炭素廠配電系統(tǒng)諧波治理節(jié)能改造方案

設(shè)計編號：客戶名稱：項目名稱：設(shè)計方案\"年月"二○一○年九月目錄一、項目概述?????????????????????????????????????????????二、企業(yè)實施電能質(zhì)量管理的必要性?????????????????????????????、諧波對設(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???????????????????????????????????????、測試目的及儀表簡介???????????????????????????????????、數(shù)據(jù)測試及分析??????????????????????????????????????、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。、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，對用電設(shè)備的供電質(zhì)量的可靠性要求較高。在現(xiàn)場用電設(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)，對線路系統(tǒng)中的其他設(shè)備及系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生了不良影響和安全隱患，同時造成不必要的電力能源額外損耗。二、企業(yè)實施電效管理的必要性、諧波對設(shè)備及生產(chǎn)的影響()諧波對電機(jī)的影響諧波對電機(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，用戶的電動機(jī)負(fù)荷約占整個負(fù)荷的絕大部分。因此，諧波使電力用戶電動機(jī)總的附加損耗增加的影響最為顯著。由于電動機(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，電動機(jī)的絕緣壽命要減少一半。諧波電流所產(chǎn)生的諧波轉(zhuǎn)矩對電動機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩的影響不大，但諧波會產(chǎn)生顯著的脈沖轉(zhuǎn)矩，可能會出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸扭曲振動的問題。()諧波對變壓器的影響諧波電流使變壓器的銅耗增加，特別是諧波會在其繞組中形成環(huán)流，使繞組過熱；對全星形連接的變壓器，當(dāng)繞組中性點接地，而該側(cè)電網(wǎng)中分布電容較大或者裝有中性點接地的并聯(lián)電容器時，可能形成諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。()諧波對工廠自動控制系統(tǒng)的影響隨著自動控制的普及，工廠大量使用了如，等電子設(shè)備的自動控制系統(tǒng)，此類設(shè)備對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和其它電壓波形取得同步運行。電壓諧波畸變可導(dǎo)致電壓過零點漂移或改變一個相間電壓高于另一個相間電壓的位置點。這兩點對于不同類型的自動控制設(shè)備是至關(guān)重要的。控制系統(tǒng)對這兩點(電壓過零點與電壓位置點)的判斷錯誤可導(dǎo)致控制系統(tǒng)失控。諧波還嚴(yán)重干擾儀表信號的幅值，進(jìn)而造成生產(chǎn)或運行中斷或誤動作，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，在一定的參數(shù)配合條件下，會發(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)諧振點附近的諧振區(qū)內(nèi)時，會激勵電感、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、諧波電流增大將會引起繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)誤動，以至損壞設(shè)備，與此同時還可產(chǎn)生相當(dāng)大的諧波網(wǎng)損。對于電力電纜線路，由于電纜的對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)和自動裝置的工作和可靠性諧波對電力系統(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引起發(fā)電機(jī)負(fù)序電流保護(hù)誤動(若誤動引起跳閘，則后果嚴(yán)重)、變電站主變的復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)裝置負(fù)序電壓元件誤動，母線差動保護(hù)的負(fù)序電壓閉鎖元件誤動以及線路各種型號的距離保護(hù)、高頻保護(hù)、故障錄波器、自動準(zhǔn)同期裝置等發(fā)生誤動，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。()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)生動作失誤，影響電網(wǎng)運行的安全。()對用電設(shè)備的影響諧波會使如照明設(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，會在細(xì)胞膜靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生快速電波動或可逆翻轉(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直接影響人的腦磁場與心磁場。、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)計等問題已成為影響企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的又一重要因素，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，中國企業(yè)側(cè)的電能使用效率卻極低，我們每創(chuàng)造一個單位的收益，所用去的電耗，是發(fā)達(dá)國家的－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)品不具備國際和市場競爭力。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)電費成本，提升設(shè)備使用效率；選擇設(shè)備簡潔、種類盡量少是這次方案設(shè)計的一個基本目標(biāo)。本次設(shè)計方案的優(yōu)劣直接會影響相關(guān)設(shè)備的操作和維護(hù)，而系統(tǒng)的復(fù)雜程度也隨之會有變化，因此，設(shè)計的每一個細(xì)節(jié)都需考慮到將來實施、操作、管理、維護(hù)的每一個層面。兼容性：考慮到生產(chǎn)工藝的需要，電效控制柜設(shè)備獨立，不依賴于原有系統(tǒng)，出現(xiàn)問題能及時脫離原操作系統(tǒng)。維護(hù)性：操作簡單，設(shè)備安裝維護(hù)簡潔，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)的實際功率因數(shù)、降低線損、減少電機(jī)的損壞率、換修率、延長設(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)的競爭力。四、諧波治理技術(shù)方案第一部分：測試目的及儀表簡介：諧波測試目的：了解無功、諧波的基本情況并進(jìn)行電氣數(shù)據(jù)分析。測試儀器：（電能質(zhì)量分析儀）監(jiān)測及記錄電力質(zhì)量，當(dāng)問題出現(xiàn)時分析它產(chǎn)生的原因，電力質(zhì)量故障診斷功能最全面的儀器，測量功率因數(shù)，突升，突降，閃變，諧波分析到次，高頻瞬態(tài)測量，檢測及波形顯示。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)測試及分析.煅燒車間配電系統(tǒng)由臺容量變壓器供電，電壓等級為，各變壓器配電系統(tǒng)下負(fù)荷基本相同，三相運行電流、電壓基本平衡，系統(tǒng)有變頻器臺.各配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備有鍋爐引風(fēng)機(jī)ⅹ臺、大窯引風(fēng)機(jī)ⅹ臺、小窯引風(fēng)機(jī)ⅹ臺,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;().開一備一運行,閉合母線.()臺同時獨立運行,斷開母線.().開一備一運行,斷開母線.(這種運行方式較少出現(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試電氣數(shù)據(jù)圖表如下：（）、相現(xiàn)場測試數(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諧波電流相次瞬時諧波電流煅燒配(進(jìn)線)諧波參數(shù)容量電壓等級短路阻抗最大負(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)由臺變壓器供電，電壓等級為，各變壓器配電系統(tǒng)下負(fù)荷基本相同，三相運行電流、電壓基本平衡，安裝有臺這頻器,配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備有排煙風(fēng)機(jī)ⅹ臺（開臺備用臺）、多功能卷揚機(jī)ⅹ臺、羅茨風(fēng)機(jī)ⅹ臺。大行車臺（變頻器拖），小行車臺（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;().開一備一運行,閉合母線.()臺同時運行,斷開母線.().開一備一運行,斷開母線.(這種運行方式較少出現(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試電氣數(shù)據(jù)圖表（）、相現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)如下：相次瞬時諧波電流相瞬時基波電流新焙燒配(進(jìn)線)諧波參數(shù)容量電壓等級短路阻抗最大負(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)到國家標(biāo)準(zhǔn)..成型車間配電系統(tǒng)由臺變壓器供電，電壓等級為，，各變壓器配電系統(tǒng)下負(fù)荷基本相同，三相運行電流、電壓基本平衡，配電系統(tǒng)負(fù)載設(shè)備有風(fēng)機(jī)ⅹ臺、磨機(jī)ⅹ臺。除塵風(fēng)機(jī)ⅹ臺、破碎機(jī)ⅹ臺，振動篩ⅹ。除塵風(fēng)機(jī)ⅹ臺。大行車ⅹ臺，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。變壓器根據(jù)生產(chǎn)需要提供種供電方式;().開一備一運行,閉合母線.()臺同時運行,斷開母線.().開一備一運行,斷開母線.(這種運行方式較少出現(xiàn))年月日成型車間變壓器母線各測試電氣數(shù)據(jù)圖表如下：單相測試數(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)到國家標(biāo)準(zhǔn).．?dāng)?shù)據(jù)分析：從供電系統(tǒng)的測量結(jié)果來看，電機(jī)的變頻負(fù)載在正常運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，另一方面還會增加變壓器的負(fù)擔(dān)，勢必會給整個電網(wǎng)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備造成一定的危害。供電系統(tǒng)正常運行時奇次諧波電流已經(jīng)逼近國家管制的標(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，同時影響電網(wǎng)的供電安全。從測量諧波電流數(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，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)計依據(jù)根據(jù)從碳素廠現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)（見非標(biāo)產(chǎn)品現(xiàn)場諧波參數(shù)表）和現(xiàn)場調(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,從測量的數(shù)據(jù)計算需要增加兩臺有源電力濾波器，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)計方案設(shè)計選擇英國薩梅特()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，所供應(yīng)的產(chǎn)品具有無與倫比的性價比，性能卓越。有源電力濾波器的成功掛網(wǎng)運行預(yù)示著該裝置在解決了諧波危害的同時，將同時帶來大大降低電網(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)最新的瞬時無功功率理論，應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(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，可實現(xiàn)動態(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.所以選用臺容量為的三相三線有源濾波裝置（型號：），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,所以選用臺容量為的三相三線有源濾波裝置（型號：），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)到國家考核指標(biāo).諧波治理設(shè)計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,所以選用臺容量為的三相三線有源濾波裝置（型號：），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)采取哪種運行方式都能達(dá)到理想的諧波治理和無功補償效果。有源濾波器安裝示意圖如.設(shè)計說明因本系統(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)備安全和正常運行、提高系統(tǒng)運行效率和電力能源使用效率的角度出發(fā)，進(jìn)行本項諧波治理方案的制作。.設(shè)計原則目的：以改善電力品質(zhì)、綜合提升設(shè)備運行效率和電力能源使用效率為目的。兼容性：設(shè)備獨立，不依賴于原有系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時能及時脫離原操作系統(tǒng)；維護(hù)性：操作簡單，設(shè)備安裝維護(hù)簡潔。.改造后預(yù)計達(dá)到的效果和經(jīng)濟(jì)效益()有源濾波器具有：濾波、動態(tài)補償、抑制諧振、補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。().有源濾波器對配電系統(tǒng)自動實時跟隨、動態(tài)()補償;抑制電壓波動和閃變、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；滿足國家(國際)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，運行可靠，操作簡單(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行系數(shù)，保證對諧波敏感的保護(hù)裝置和器件不發(fā)生誤動作。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，符合國家對能源節(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標(biāo)限值（／－），電壓總畸變率不超過國標(biāo)限值，如下表所示：國家標(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)品清單序號設(shè)備名稱型號（規(guī)格）數(shù)量備注煅燒車間有源濾波器套英國薩梅特新焙燒有源濾波器套英國薩梅特成型車間有源濾波器套英國薩梅特電流傳感器個瑞士集團(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)場測試及炭素廠要求,將項目原計劃裝置的三臺容量有源濾波器改為四臺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補償無功功率.五、產(chǎn)品簡介.薩梅特()有源電力濾波器簡介：()有源電力濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波、補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)行電流檢測和電流注入的新型電力電子裝置。能對大小和頻率都變化的諧波及無功功率進(jìn)行補償。和傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有突出的優(yōu)點。

()對各次諧波和分?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)生波動時，不會影響補償效果。并能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補償，且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響；

()不會產(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；

()用一臺裝置就可以實現(xiàn)對各次諧波和基波無功功率的補償；

()不存在過載問題，即當(dāng)系統(tǒng)中諧波較大時，裝置仍可運行，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，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：實時檢測補償對象的電壓和電流，經(jīng)指令電流運算單元計算出補償電流指令信號，該信號經(jīng)補償電流發(fā)生電路放大產(chǎn)生補償電流，補償電流與負(fù)載電流中需用補償?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)需要補償負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流時，有源電力濾波器檢測出補償對象負(fù)載電流中的諧波分量后，將其反極性作為補償電流的指令信號*，再由補償電流發(fā)生電路產(chǎn)生補償電流，其中補償電流與負(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。通過傳感器檢測非線性負(fù)載的電流、、經(jīng)電流信號調(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。計算出需要補償?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測有源電力濾波器主電路的電流、、，經(jīng)電流信號調(diào)理后也送入電流跟蹤控制電路，電流跟蹤控制電路對主電路補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)動信號，驅(qū)動電路接受來自前級電流跟蹤控制電路的信號，并經(jīng)隔離放大后驅(qū)動主電路的開關(guān)管，以控制主電流的電路跟隨指令電流的變化，最終達(dá)到實時補償諧波與無功功率的目的。電壓傳感器檢測變流器直流側(cè)總電壓，經(jīng)電壓信號調(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、關(guān)斷和保護(hù)模塊按一定的時序控制裝置的啟動和關(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

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、單個變流器的形式。

()有源濾波器主電路設(shè)計需要解決的問題是：主電路容量的計算；開關(guān)器件的選擇及其參數(shù)的確定；對補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；按所選器件要求的驅(qū)動電路的設(shè)計以及整個裝置的各種保護(hù)電路設(shè)計。

()主電路容量的計算

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；

為補償電流有效值。

如果所設(shè)計裝置的容量為，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，實際輸出的電流對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，在一個開關(guān)周期內(nèi)可認(rèn)為電壓基本不變，則滯環(huán)控制時補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()，可分別計算出電流的上升時間和下降時間，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，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)連接點的相電壓峰伉()的倍，即

同理，當(dāng)／時，電流下降，即要求

也不會永遠(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)連接點的相電壓峰值()的倍。在此基礎(chǔ)上，直流側(cè)電壓值越大，補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

有源濾波器的補償特性豐要取決于輸出補償電流對于補償指令電流的跟蹤控制能力。而輸出電感值直接決定了補償電流的跟蹤速度，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)不能適時跟蹤指令電流信號，而且電感值的增大也會造成設(shè)備成本的增加；反之。如果太小，則補償后的紋波電流過大。()有源電力濾波器設(shè)計時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，對于相有

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

().電感的最小取值

如果電感取值太小，則會使補償電流的紋波過大，影響有源電力濾波器的補償效果。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)合實際情況對交流側(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，通過實時檢測非線性負(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。是用于動態(tài)抑制諧波、補償無功功率的新型電力電子裝置，能對大小和頻率都變化的諧波及無功功率進(jìn)行補償。和傳統(tǒng)的無源濾波器相比，有突出的優(yōu)點。

()對各次諧波和分?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)生波動時，不會影響補償效果。并能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補償，且補償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響；

()不會產(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；

()用一臺裝置就可以實現(xiàn)對各次諧波和基波無功功率的補償；

()不存在過載問題，即當(dāng)系統(tǒng)中諧波較大時，裝置仍可運行，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：無需現(xiàn)場檢測數(shù)據(jù)，即裝即用適合快速變動的負(fù)載情況，以及其他無源濾波無法治理的場合；在特殊情況下還可作為性能優(yōu)異的動態(tài)無功補償裝置（使功率因數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定值，而不是像常規(guī)的動態(tài)或靜態(tài)無功補償，只是將功率因數(shù)控制在一定范圍內(nèi)變動）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，具有價格競爭優(yōu)勢，性價比高性能及參數(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：≥動態(tài)響應(yīng)：≤防護(hù)等級：噪音：≤自動限流，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：只補償諧波、只補償無功、同時補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)動欠壓、直流母線過壓，可靠性極高執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)（國際標(biāo)準(zhǔn)）、和柜體規(guī)格：單柜寬度深度高度，(注明;也可根據(jù)現(xiàn)場需要訂制)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)場實測數(shù)據(jù)需要不需要維修麻煩模塊化熱拔插方便噪音項目達(dá)標(biāo)率動態(tài)響應(yīng)自動限流無有系統(tǒng)諧振容易產(chǎn)生不發(fā)生功率因數(shù)穩(wěn)定度波動大穩(wěn)定在設(shè)定值降低線損運行模式濾波無功可設(shè)置為只補償諧波、只補償無功或同時補償諧波和無功保護(hù)過流、雷擊過流（兩級）、雷擊、過壓（兩級）、驅(qū)動欠壓、輕載封閉、過熱（三級）、模塊故障報警、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，每個模塊完全獨立，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，所以維修相當(dāng)麻煩，費用也高得多。（）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)采用兩級保護(hù)，第一級峰值限流，模塊仍正常工作，第二級為過流，模塊自動關(guān)斷，并可自動恢復(fù)。直流過壓保護(hù)采用兩級保護(hù)，第一級過壓正常運行，并自動快速降低直流電壓，第二級過壓自動關(guān)斷，并可自動恢復(fù)。過熱采用了一級保護(hù)，第一級℃啟動散熱器風(fēng)機(jī)降溫，第二級℃啟動內(nèi)部風(fēng)道降溫，第三級在℃模塊自動關(guān)斷。模塊正常工作于額定電流及以下時，溫度不