使用密度過大，電耗高度密集，使得一些企業(yè)的成本過高，產(chǎn)品不具備國(guó)際和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。三、諧波治理改造方案的要求目的：在滿足生產(chǎn)工藝的情況下，以消除諧波為目的。全面考慮節(jié)能降耗的方法和途徑，降低用電系統(tǒng)電費(fèi)成本，提升設(shè)備使用效率；選擇設(shè)備簡(jiǎn)潔、種類盡量少是這次方案設(shè)計(jì)的一個(gè)基本目標(biāo)。本次設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣直接會(huì)影響相關(guān)設(shè)備的操作和維護(hù)，而系統(tǒng)的復(fù)雜程度也隨之會(huì)有變化，因此，設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)都需考慮到將來實(shí)施、操作、管理、維護(hù)的每一個(gè)層面。兼容性：考慮到生產(chǎn)工藝的需要，電效控制柜設(shè)備獨(dú)立，不依賴于原有系統(tǒng)，出現(xiàn)問題能及時(shí)脫離原操作系統(tǒng)。維護(hù)性：操作簡(jiǎn)單，設(shè)備安裝維護(hù)簡(jiǎn)潔，以并聯(lián)方式進(jìn)行連接。保證控制系統(tǒng)的相互操作性、關(guān)聯(lián)性，并易于維護(hù)、管理和擴(kuò)充。綜合效益：包括可以提高電機(jī)的實(shí)際功率因數(shù)、降低線損、減少電機(jī)的損壞率、換修率、延長(zhǎng)設(shè)備的維修周期和使用壽命等，從而提高設(shè)備使用效率，提升企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。四、諧波治理技術(shù)方案第一部分：測(cè)試目的及儀表簡(jiǎn)介：諧波測(cè)試目的：了解無功、諧波的基本情況并進(jìn)行電氣數(shù)據(jù)分析。測(cè)試儀器：（電能質(zhì)量分析儀）監(jiān)測(cè)及記錄電力質(zhì)量，當(dāng)問題出現(xiàn)時(shí)分析它產(chǎn)生的原因，電力質(zhì)量故障診斷功能最全面的儀器，測(cè)量功率因數(shù)，突升，突降，閃變，諧波分析到次，高頻瞬態(tài)測(cè)量，檢測(cè)及波形顯示。設(shè)備技術(shù)參數(shù);·電壓精確度:電流精確度:第二部分：數(shù)據(jù)測(cè)試及分析.煅燒車間配電系統(tǒng)由臺(tái)容量變壓器供電，電壓等級(jí)為，各變壓器配電系統(tǒng)下負(fù)荷基本相同，三相運(yùn)行電流、電壓基本平衡，系統(tǒng)有變頻器臺(tái).各配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備有鍋爐引風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái)、大窯引風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái)、小窯引風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái),還有一些小功率設(shè)備和照明設(shè)備。變壓器根據(jù)生產(chǎn)需要提供種供電方式;().開一備一運(yùn)行,閉合母線.()臺(tái)同時(shí)獨(dú)立運(yùn)行,斷開母線.().開一備一運(yùn)行,斷開母線.(這種運(yùn)行方式較少出現(xiàn))煅燒車間配電系統(tǒng)示意圖年月日煅燒車間變壓器母線各測(cè)試電氣數(shù)據(jù)圖表如下：（）、相現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)如下：相次諧波電流和諧波含量相次諧波電流和諧波含量負(fù)荷平均功率和功率因數(shù)負(fù)荷平均諧波含量和電流相次瞬時(shí)諧波電流相次瞬時(shí)諧波電流煅燒配(進(jìn)線)諧波參數(shù)容量電壓等級(jí)短路阻抗最大負(fù)載電流負(fù)載功率總和()相功率．諧波含量（）．．()．．．．諧波含量（）．．．．．().測(cè)量的數(shù)據(jù)表明該配電系統(tǒng)主要以、次諧波為主，其諧波電流含量，系統(tǒng)功率因素左右.需要進(jìn)行治理.．新焙燒配電系統(tǒng)由臺(tái)變壓器供電，電壓等級(jí)為，各變壓器配電系統(tǒng)下負(fù)荷基本相同，三相運(yùn)行電流、電壓基本平衡，安裝有臺(tái)這頻器,配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備有排煙風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái)（開臺(tái)備用臺(tái)）、多功能卷揚(yáng)機(jī)ⅹ臺(tái)、羅茨風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái)。大行車臺(tái)（變頻器拖），小行車臺(tái)（變頻器拖）,還有一些小功率設(shè)備和照明設(shè)備.變壓器根據(jù)生產(chǎn)需要提供種供電方式;().開一備一運(yùn)行,閉合母線.()臺(tái)同時(shí)運(yùn)行,斷開母線.().開一備一運(yùn)行,斷開母線.(這種運(yùn)行方式較少出現(xiàn))新焙燒車間配電系統(tǒng)示意圖年月日新焙燒變壓器母線各測(cè)試電氣數(shù)據(jù)圖表（）、相現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)如下：相次瞬時(shí)諧波電流相瞬時(shí)基波電流新焙燒配(進(jìn)線)諧波參數(shù)容量電壓等級(jí)短路阻抗最大負(fù)載電流負(fù)載功率總和()相功率．，諧波含量（）．．()諧波含量（）().測(cè)量的數(shù)據(jù)表明該配電系統(tǒng)主要以、次諧波電流為主，其諧波電流含量，有必要進(jìn)行治理.系統(tǒng)功率因素左右.達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)..成型車間配電系統(tǒng)由臺(tái)變壓器供電，電壓等級(jí)為，，各變壓器配電系統(tǒng)下負(fù)荷基本相同，三相運(yùn)行電流、電壓基本平衡，配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備有風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái)、磨機(jī)ⅹ臺(tái)。除塵風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái)、破碎機(jī)ⅹ臺(tái)，振動(dòng)篩ⅹ。除塵風(fēng)機(jī)ⅹ臺(tái)。大行車ⅹ臺(tái)，還有一些小功率設(shè)備和照明設(shè)備，功率總和大約。該車間有變頻器臺(tái)。變壓器根據(jù)生產(chǎn)需要提供種供電方式;().開一備一運(yùn)行,閉合母線.()臺(tái)同時(shí)運(yùn)行,斷開母線.().開一備一運(yùn)行,斷開母線.(這種運(yùn)行方式較少出現(xiàn))年月日成型車間變壓器母線各測(cè)試電氣數(shù)據(jù)圖表如下：?jiǎn)蜗鄿y(cè)試數(shù)據(jù)圖表成型車間(進(jìn)線)諧波參數(shù)容量電壓等級(jí)短路阻抗最大負(fù)載電流負(fù)載功率總和()相功率諧波含量（）().諧波含量（）().測(cè)量的數(shù)據(jù)表明該配電系統(tǒng)主要以、、、次諧波為主，其諧波電流含量，需要進(jìn)行治理.系統(tǒng)功率因素左右.達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).．?dāng)?shù)據(jù)分析：從供電系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果來看，電機(jī)的變頻負(fù)載在正常運(yùn)行中存在的諧波電流是：三次、五次、七次、十一次和十三次諧波電流。由于這些諧波的存在，一方面增加很多電能的損耗，另一方面還會(huì)增加變壓器的負(fù)擔(dān)，勢(shì)必會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備造成一定的危害。供電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)奇次諧波電流已經(jīng)逼近國(guó)家管制的標(biāo)準(zhǔn)，由于諧波量偏大，將引起額外的線路損耗、接觸損耗、鐵心損耗，易于造成線路和設(shè)備發(fā)熱從而引發(fā)安全事故并損害設(shè)備的正常工作和正常使用壽命。大量的諧波電流不僅僅給供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，同時(shí)影響電網(wǎng)的供電安全。從測(cè)量諧波電流數(shù)據(jù)可以看出,變頻負(fù)載產(chǎn)生比較大的諧波電流從而引起嚴(yán)重的電流畸變。從電壓、電流諧波表中可以看出，諧波電流最大畸變率為(),從測(cè)量的數(shù)據(jù)可以看出電流諧波比較大。諧波的存在，嚴(yán)重地影響了各種電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，并不可必免地給用戶帶來附加損耗。從調(diào)查的結(jié)果來看，碳素廠變頻負(fù)載在客觀上產(chǎn)生各次諧波，由于諧波含量大，電流總畸變率偏大，導(dǎo)致波形發(fā)生明顯畸變，造成很大的能源浪費(fèi)，影響設(shè)備的安全和使用壽命.第三部分、諧波治理技術(shù)解決方案.設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)從碳素廠現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)（見非標(biāo)產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)諧波參數(shù)表）和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的情況，以及將要達(dá)到的改造要求來編制本方案。從現(xiàn)場(chǎng)采集到的數(shù)據(jù)可以看出，配電系統(tǒng)的功率因素還可以；但次、次、次、次諧波電流含量較高。整個(gè)配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)惡化程度比較嚴(yán)重。從諧波治理角度分析，碳素廠的諧波干擾已非常嚴(yán)重，影響設(shè)備的安全運(yùn)行，所以諧波治理已到了急需治理的程度。從節(jié)能的角度分析，提高畸變功率因數(shù)，減少諧波畸變功率,從測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算需要增加兩臺(tái)有源電力濾波器，降低視在功率從而達(dá)到變壓器增容的目的,降低基波電流有效值從而達(dá)到保護(hù)及節(jié)能的雙重功效。.設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)選擇英國(guó)薩梅特()有源電力濾波器進(jìn)行治理,作為世界上較早從事節(jié)能和電能質(zhì)量產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)的專業(yè)制造廠商,英國(guó)薩梅特具有強(qiáng)大的研發(fā)和生產(chǎn)能力，一直引領(lǐng)業(yè)界技術(shù)的發(fā)展，具備傲視同儕的領(lǐng)先自主技術(shù)！并且依靠強(qiáng)大的規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，所供應(yīng)的產(chǎn)品具有無與倫比的性價(jià)比，性能卓越。有源電力濾波器的成功掛網(wǎng)運(yùn)行預(yù)示著該裝置在解決了諧波危害的同時(shí)，將同時(shí)帶來大大降低電網(wǎng)的無功損耗，節(jié)約大量電能的益處，并為清潔電網(wǎng)做成重大貢獻(xiàn)，使電網(wǎng)綠色環(huán)境成為一種可能。

有源電力濾波器,根據(jù)最新的瞬時(shí)無功功率理論，應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)（），脈寬調(diào)制技術(shù)（），智能化功率單元技術(shù)（），觸摸屏技術(shù)（）等前沿科技，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)消除諧波，平衡三相負(fù)荷，是一種高技術(shù)含量，濾波效率好的新型產(chǎn)品,根據(jù)各配電系統(tǒng)的狀況所選用的有濾波器產(chǎn)品型號(hào)如下表:().煅燒車間基波電流為次諧波電流較大,在范圍,諧波含量,功率因素,考慮到如果該配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備增加,不必另外增添濾波器裝置.所以選用臺(tái)容量為的三相三線有源濾波裝置（型號(hào)：），并聯(lián)安裝于配電系統(tǒng)母線上；吸收以下諧波,吸收率達(dá)到以上,功率因素達(dá)到以上.().成型車間基波電流左右,次諧波電流最大為,諧波電流較大,功率因素,達(dá)到國(guó)家考核指標(biāo).考慮到如果負(fù)載設(shè)備增加,不必另外增添濾波器裝置,所以選用臺(tái)容量為的三相三線有源濾波裝置（型號(hào)：），總?cè)萘繛樵礊V波裝置并聯(lián)安裝于配電系統(tǒng)母線上；吸收以下諧波,吸收率達(dá)到以上.功率因素達(dá)到以上.().新焙燒車間基波電流左右次諧波電流較大,在范圍,諧波含量,功率因素,達(dá)到國(guó)家考核指標(biāo).諧波治理設(shè)計(jì)考慮到如果該配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備增加,不必另外增添濾波器裝置,所以選用臺(tái)容量為的三相三線有源濾波裝置（型號(hào)：），總?cè)萘繛樵礊V波裝置并聯(lián)安裝于配電系統(tǒng)母線上；吸收以下諧波,吸收率達(dá)到以上.功率因素達(dá)到以上.以上三個(gè)配電系統(tǒng)的有源濾波裝置方案,適應(yīng)于變壓器的各種供電方式,無論供電系統(tǒng)采取哪種運(yùn)行方式都能達(dá)到理想的諧波治理和無功補(bǔ)償效果。有源濾波器安裝示意圖如.設(shè)計(jì)說明因本系統(tǒng)的主要諧波源設(shè)備是變頻設(shè)備，消除線路和系統(tǒng)各次諧波是諧波治理節(jié)能改造的主要目標(biāo)。從而干凈吸收諧波和浪涌，改善系統(tǒng)電力品質(zhì)，提高功率因數(shù)，保障設(shè)備安全和正常運(yùn)行、提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和電力能源使用效率的角度出發(fā)，進(jìn)行本項(xiàng)諧波治理方案的制作。.設(shè)計(jì)原則目的：以改善電力品質(zhì)、綜合提升設(shè)備運(yùn)行效率和電力能源使用效率為目的。兼容性：設(shè)備獨(dú)立，不依賴于原有系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)脫離原操作系統(tǒng)；維護(hù)性：操作簡(jiǎn)單，設(shè)備安裝維護(hù)簡(jiǎn)潔。.改造后預(yù)計(jì)達(dá)到的效果和經(jīng)濟(jì)效益()有源濾波器具有：濾波、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償、抑制諧振、補(bǔ)償無功功率等四大功能。通過技改，并聯(lián)安裝于配電系統(tǒng)母線上，以上這些低壓配系統(tǒng)的電流諧波將會(huì)被大大吸收，諧波問題的影響基本消除。可達(dá)到以下效果：

().有源濾波裝置投入后用電能質(zhì)量可明顯改善，可改善沖擊負(fù)載引起的電流沖擊，減少電壓波動(dòng)和抑制電壓閃變，提高穩(wěn)定性，改善電壓質(zhì)量。功率因數(shù)可提高到以上，線損降低后可提高配電變壓器的承載效率，經(jīng)濟(jì)效益明顯。().有源濾波器對(duì)配電系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)跟隨、動(dòng)態(tài)()補(bǔ)償;抑制電壓波動(dòng)和閃變、降低損耗，提高用電效率。消除電網(wǎng)各次諧波、可同時(shí)濾除次到次的諧波電流;提高設(shè)備安全，降低設(shè)備損耗；滿足國(guó)家(國(guó)際)標(biāo)準(zhǔn)?？傊C波電流吸收率：≥。

().采用高性能防涌流接觸器投切各濾波支路，完善的控制系統(tǒng)，保護(hù)功能齊全，具有短路保護(hù)、過壓保護(hù)、過流保護(hù)等，運(yùn)行可靠，操作簡(jiǎn)單(防止系統(tǒng)諧振：預(yù)防電氣設(shè)備故障、保證供電安全。

().改善系統(tǒng)功率因素：降低電網(wǎng)損耗、提高設(shè)備效率。電路月平均功率因數(shù)：≥。().安裝諧波治理裝置后，有效的降低了諧波電流，增加了變壓器的有效容量，可增加相應(yīng)的帶載能力，減少擴(kuò)容所需的投資。().安裝諧波治理裝置后，可有效的降低變壓器的損耗，提高變壓器的安全運(yùn)行系數(shù)，保證對(duì)諧波敏感的保護(hù)裝置和器件不發(fā)生誤動(dòng)作。起到節(jié)能降耗的目的;節(jié)能率達(dá)～,減小集膚效應(yīng)，熱損、銅損、鐵損、磁損、噪音

大為下降，符合國(guó)家對(duì)能源節(jié)約和降耗的指示和可持續(xù)發(fā)展的要求。并且，經(jīng)過治理后的諧波電流含量不超過電流國(guó)標(biāo)限值（／－），電壓總畸變率不超過國(guó)標(biāo)限值，如下表所示：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)各次諧波電流限值標(biāo)準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)短路容量諧波電壓總畸變率的國(guó)標(biāo)限值電網(wǎng)標(biāo)稱電壓電壓總諧波畸變率各次諧波電壓含有率奇次偶次、設(shè)備產(chǎn)品清單序號(hào)設(shè)備名稱型號(hào)（規(guī)格）數(shù)量備注煅燒車間有源濾波器套英國(guó)薩梅特新焙燒有源濾波器套英國(guó)薩梅特成型車間有源濾波器套英國(guó)薩梅特電流傳感器個(gè)瑞士集團(tuán)銅芯電力電纜㎜×米無錫遠(yuǎn)東電纜廠銅芯電力電纜㎜×米無錫遠(yuǎn)東電纜廠屏蔽電纜㎜×米說明:此配制是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試及炭素廠要求,將項(xiàng)目原計(jì)劃裝置的三臺(tái)容量有源濾波器改為四臺(tái)容量有源濾波器裝置(主要考慮將來生產(chǎn)需要增添負(fù)載設(shè)備,不必再增加濾波器).本裝置具有消除諧波的同時(shí)補(bǔ)償無功功率.五、產(chǎn)品簡(jiǎn)介.薩梅特()有源電力濾波器簡(jiǎn)介：()有源電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功功率的新型電力電子裝置，采用高頻電力電子開關(guān)變換技術(shù)、模擬和數(shù)字混合電路技術(shù)進(jìn)行電流檢測(cè)和電流注入的新型電力電子裝置。能對(duì)大小和頻率都變化的諧波及無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。和傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有突出的優(yōu)點(diǎn)。

()對(duì)各次諧波和分?jǐn)?shù)諧波均能有效地抑制，且可提高功率因數(shù)；

()系統(tǒng)阻抗和頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響補(bǔ)償效果。并能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響；

()不會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，且能抑制由于外電路的諧振產(chǎn)生的諧波電流的變化；

()用一臺(tái)裝置就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各次諧波和基波無功功率的補(bǔ)償；

()不存在過載問題，即當(dāng)系統(tǒng)中諧波較大時(shí)，裝置仍可運(yùn)行，無需斷開等。

由以上可看出，它克服了傳統(tǒng)的無源濾波器的缺點(diǎn)，具有良好的調(diào)節(jié)性能，因而有很大的發(fā)展前途。

.()有源電力濾波器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

()有源電力濾波器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

()有源電力濾波器的基本工作原理是：實(shí)時(shí)檢測(cè)補(bǔ)償對(duì)象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運(yùn)算單元計(jì)算出補(bǔ)償電流指令信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償電流發(fā)生電路放大產(chǎn)生補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中需用補(bǔ)償?shù)闹C渡及無功等電流抵消，最終得到期望的電源電流。在圖中的體現(xiàn)是，當(dāng)需要補(bǔ)償負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流時(shí)，有源電力濾波器檢測(cè)出補(bǔ)償對(duì)象負(fù)載電流中的諧波分量后，將其反極性作為補(bǔ)償電流的指令信號(hào)*，再由補(bǔ)償電流發(fā)生電路產(chǎn)生補(bǔ)償電流，其中補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中諧波分量大小相等，方向相反，因而兩者相互抵消，使得電源中電流中只含基波，達(dá)到消除電源電流中諧波的目的。

圖為有源濾波器的系統(tǒng)框圖。通過傳感器檢測(cè)非線性負(fù)載的電流、、經(jīng)電流信號(hào)調(diào)理后送入指令電流產(chǎn)生電路，指令電流產(chǎn)生模塊是由公司的""\""為核心建立的。計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)闹C波和無功電流后，通過外部／送入電流跟蹤控制電路?；魻杺鞲衅鳈z測(cè)有源電力濾波器主電路的電流、、，經(jīng)電流信號(hào)調(diào)理后也送入電流跟蹤控制電路，電流跟蹤控制電路對(duì)主電路補(bǔ)償電流與指令電流進(jìn)行滯環(huán)比較后送出柵極開關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電路接受來自前級(jí)電流跟蹤控制電路的信號(hào)，并經(jīng)隔離放大后驅(qū)動(dòng)主電路的開關(guān)管，以控制主電流的電路跟隨指令電流的變化，最終達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波與無功功率的目的。電壓傳感器檢測(cè)變流器直流側(cè)總電壓，經(jīng)電壓信號(hào)調(diào)理后送入指令電流發(fā)生電路，通過合理的控制以凋節(jié)直流側(cè)電壓的穩(wěn)定。啟動(dòng)、關(guān)斷和保護(hù)模塊按一定的時(shí)序控制裝置的啟動(dòng)和關(guān)斷，并提供裝置的過流、過壓、過熱、缺相等故障保護(hù)功能。

.有源電力濾波器主電路設(shè)計(jì)

有源電力濾波器主電路的形式絕大多數(shù)采用電壓型，()有源濾波器選擇主電路為并聯(lián)電壓型、單個(gè)變流器的形式。

()有源濾波器主電路設(shè)計(jì)需要解決的問題是：主電路容量的計(jì)算；開關(guān)器件的選擇及其參數(shù)的確定；對(duì)補(bǔ)償電流的跟蹤特性起決定作用的參數(shù)(輸出電感、直流側(cè)電容電壓、滯環(huán)寬度δ)的設(shè)計(jì)；按所選器件要求的驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)以及整個(gè)裝置的各種保護(hù)電路設(shè)計(jì)。

()主電路容量的計(jì)算

有源電力濾波器的容量由式()確定

式中：為電網(wǎng)相電壓有效值；

為補(bǔ)償電流有效值。

如果所設(shè)計(jì)裝置的容量為，則

．

()功率開關(guān)器件的選取

()有源濾波器選取適用于中的全控型開關(guān)器件主要有、、等，器件。

()主電路滯環(huán)寬度的選取

有源電力濾波器的指令電流包含高次諧波和暫態(tài)電流，實(shí)際輸出的電流對(duì)指令電流有很高的跟蹤能力。下面以相為例，分析采用滯環(huán)控制時(shí)逆變器的工作頻率與電網(wǎng)電壓、變流器直流側(cè)電壓及主電路電感值和滯環(huán)寬度δ間的相互關(guān)系。

對(duì)于相半橋逆變電路，可得電路方程為

式()為正，即電感電流在上升。

設(shè)，假定逆變器的工作開關(guān)頻率較高，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)可認(rèn)為電壓基本不變，則滯環(huán)控制時(shí)補(bǔ)償電流的波形如圖所示，其中δ為滯環(huán)寬度。

由圖，以及式()和式()，可分別計(jì)算出電流的上升時(shí)間和下降時(shí)間，即

由式()知，逆變器的最小工作頻率和最大工作頻率分別為

取電流滯環(huán)寬度δ為．，直流側(cè)電壓為，主電路電感為，則由上述公式可得：最小開關(guān)頻率為．，最大開關(guān)頻率為．，平均開關(guān)頻率．。

()直流側(cè)電壓的計(jì)算和電容的選取

主電路的工作模式及相應(yīng)的開關(guān)系數(shù)，如表所列，等效電路圖如圖所示。

當(dāng)時(shí)，電流上升，即要求如果直流側(cè)電壓不能滿足大于有源電力濾波器與供電系統(tǒng)連接點(diǎn)的相電壓峰伉()的倍，即

同理，當(dāng)／時(shí)，電流下降，即要求

也不會(huì)永遠(yuǎn)成立。

所以直流側(cè)電壓應(yīng)滿足如下條件，即

意味著主電路直流側(cè)電壓值應(yīng)大于有源電力濾波器與供電系統(tǒng)連接點(diǎn)的相電壓峰值()的倍。在此基礎(chǔ)上，直流側(cè)電壓值越大，補(bǔ)償電流的跟隨性能越好，但器件的耐壓要求也就越高，因此()有源電力濾波器的設(shè)計(jì)是綜合考慮的。

由式()，得

由此選取直流側(cè)參考電壓為。

在某一周期內(nèi)電容始終處于充電或放電狀態(tài)，直流側(cè)電容電壓最大允許偏離設(shè)定值為△，則

().輸出電感值的選取

有源濾波器的補(bǔ)償特性豐要取決于輸出補(bǔ)償電流對(duì)于補(bǔ)償指令電流的跟蹤控制能力。而輸出電感值直接決定了補(bǔ)償電流的跟蹤速度，從而很大程度地影響電力有源濾波器的工作性能。電感值過大，則系統(tǒng)不能適時(shí)跟蹤指令電流信號(hào)，而且電感值的增大也會(huì)造成設(shè)備成本的增加；反之。如果太小，則補(bǔ)償后的紋波電流過大。()有源電力濾波器設(shè)計(jì)時(shí)合理選擇主電路交流側(cè)輸出電感值。

()電感的最大取值由主電路的模型，對(duì)于相有

式()中，對(duì)于不同的諧波源和不同的補(bǔ)償要求，指令電流*是不同的，其最大電流變化率與補(bǔ)償參考電流的具體表達(dá)形式密切相關(guān)。其經(jīng)驗(yàn)公式為

().電感的最小取值

如果電感取值太小，則會(huì)使補(bǔ)償電流的紋波過大，影響有源電力濾波器的補(bǔ)償效果。因此，電感的最小值主要由主電路開關(guān)器件所產(chǎn)牛的紋波決定，電感的作用是將其在補(bǔ)償電流上產(chǎn)生的紋波限定在一定范圍內(nèi)。有源電力濾波器的實(shí)際輸出電流偏離指令電流的最大允許值為△，()有源電力濾波器以根據(jù)式()和式()，并結(jié)合實(shí)際情況對(duì)交流側(cè)電感值進(jìn)行選取和調(diào)整，從而選擇合適的電感值。.()有源濾波裝置的應(yīng)用()有源濾波裝置并聯(lián)于系統(tǒng)電網(wǎng)中，通過實(shí)時(shí)檢測(cè)非線性負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流和無功電流，快速產(chǎn)生與其大小相等，方向相反的補(bǔ)償電流并注入系統(tǒng)，達(dá)到濾除諧波并改善功率因數(shù)的目的。是用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功功率的新型電力電子裝置，能對(duì)大小和頻率都變化的諧波及無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。和傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有突出的優(yōu)點(diǎn)。

()對(duì)各次諧波和分?jǐn)?shù)諧波均能有效地抑制，且可提高功率因數(shù)；

()系統(tǒng)阻抗和頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)，不會(huì)影響補(bǔ)償效果。并能對(duì)頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響；

()不會(huì)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象，且能抑制由于外電路的諧振產(chǎn)生的諧波電流的變化；

()用一臺(tái)裝置就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各次諧波和基波無功功率的補(bǔ)償；

()不存在過載問題，即當(dāng)系統(tǒng)中諧波較大時(shí)，裝置仍可運(yùn)行，無需斷開等,具有良好的調(diào)節(jié)性能。薩梅特()有源濾波裝置優(yōu)點(diǎn)：無需現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)數(shù)據(jù)，即裝即用適合快速變動(dòng)的負(fù)載情況，以及其他無源濾波無法治理的場(chǎng)合；在特殊情況下還可作為性能優(yōu)異的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（使功率因數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值，而不是像常規(guī)的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)無功補(bǔ)償，只是將功率因數(shù)控制在一定范圍內(nèi)變動(dòng)）與其他進(jìn)口同類產(chǎn)品比較，性能更加優(yōu)越，更加集成化，具有價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，性價(jià)比高性能及參數(shù)：取樣電流：～（二次電流）單次電流諧波限值：≤溫升：電感≤；模塊≤；高頻濾波器≤總電流諧波畸變率限值：≤單模塊電流峰值限制：≥動(dòng)態(tài)響應(yīng)：≤防護(hù)等級(jí)：噪音：≤自動(dòng)限流，不發(fā)生過載保證不與系統(tǒng)發(fā)生諧振可根據(jù)需要設(shè)置為：只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無功、同時(shí)補(bǔ)償諧波和無功采用智能型模塊，內(nèi)置保護(hù)有：短路、過流、過熱、驅(qū)動(dòng)欠壓、直流母線過壓，可靠性極高執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)）、和柜體規(guī)格：?jiǎn)喂駥挾壬疃雀叨龋?注明;也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要訂制)六、無源濾波、有源濾波及與其他進(jìn)口品牌的比較：．性能比較：項(xiàng)目無源()有源諧波濾除率〉濾波次數(shù)固定到次體積大小容量擴(kuò)展不能方便負(fù)載特性的適應(yīng)性弱強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)需要不需要維修麻煩模塊化熱拔插方便噪音項(xiàng)目達(dá)標(biāo)率動(dòng)態(tài)響應(yīng)自動(dòng)限流無有系統(tǒng)諧振容易產(chǎn)生不發(fā)生功率因數(shù)穩(wěn)定度波動(dòng)大穩(wěn)定在設(shè)定值降低線損運(yùn)行模式濾波無功可設(shè)置為只補(bǔ)償諧波、只補(bǔ)償無功或同時(shí)補(bǔ)償諧波和無功保護(hù)過流、雷擊過流（兩級(jí)）、雷擊、過壓（兩級(jí)）、驅(qū)動(dòng)欠壓、輕載封閉、過熱（三級(jí)）、模塊故障報(bào)警、適中保護(hù)．與其他進(jìn)口品牌的比較：薩梅特有源濾波裝置與國(guó)外其他知名品牌比較，性能指標(biāo)基本完全一致，在某些方面甚至更加優(yōu)越：（）薩梅特低壓電力有源濾濾裝置采用模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊完全獨(dú)立，單模塊故障不影響其他模塊的正常工作，維修更方便。由于支持熱拔插，直接拔出損壞的模塊，插上新的模塊即可，前后只需幾秒鐘時(shí)間。維修成本也更低，只收取單模塊的成本即可。某些牌由于采用單柜大電流的形式，維修需要更換功率大得多的功率器件，還需尋找故障點(diǎn)，所以維修相當(dāng)麻煩，費(fèi)用也高得多。（）薩梅特低電壓力有源濾波裝置保護(hù)功能非常強(qiáng)大：其中過流保護(hù)采用兩級(jí)保護(hù)，第一級(jí)峰值限流，模塊仍正常工作，第二級(jí)為過流，模塊自動(dòng)關(guān)斷，并可自動(dòng)恢復(fù)。直流過壓保護(hù)采用兩級(jí)保護(hù)，第一級(jí)過壓正常運(yùn)行，并自動(dòng)快速降低直流電壓，第二級(jí)過壓自動(dòng)關(guān)斷，并可自動(dòng)恢復(fù)。過熱采用了一級(jí)保護(hù)，第一級(jí)℃啟動(dòng)散熱器風(fēng)機(jī)降溫，第二級(jí)℃啟動(dòng)內(nèi)部風(fēng)道降溫，第三級(jí)在℃模塊自動(dòng)關(guān)斷。模塊正常工作于額定電流及以下時(shí)，溫度不