云南徽科電力HK-APF有源電力濾波器說明文檔

1、 電力有源濾波器 云南徽科電力設備有限公司 資料版本：V1.1 發(fā)布日期: 2013年10月 聯(lián)系人：舒和鈺 電話: 警告！只有授權的專業(yè)工程師才能安裝、檢修本裝置；本產品的使用和日常維護必須由專業(yè)的電氣人員進行，并且必須嚴格遵循用戶手冊中的安裝程序和安全規(guī)程。警告！設備檢修時必須斷開斷路器10分鐘后才能打開柜門，用萬用表測量直流側電容兩端，確保無電后方可進行檢修。警告！有源濾波器運行時禁止更改設置，任何修改都必須在有源濾波器停止時進行，并及時保存。警告！有源濾波滿負荷運行時將產生大量的熱量，必須保證有源濾波通風良好。警告！有源濾波裝置必須可靠接地。 目錄一、概述11.1產品概述11.2應用領

2、域11.3滿足的標準21.4 產品型號31.5技術參數(shù)4二、運輸及儲存62.1運輸62.2儲存6三、安裝63.1機械安裝63.1.1環(huán)境要求63.1.2柜體外型尺寸及柜體安裝73.2電氣安裝103.2.1電氣原理圖103.2.2聯(lián)接配線113.2.3接線位置及其規(guī)格12四、運行及操作步驟144.1開機步驟144.2 關機步驟14五、 操作控制顯示面板145.1運行狀態(tài)145.2故障列表155.3操作密碼輸入和修改165.4參數(shù)設置175.5 操作界面19六、維護及常見問題206.1維護206.2常見問題20一、概述1.1產品概述有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱HK-

3、APF），是采用現(xiàn)代電力電子技術和基于高速DSP器件的數(shù)字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器（DSP）對信號進行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調制（PWM）信號形式向補償電流發(fā)生電路送出驅動脈沖，驅動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消，主動消除電力諧波。HK-APF系列有源電力濾波器是利用全控電力電子元件滿足對電能質量（功率因數(shù)和諧波）有高級別要求的用戶需求的裝置。

4、HK-APF裝置并聯(lián)在系統(tǒng)和用戶設備之間，其主要功能是在電網供電過程中當負載側產生諧波和無功電流時，保證系統(tǒng)側的電流沒有諧波和無功電流，使用戶其他關鍵敏感設備得以在近似不受干擾的電氣環(huán)境中正常運行，并且不會污染電網。HK-APF系列有源電力濾波器裝置采用基于DSP的主控制器和模塊驅動器的分層分布式控制器體系，并采用基于彩色觸摸屏的人機界面，具有全數(shù)字化、自動化、智能化，人機界面友好，控制方法靈活等特點。目前，產品電壓等級為380V和660V兩種，單機最大濾波電流為300A。1.2應用領域諧波的產生是由于正弦波電壓施加在非線性負載上，電流就變成了非正弦波，非正弦波電流在電網阻抗上產生壓降，會使電

5、壓波形也變?yōu)榉钦也?。如今在通訊、半導體、石化、化纖、鋼鐵中頻加熱爐和汽車制造等行業(yè)中廣泛使用的負載大部分為非線性負載，如變頻調速設備、整流器、不間斷電源、開關電源、電弧爐、焊接設備、電腦、電梯、變頻空調、節(jié)能燈和復印機等等。由于這些非線性負載所產生的大量諧波電流涌入電網中，導致電壓波形發(fā)生畸變現(xiàn)象。這種諧波污染對電網和用戶產生了嚴重的危害。危害的種類有：l 造成電纜、電動機和變壓器過熱，導致其使用壽命下降或損壞；l 損壞敏感的設備，導致生產或實驗中斷，造成重大損失；l 引發(fā)斷路器誤動作，區(qū)域性停電事故；l 造成電容器過載或因故障而損毀；l 導致中性線上出現(xiàn)大電流而引發(fā)系統(tǒng)故障；l 誘發(fā)電網諧

6、振；l 電網中存在的諧波將降低供電效率；l 如諧波污染等級過高，將得不到供電部門的入網批準；應用領域包括：電氣化鐵道及軌道交通行業(yè)、工礦企業(yè)、石油和天然氣行業(yè)、汽車行業(yè)、冶金鋼鐵行業(yè)、水處理行業(yè)、水泥行業(yè)、通信行業(yè)、礦山、造船業(yè)、紡織行業(yè)、市政、醫(yī)院、企業(yè)自動化生產線、辦公大樓及商業(yè)大廈、計算中心、住宅大廈、供配電系統(tǒng)等。1.3滿足的標準HK-APF型有源電力濾波器滿足以下標準或者與這些標準規(guī)定有關的條文。本產品出廠時，所示標準版本均為有效。 GB 156-2003 標準電壓 GB 191-2000 包裝儲運圖示標志 GB/T 1980-1996 標準頻率 GB/T 2423.10-1995

7、電工電子產品環(huán)境試驗第二部分：試驗方法 試驗Fc和導則：振動（正弦） GB/T 2681 電工成套裝置之中的導線顏色 GB/T 2682 電工成套裝置之中的指示燈和按鈕的顏色 GB/T 2900.1-1992 電工術語，基本術語 GB/T 2900.33-1993 電工術語，電力電子技術 GB/T 2900.34 電工術語，電氣傳動及其自動控制 GB/T 3797 電控設備 第二部分：裝有電子器件的電控設備 GB/T 3859.1-1993 半導體變流器 基本要求的規(guī)定 GB/T 3859.2-1993 半導體變流器 應用導則 GB/T 3859.3-1993 半導體變流器 變壓器和電抗器 G

8、B 4208-1993 外殼防護等級（IP代碼） GB/T 4588.1-1996 無金屬化孔單、雙面印制板分規(guī)范 GB/T 4588.2-1996 有金屬化孔單、雙面印制板分規(guī)范 GB/T 7678 半導體自換相變流器 GB 9969.1-1998 工業(yè)產品使用說明書 總則 GB/T 13422-92 半導體電力變流器電氣試驗方法 GB/T 14436-93 工業(yè)產品保證文件 總則 GB/T 15139-94 電工設備結構總技術條件1.4 產品型號 HK APF- /工作方式 3：三相三線、4: 三相四線制補償電流 A額定工作電壓 V有源電力濾波裝置公司產品代號HK-APF系列裝置的額定補償

9、電流可以分為： 50A，75A，100A，150A，200A，300A，其他補償電流可以與產品供應商協(xié)商，其中50A，75A為箱式結構，100A以上的為柜式結構例如：HK-APF-380V/200A/4表示HK-APF系列有源電力濾波器，額定電壓380V，額定諧波補償電流200A，三相四線制 1.5技術參數(shù) 主要技術指標額定容量50A100A150A200A300A額定電壓 AC380V15%/660V+15%電氣接線三相三線、三相四線額定工作頻率50Hz5%濾波范圍3-25次諧波(可以選擇性濾波，各次諧波補償可分別設定)濾波程度選定每次諧波可進行幅值補償設定自動限流輸出功能當負載側的諧波電流

10、大于裝置電流時，裝置將輸出電流限制在額定值過熱保護IGBT溫度超過65會自動啟動風扇失壓保護系統(tǒng)電壓低于UN85%，主斷路器會失壓保護，裝置停止工作負荷過流保護流經負荷的電流超過閥值，裝置停止工作補償過流保護設備具備軟件和硬件兩種保護，軟件保護點（電流峰值）可自行設定一般可設定為額定電流（RMS）的2倍，硬件保護點為額定電流（RMS）的2.3倍，當補償電流超過保護閾值時，設備停止，報相應故障系統(tǒng)電壓保護系統(tǒng)側電壓欠壓閥值或過壓閥值，裝置停止工作直流電壓保護設備具備軟件和硬件兩種保護，軟件保護點可自行設定一般可設定為正常電壓的1.1倍，硬件保護點為正常工作電壓的1.3倍，當直流電壓超過保護閾值時

11、，設備停止，報相應故障IGBT保護溫度超過120，裝置停止工作，報IGBT故障沖擊電流功率模塊內IGBT額定電流的2倍濾波能力95%濾波效果 符合GB/T14549-93標準要求補償模式1、 補諧波，諧波次數(shù)可選2、補諧波和無功，部分型號可選過載能力120%多臺運行方式并聯(lián)運行平均無故障時間10萬小時開關頻率6.4K20kHz響應時間5ms控制算法具有自適應能力的領域篩選矢量補償算法控制器數(shù)字式DSP顯示方式液晶觸摸人機界面通信功能采用Modbus遠程通訊協(xié)議，通信接口RS485/232控制連接光纖連接、電氣連接裝置功率損耗額定滿載運行時，損耗不超過3%額定功率防護等級IP30雷害等級中雷區(qū)污

12、穢等級裝置應在不低于規(guī)定污染等級3的環(huán)境中使用冷卻方式強迫風冷噪音 65dB（A聲級）安裝方式柜體為落地安裝，可與相鄰配電柜并列安裝（等高），電纜可從裝置底部進線，箱式可根據(jù)現(xiàn)場情況確定環(huán)境溫度-5C +40C，且24h內平均氣溫不高于+35。存儲溫度-20C 65C；相對濕度室內溫度在+20以下時15%90%，非凝露即可，在+40時不超過50%海拔高度安裝海拔小于1000米柜體尺寸800800*2200(mm)1000*1000*2200(mm)柜體重量320Kg320Kg320Kg570Kg680Kg680Kg 序號設備名稱型號規(guī)格單位數(shù)量備注1電力變壓器SCB10-630KVA-10/0

13、.69kV銅線帶外殼臺1成套2三相電力有源濾波柜 HK-APF-0.69-200A/4臺1成套3三相電力有源濾波柜 HK-APF-0.69-250A/4臺1成套4柜內主要元氣件清單5塑殼斷路器CM1-*M/3300/P常熟6主控制器ZK-II徽科7IGBTInfineon FF*R*ME4德國Infineon8風機EBM德國EBM9直流電容EACO UF/*V加拿大EACO10觸摸屏昆侖通泰昆侖通泰11霍爾傳感器LEM305瑞士12光纖收發(fā)塑料光纖徽科13驅動板定制徽科14進線電抗器LB北京15濾波專用電抗器LB北京16風機FY-Z-250浙江17溫度控制器WSK哈陸拉18成套柜體及銅排附件徽

14、科 二、運輸及儲存 2.1運輸 產品可用汽車、火車、飛機、輪船等交通工具運輸。產品在運輸過程中必須小心輕放。嚴禁雨淋、暴曬，不應有劇烈振動、撞擊和倒放。運輸溫度應在4070范圍內。 有源電力濾波器包裝后最大高度為2500mm，選擇運輸工具時，請同時考慮運輸過程中是否有高度限制等因素存在。 2.2儲存 產品不得暴曬及淋雨，應存放在空氣流通、周圍介質溫度在4070范圍內，空氣最大相對濕度不超過95（相當于空氣溫度205時）及無腐蝕性氣體的倉庫中。 三、安裝3.1機械安裝3.1.1環(huán)境要求 為了有源電力濾波器能長期穩(wěn)定和可靠地運行，對有源電力濾波器的安裝環(huán)境作如下要求： 最低環(huán)境溫度5，最高環(huán)境溫度

15、50，工作環(huán)境的溫度變化應不大于5/h。 如果環(huán)境溫度超過允許值，應考慮配備相應的空調或其它散熱設備。 安裝高度要小于海拔2000米 不要把有源電力濾波器安裝在有較大灰塵、腐蝕或爆炸性氣體、導電粉塵等空氣污染的環(huán)境里。 避免暴露在腐蝕性氣體(典型的如硫化物,氯化物)。 避免暴露在潮氣過重的環(huán)境中(例如相對濕度大于95%)，滴水,蒸汽和冷凝水。濕度過高將導致在有源電力濾波器金屬板表面凝結冷凝水。潮氣可導致設備的永久傷害(例如逆變電路)和對運行人員的可能傷害。 避免暴露在導電性灰塵如煤灰。一般來說，非導電性灰塵也要避免。 避免暴露在細小灰塵，油蒸汽，爆炸性混合物， 爆炸性氣體，含鹽的空氣。盡管整機

16、故障可能不會發(fā)生，但是暴露在這樣的介質中可能導致設備壽命縮短。 避免震蕩，沖擊和傾斜。所有我們的有源電力濾波器設計時已考慮承受卡車運輸時的沖擊, 安裝過程的一般顛簸和搖晃，但持續(xù)的機械沖擊可導致器件的早期失效。 避免強磁場，核輻射和來自通訊設備的大功率的射頻干擾。 3.1.2柜體外型尺寸及柜體安裝 柜體正面圖以及背面圖 柜體正面圖：HK-APF型有源電力濾波器面板上有三個指示燈，分別為運行、故障以及電源。三個按鈕為啟動、停止、以及復位。綠色的“啟動”按鈕發(fā)出開機指令，使裝置投入運行。紅色的“停止”按鈕對系統(tǒng)電源進行分閘。綠色的“復位”對系統(tǒng)內各參數(shù)進行復位。 柜體背面圖：1、3、5為電抗器散熱

17、風扇2、4、6為功能模塊散熱通道7為柜頂風機柜體內部正面圖：主斷路器QF1：接通或分斷電源的總開關，當系統(tǒng)過載或者發(fā)生短路故障時進行主保護。斷路器QF、QF4以及QF3：斷路器QF對隔離變壓器T1以及T進行保護及開關。斷路器QF4對控制回路以及柜頂風冷回路進行保護及控制。QF3對開關電源VC11以及VC12進行保護及控制。主控制器：對負荷以及系統(tǒng)內各參數(shù)進行采樣，分析及計算，并做出及時反映。對APF的補償電流進行輸出和控制。柜體內部背面圖：無源濾波回路: LRC開關次濾波回路安裝于有源電力濾波器輸出端，主要功能為吸收開關次諧波電流。電抗器: 電抗器為功能模塊與電力系統(tǒng)之間電力傳輸介面元件。功能

18、模塊：由IGBT、直流電容、散熱風機和散熱片等組成。主要功能是將電力系統(tǒng)提供的能量轉換成諧波補償電流，回饋至電力系統(tǒng)上，達到消除諧波的功能。 有源電力濾波器安裝時，考慮通風散熱及操作空間的需要，整套裝置背面距離墻面不得小于1000mm，裝置頂部與屋頂空間距離不得小于200mm，裝置正面離墻面距離不得小于1000mm。 安裝過程中，要防止有源電力濾波器受到撞擊和震動，所有柜體不得倒置，傾斜角度不得超過30。 安裝時要將柜體與底部緊密焊接，做到有效可靠著地 為防止柜體變形，在搬運過程中請注意以下幾點： 1現(xiàn)場搬運吊裝前請先估計有源電力濾波器整體重量，該數(shù)據(jù)可從有源電力濾波器裝箱清單中獲得。 2有源

19、電力濾波器開箱后的木板基座請不要破壞，可用其作為有源電力濾波器吊運的托架。 3在搬運過程中，有源電力濾波器不可傾斜，否則會引起有源電力濾波器柜體變形或損壞。3.2電氣安裝 3.2.1電氣原理圖 三相四線制電氣一次原理圖 三相三線制電氣一次原理圖3.2.2聯(lián)接配線 機柜內部主斷路器QF1為裝置動力線接入點，用合適導線聯(lián)接電網的A、B、C三相。機柜底部留有進線孔，動力線可以從柜體底部進線，專用接地線連接至接地銅排或接地端子CT輸出線，連接至電流信號端子（X1） 三相三線制配線示意圖 三相四線制配線示意圖 3.2.3接線位置及其規(guī)格EW-II系列有源電力濾波器作為諧波電流補償設備，其產生的電流頻率是

20、基波頻率的整數(shù)倍。電力電纜以及輸入隔離設備，其額定值應為EW-II額定電流的125，以避免由于這些高頻電流引起的集膚效應，而導致額外的發(fā)熱。斷器容及最小配線線徑建議： 機型斷路器容量三相動力線線徑接地線線徑CT接線線徑HK-APF-380/50/3(4) 75A 16mm6mm 1.25mmHK-APF-380/100/3(4) 150A 25mm10mm 1.25mmHK-APF-380/200/3(4) 300A 70mm35mm 1.25mmHK-APF-380/300/3(4)450A185mm70mm1.25mm 中心線一般為不小于三相動力線線徑的一半。注意：l 應嚴格按照A、B、C

21、正相序連接，不可接錯，否則將損壞裝置。l 在接入前注意檢查電網電壓應在額定電壓的15%范圍之內。l CT接線不得與動力線等靠近或平行走線，不能靠近強磁場設備和器件，防止信號受到干擾。l 安裝位置：應處于本裝置電網動力線接入點后方負載一側。l 在將電流傳感器接入供電系統(tǒng)前，如果供電系統(tǒng)帶電，應將電流傳感器二次側用導線短接，防止產生高壓危及人身安全和損壞設備。下圖為接線位置圖：四、運行及操作步驟 4.1開機步驟 1、檢查各線路是否異常，系統(tǒng)側相序是否與APF設備側相序一致。 2、依次合上外部電源總開關（如有該配置）、QF、QF4以及QF3。 3、觸摸屏自動下載配方，完成后，“已下發(fā)”指示燈顯示為紅

22、色 4、按下“啟動”按鈕，設備自動啟動（如有該配置） 4.2 關機步驟 1、直接按下柜體前面的紅色“停止”按鈕， 2、切到“運行狀態(tài)”界面，觀測各相直流電壓數(shù)值，等直流電容放電完畢即各相數(shù)值趨近于零后，依次斷開QF3、QF4、QF以及外部電源總開關。5、 操作控制顯示面板HK-APF系列有源電力濾波器面板上配置有一臺7寸的人機界面，主要實現(xiàn)設備運行參數(shù)的實時顯示，故障報警顯示，運行參數(shù)設置以及手動操作等功能。它主要由以下幾個界面構成。5.1運行狀態(tài)“運行狀態(tài)”界面如下圖1所示，它主要用于顯示設備當前的各項測量結果以及主要的開關量狀態(tài)。每項數(shù)據(jù)前一欄（黃綠紅）是實時數(shù)據(jù)，后一欄（紫色框）是峰值。

23、按下面板上的復位按鍵，峰值就會清零。圖1. “運行狀態(tài)”界面5.2故障列表“故障列表”界面如下圖2顯示，它主要顯示當前設備存在的報警信息。當設備出現(xiàn)故障報警后，設備面板上的故障報警燈亮起，操作人員可以通過點擊故障報警導航按鈕打開該界面，檢查報警對象。如需重新啟動，請按下面板上的復位按鈕，清楚報警故障，進行重啟。各故障的意義如下：序號液晶參數(shù)項故障狀態(tài)項含義1負荷過流負荷電流超過閥值，報故障。ABC三相分別檢測2補償過流APF在補償狀態(tài)時，補償輸出電流超過閥值時報故障。ABC三相分別檢測3系統(tǒng)過壓APF系統(tǒng)側檢測電壓，過壓報故障。ABC三相分別檢測4系統(tǒng)欠壓APF系統(tǒng)側檢測電壓，欠壓報故障。AB

24、C三相分別檢測5直流過壓設備直流側電容過壓。ABC三相分別檢測6直流欠壓設備直流側電容欠壓。ABC三相分別檢測7IGBT功率模塊IGBT發(fā)生過流，溫度等保護動作。ABC三相分別檢測8補償過流（硬件）APF在補償狀態(tài)時，流經逆變單元電流，硬件電路檢測過流時報故障。ABC三相分別檢測9直流過壓（硬件）逆變單元直流電容過壓，硬件電路檢測。ABC三相分別檢測10并網失敗APF進線相序不對，造成并不上網11同步丟失APF系統(tǒng)側缺相。A相電壓無信號12輔助電源故障開入、開出電源故障13通訊故障硬件故障或通訊線異常 圖2. “故障列表”界面5.3操作密碼輸入和修改密碼輸入界面如下圖3.1顯示。在進入“參數(shù)設

25、置”和“操作界面”兩種高級操作界面時，設備會提醒你輸入操作密碼，默認密碼是123，輸入密碼后按確定即可進入相應界面。修改密碼界面如下圖3.2顯示，可以供用戶自行修改密碼，最多可設置6位長度的密碼。 圖3.1 液晶顯示器管理員密碼輸入提示 圖3.2 密碼修改5.4參數(shù)設置參數(shù)設置主要包括三部分內容，一、基本參數(shù)設置，如下圖4.1，它主要用于設置設備主要的運行參數(shù)和保護參數(shù)。 圖4.1. “基本參數(shù)設置”界面二、采樣參數(shù)設置，點擊上圖中的“采樣參數(shù)設置”可以進入采樣參數(shù)設置界面（如下圖4.2），主要用于調整設備內各測量點的偏置和變比。按“返回基本參數(shù)設置”可以返回之前界面。 圖4.2. “采樣參數(shù)

26、”界面三、配方管理，點擊圖4.1中的“下載配方”可以將人機界面存儲的配置數(shù)據(jù)寫入控制器中（本設備將所有界面上配置的參數(shù)都存儲在人機界面中，設備上電后會自動下載配方）。點擊“編輯配方”會打開下圖4.3 “配方編輯窗口”用于修改人機界面內保存的配方值，修改后按保存鍵就能保存該配方。所有參數(shù)設置界面上的參數(shù)輸入位置都可以立即修改該參數(shù)，但掉電后，設備還是會下載原來保存在配方里面的配置參數(shù)，所以為掉電保存某一配置值，我們需要在配方編輯窗口內修改該參數(shù)。 圖4.3.液晶顯示器“配方編輯”界面5.5 操作界面“操作界面”如下圖 5.1所示，主要用于調試時手動操作設備，本界面內的開關操作請在本公司售后人員的指導下進行。 圖5.1. “操作界面” 點擊上圖中的“諧波補償設置”會打開如下“諧波補償設置”界面，可在該界面下對補償?shù)闹C波次數(shù)進行使能（按綠色按鈕）并對相位補償以及幅值補償進行設置。 圖5.2. 液晶顯示器“諧波補償設置”界面六、維護及常見問題6.1維護 在檢查濾波裝置前，應確認供電回路主斷路器已經斷開，而且直流側電容上的電壓基本為零，電源板輸出以及電容電壓為零，方可檢修。 每半年對散熱器、進氣口、排風道、風扇、過濾網除塵一次。6.2常見問題 1.HK-APF上電后相直流電