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谐波治理柜 智能滤波补偿装置 售后服务及时
价格：500000.00起
安科瑞电气股份有限公司
联系人：吴小函
电话：18721098782
地址：上海市嘉定区育绿路253号
有源电力滤波器比无源LC滤波器有什么优点？
相对于无源LC滤波器的只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，有源电力滤波器可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。主要克服了LC滤波器等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
有源滤波器在机场助航灯光系统中的谐波分析与治理方案
0 引言
机场助航灯光系统是目视助航设施中一个非常重要的组成部分，它通过高（中）光强不同颜色的灯光系列，勾勒出一个机场的跑道、滑行道及进近区域的主要特征，在夜间或能见度不好的情况下提供飞机驾驶员一个明确的目视信息。助航灯光系统的供电等级属于一级负荷中的特别重要负荷，关系到飞机的安全运行，通常在跑道附近的安全区域内设置一座或两座灯光变电站，灯光及导航设备用电。各种类型的助航灯具设置在跑道和滑行道上或道肩上，属于场外灯具，供电线路较长，国际民航组织推荐使用串联的供电方式，为保证在串联电路供电的情况下，有个别灯具故障而不至于造成整个回路中所有灯具都不亮，每个灯具前必须设置隔离变压器。同时，灯光系统要求采用三至五级的调光，其调光器以可控硅为主。因此，在灯光系统的实际运行过程中，会产生大量的谐波。
1 谐波的危害
随着科技的进步，技术的发展，节能和自动化设备的应用越来越广，容量也日益扩大，虽然这些设备能起到很大一部分节能降耗的作用，但是其产生的谐波对电网的污染，以及电磁干扰等，可能会进一步影响系统中的其他用电设备，也带来了危害。
供电系统谐波的定义是：对周期流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。谐波频率与基波频率的比值（n=fn/f1) 称为谐波次数。电网中有时也存在非整数倍谐波，称为非谐波（Non-harmonics)或分数谐波。谐波实际上是一种干扰量，使电网受到“污染”。 向公用电网注入谐波电流或在公用电网上产生谐波电压的电气设备称为谐波源。
电网中的谐波污染日益严重，给电力系统和各类用电设备带来危害，谐波会增加电气设备的热损耗，如对变压器来说，铁芯产生热损耗，尤其是涡流损耗大，在变压器绕组中有谐波电流，在铁芯中感应磁通，产生铁损。谐波还会干扰电子设备，使信息发生失真，可对信息系统产生频率藕合干扰。谐波电流在高压架空线路上的流动除增加线路损耗外，还将对相邻的通讯线路产生干扰影响。谐波轻则增加能耗，缩短设备寿命，影响系统的运行效率，重则损坏设备，造成用电事故，甚至危害电力系统的安全运行。因此，消除谐波污染，把谐波含量控制在允许范围内是非常有必要的。
3 治理措施
3.1 谐波治理方案的选择
从上述系统配电简图及测量数据表明：北灯光站1#、2#变压器供电系统的电能质量问题相当**，其中首要问题是谐波污染非常严重，并且功率因数很低。由于变压器下主要负载可控硅调光器为典型的非线性谐波源，该装置在调光过程中造成大量的谐波污染，同时电流也严重滞后于电压，功率因数非常低；其次，调光器要求采用两相供电方式（AB相、BC相、CA相），这将导致严重的三相不平衡，在快速频繁的电容柜投切过程中导致电压、电流波动和大量的无功功率冲击，同时对系统谐波有明显的放大作用，进一步影响供配电系统的安全可靠性，对整个助航灯光系统的运行存在安全隐患。这些问题也长期困扰着我们设计和管理人员。因此，采用谐波治理装置提高系统的安全稳定性，通过治理消除系统谐波，同时提高功率因数和改善系统三相不平衡等主要电能质量问题已迫切需要。
合理设计和选择滤波器，并正确地安装和使用滤波器，是抑制谐波干扰的重要环节。通常有以下几种方法：
1）有源电力滤波器（APF）
工作原理：有源滤波器是由电力电子元件和DSP等构成的电能变换设备，检测负载侧的谐波电流后，利用瞬时提取的无功成分和谐波成分作为参考值，主动提供与之相对应的反向补偿电流，补偿后系统剩下的基波有功电流几乎为**弦波，其行为模式为主动式电流源输出。
特点：实时产生幅值相等、相位相反的谐波电流抵消需要治理的谐波。可实时动态滤波各次谐波，不受负载变化影响，理论滤波率大于97%。
2）无源电力滤波器（PF）
工作原理：由LC等元件组成，将其设计为某频率下较低阻抗，对相应频率谐波电流进行分流，其行为模式为提供某几次的谐波电流旁路通；电容器和电抗器串联成需治理谐波的低阻抗“陷阱”。
特点：只能滤除固定几次谐波，进行静态治理，负载率较小的情况下，会出现过补现象，易与电网发生谐振，理论滤波率小于70%。
根据现场测量结果，北灯光站变压器低压出线侧的谐波相当大、频谱非常宽，同时负载率变化范围大且存在部分三相不平衡，因而不适合采用无源滤波器进行治理，并且存在很大的谐振风险。有源滤波器专门针对此类工况特点的低压配电系统而设计，该装置滤波效率高、实时跟踪、响应速度快特点，可高效滤除负载谐波，抑制系统振荡，提高电网的稳定性，同时取得明显的节能降耗和供电设备增容的效果。
4 结语
动态有源滤波器可实时动态过滤各次谐波，不受负载变化影响，可以在谐波源处安装，也可以在变电站集中治理，安装方便，能耗小，效率高，并具备无功补偿和三相平衡功能，大大改善了功率因数。
安装动态有源滤波器后，灯光站的各级谐波分量均低于3％，满足了公共电网接入点（PCC）的总谐波限值要求，各项指标符合《电能质量公用电网谐波》的国家标准，避免了集中谐波源设备之间的相互干扰和影响，从而保证调光器负载、内部供电系统的正常连续运行。治理效果较好，改善了供电质量，达到了预期的治理目标。
2 助航灯光产生的谐波分析
目前，电力系统中的谐波源，不但类型多，而且分布广，用户电网中的谐波电流可能来自本身的非线性设备，也可能来自外部线路，具有非线性特性的电气设备是主要的谐波源，例如带有功率电子器件的变流设备，交流控制器、变压器、晶闸管串级调速的风机水泵和冶炼电弧炉等。如不加以区分将给谐波治理造成困难。
在机场助航灯光系统中，为了达到有效的调光效果，目前世界上通常采用可控硅恒流调光器(CCR）。恒流调光器的工作原理是：用反并联的可控硅调节器，对一台升压变压器进行供电。由一个数字调节器确定可控硅导通角，以便将输出电流调整到一个基准值。该基准值随着所选定的光级而变化。在此前提条件下，恒流调光器的输出电流要求保证为一个恒定值，一级光为2.8A，二级光为3.4A，三级光为4.1A，四级光为5.2A，五级光为6.6A。恒流调光器的功能还在于当负荷在二分之一额定负荷到满负荷的范围内变化，在30%的隔离变压器次级开路的情况下维持恒定的电流输出，变化不大于正负2%。这个可控硅调节器和升压变压器就是助航灯光的主要谐波源。
在进行谐波治理之前，必须要了解电网中谐波的次数及其含量，即必须进行谐波的测试。谐波测量是谐波问题的一个重要环节，它也是谐波问题研究的主要依据。我们在上海虹桥机场东跑道北灯光站进行了谐波检测。针对北灯光站两台变压器的低压进线侧、跑道边灯回路2、滑行道中线灯回路3的调光器进线侧进行了电能质量等各项数据的测量和采集。
有源电力滤波器能解决变频器应用中哪些问题？
1、电动机的效率降低和温升的问题
不论那种形式的变频器，在运行中均产生不同程度的谐波电压和电流，使电动机在非正弦电压、电流下运行。据资料介绍，以目前普遍使用的正弦波PWM型变频器为例，其低次谐波基本为零，剩下的比载波频率大一倍左右的高次谐波分量为：2u+1（u为调制比），高次谐波会引起电动机定子铜耗、转子铜（铝）耗、铁耗及附加损耗的增加，较为显着的是转子铜（铝）耗。因为异步电动机是以接近于基波频率所对应的同步转速旋转的，因此，高次谐波电压以较大的转差切割转子导条后，便会产生很大的转子损耗。除此之外，还需考虑因集肤效应所产生的附加铜耗。这些损耗都会使电动机额外发热，效率降低，输出功率减小，如将普通三相异步电动机运行于变频器输出的非正弦电源条件下，其温升一般要增加10%-20%。
2、使电动机绝缘强度降低加速老化问题
目前很多变频器是采用PWM的控制方式。他的载波频率约为几千到十几千赫上升率，相当于对电动机施加陡度很大的冲击电压，使电动机的匝间绝缘承受较为严酷的4～6倍电压叠加在电动机运行电压上，会对电动机对地绝缘构成威胁，对地绝缘在高压的反复冲击电动机定子绕组要承受很高的电压外，由PWM变频器产生的矩形斩波冲加速老化。
3、谐波电磁噪声与震动加大问题
普通异步电动机采用变频器供电时，会使由电磁、机械、通风等因素所引起的震动和噪声变的更加复杂。变频电源中含有的各次时间谐波与电动机电磁部分的固有空间谐波相互干涉，形成各种电磁激振力。当电磁力波的频率和电动机机体的固有振动频率一致或接近时，将产生共振现象，从而加大噪声。由于电动机工作频率范围宽，转速变化范围大，各种电磁力波的频率很难避开电动机的各构件的固有震动频率。
4、电动机对频繁启动、制动的适应能力
由于采用变频器供电后，电动机可以在很低的频率和电压下以无冲击电流的方式启动，并可利用变频器所供的各种制动方式进行快速制动，为实现频繁启动和制动创造了条件，因而电动机的机械系统和电磁系统处于循环交变力的作用下，给机械结构和绝缘结构带来疲劳和加速老化问题。
5、变频器会产生高奇次谐波
其中主要以5次和7次对变频器和电机影响比较大，通常在设计的时候为降低谐波的影响会增加电抗器，吸收电容等。也可以在变频器输出端增加滤波器。
有源电力滤波器，是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。
技术优势 绿色化
效率达97.2%，比效率为95%的有源滤波器年节约电能约6, 500kwh
效率更高的拓扑增强型控制算法
基于精确模型的热设计和结构优化
小型化
体积仅为同类主流品牌1/6,占用更少空间 ，
活适应不同的工况安装创新，壁挂式或机架式安装使用更少的原材料,保护环境
智能化
补偿次数谐波可调感性、容性无功补偿补偿系统不平衡负载自动检测、抑制系统谐振全功能监控系统
模块化
N+1冗余，显著提高系统可靠性流水线生产 ， 更出色质量保证减少系统单故障点灵活并联，适应不同工况
功能特性
同时滤除2~50次谐波，或选择2~50次内任意次数谐波进行补偿 响应时间小于300μs
采用3DSP+CPLD全数字控制方式和国际**品牌高速IGBT，闭环控制，精确滤除谐波
应用四相线技术，消除中性线电流
自动消除谐振，不受电网阻抗和系统阻抗变化影响 具有补偿谐波；同时补偿谐波和无功；同时补偿谐波，无功和负 载三相电流不平衡三种工作模式
电子式过负荷保护
逆变器控制具备了机器快速的FPGA，功率数字信号处理功能
模块化设计，易于扩展 多机并联集中监控功能 远程网络监控功能
维护方便，在符合要求的工作环境下工作，非机器故障*维护
产品设计标准
国际标准
EN 50091-3, EN 61000-6-2, EN55011, EN 50178:1997, IEC 62040-3, IEC 50178:1997, AS 62040-3（VFI SS 111）, CISPR11
国家标准
GB/T14549-93《电能质量：公用电网谐波》
GB/T15543-1995 《电能质量：三相电压允许不平衡度》
GB/T15945-1995 《电能质量：电力系统频率允许偏差》
GB/T12326-2000 《电能质量：电压波动和闪变》
GB/T12325-2003 《电能质量：供电电压允许偏差》
GB/T18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》
GB/T15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》
GB7625.11998 《低压电气电子产品发出的谐波电流限值》
GB 4208-2008《外壳防护等级(IP代码)》
电压输入范围
额定工作电压为380V，可承受-40%～+20%的电压波动，频率为50/60Hz, 可承受+/-5%的频率波动，适应各种不同工况的电能质量环境。同时，如果电压波动**过上下限，机器自动闭锁输出，并 发出告警。
自动限流
自动限定在额定容量范围内**输出，如果负载侧谐波电流大于机 器额定容量，机器会在额定容量内继续输出电流补偿谐波，不会发生过载导致自身**载或退出运行。
负载短路保护
可承受负载瞬间短路的冲击，在短路消除后重新启动。
并联独立控制
并联接入电网，不会因机器故障导致电网发生断电事故。多台YW-APF有源电力滤波器并联系统，如果一台因故障退出运行，剩余的 机器仍能正常工作实现滤波功能。
三相电流独立控制
各相电流独立控制，单相注入电流，不受系统三相电流不平衡影响，中性线滤波能力为相线的三倍。
IP防护等级及防雷保护
IP保护等级为IP20；防雷保护能力为20kA。
监控系统
系统具备快速、完全的故障自检功能，包括市电欠压或过压、母线 过压或过流、风扇故障、功率器件过温、输入保险丝熔断等各种故障自检，所有故障均通过LCD显示屏及LED运行状态灯发出告警信号，同时机器自动采取相对应的操作保护系统。 监控系统在供电或断电情况下可保存500条故障记录，便于分析原因 及排除故障。
