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有源濾波器在建筑樓宇配電中的應(yīng)用

瀏覽次數(shù):1655更新日期:2013-09-23

 

1、引言

     近年來(lái),各種現(xiàn)代化樓宇建筑迅速發(fā)展為樓宇自動(dòng)化,逐漸成為城市及國(guó)家發(fā)展的一個(gè)重要參照。高層建筑樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)(設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)、通信自動(dòng)系統(tǒng))中的大量自動(dòng)化設(shè)備都需要高質(zhì)量的電源,但這些設(shè)備中的相當(dāng)一部分具有非線性負(fù)載特性,又是引發(fā)低壓供電系統(tǒng)諧波畸變的擾動(dòng)源。這些諧波源對(duì)供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重污染,使電能質(zhì)量下降,不僅給樓宇中的電器設(shè)備、電子設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的危害和不良影響甚至威脅整個(gè)樓宇智能化系統(tǒng)。

     因此,分析引發(fā)辦公樓宇供電中諧波畸變的各類(lèi)諧波源以及提出針對(duì)諧波畸變危害的治理措施,對(duì)高層辦公建筑中樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。

2、諧波來(lái)源

    樓宇配電系統(tǒng)中諧波主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面,一是負(fù)載本身具有大量的諧波源,這些諧波源會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流,通過(guò)線路阻抗,導(dǎo)致系統(tǒng)電壓中出現(xiàn)諧波電壓。二是公用電網(wǎng)本身還具有一定量的諧波電壓,這部分諧波可以由網(wǎng)側(cè)傳輸至配電系統(tǒng)。

樓宇配電系統(tǒng)中的負(fù)載有以下特征:

   (1)單相負(fù)載多。樓宇配電系統(tǒng)中,單相負(fù)載占到一半以上,可能會(huì)引起零序諧波,造成三相不平衡一級(jí)三相相差不對(duì)稱(chēng)等問(wèn)題。

   (2)非線性負(fù)載比例高。樓宇配電系統(tǒng)中的個(gè)人電腦、復(fù)印機(jī)、通訊設(shè)備、照明設(shè)備以及部分樓宇配電系統(tǒng)中的UPS、一次電源等負(fù)載都是主要諧波源。

   (3)諧波源諧波畸變率大。據(jù)測(cè)試,樓宇配電系統(tǒng)中的諧波源都具有較大的諧波畸變率,如個(gè)人電腦諧波電流畸變率為,UPS畸變率約為20%-30%,一次電源諧波電流畸變率通常為40%-50%。

   (4)樓宇配電中的大多數(shù)智能化及自動(dòng)化設(shè)備對(duì)供電電能質(zhì)量要求較高,對(duì)諧波較為敏感。

3、諧波危害

    樓宇配電系統(tǒng)中存在的諧波電壓和諧波電流,對(duì)配電系統(tǒng)造成大的污染,不僅惡化了電網(wǎng)電能質(zhì)量,并對(duì)各種用電設(shè)備也造成了一定的危害:

    (1)使電力元件附加損耗加大,易引發(fā)火災(zāi)。

諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗,降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過(guò)中線會(huì)使線路過(guò)熱,甚至引起火災(zāi)。

    (2)影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。

諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作,使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等,使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱,使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短,以致?lián)p壞。

    (3)引起電網(wǎng)諧振。

這種諧振可能使諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍,會(huì)對(duì)系統(tǒng),特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅,經(jīng)常使電容器和電抗器燒毀。

    (4)使繼電保護(hù)誤動(dòng)作,電氣測(cè)量誤差過(guò)大。

諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù),特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動(dòng)裝置誤動(dòng)作,造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失;諧波還會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確,產(chǎn)生計(jì)量誤差,給用電管理部門(mén)或電力用戶帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

    (5)使工控系統(tǒng)崩潰。

臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對(duì)通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾,輕則產(chǎn)生噪聲,降低通信質(zhì)量,計(jì)算機(jī)無(wú)法正常工作;重則導(dǎo)致信息丟失,使工控系統(tǒng)崩潰。

4、樓宇配電諧波解決方案

    目前的諧波治理設(shè)備主要有無(wú)源濾波器以及有源濾波器。傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用,但是隨著各配電中心對(duì)電能質(zhì)量要求的不斷提高,無(wú)源濾波器的局限性也日漸凸顯。相較于傳統(tǒng)的無(wú)源濾波器,有源濾波器由于其的諧波補(bǔ)償性能而被廣泛應(yīng)用。

4.1 ANAPF有源濾波器工作原理

    ANAPF系列有源電力濾波裝置,以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載的諧波和無(wú)功分量,采用PWM變流技術(shù),從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無(wú)功分量對(duì)應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償。

原理如下圖:

 

4.2 ANAPF有源濾波器主要技術(shù)特點(diǎn)

     ANAPF系列有源電力濾波裝置采用DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,具有快的響應(yīng)時(shí)間;的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴?,精度更高、運(yùn)行更穩(wěn)定;一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無(wú)功;模塊化設(shè)計(jì),便于生產(chǎn)調(diào)試;便利的并聯(lián)設(shè)計(jì),方便擴(kuò)容;具有完善的橋臂過(guò)流、保護(hù)功能;使用方便,易于操作和維護(hù)。

4.3 ANAPF有源濾波器應(yīng)用案例說(shuō)明 

    下面以配電室配電變壓器母線處ANAPF有源濾波器投入運(yùn)行前、后配電系統(tǒng)電能質(zhì)量測(cè)試情況的對(duì)比分析為例來(lái)具體描述。

    經(jīng)測(cè)試,有源濾波器投入前該系統(tǒng)中總諧波電流約7左右,主要諧波含量為3次、5次、7次,其中3次諧波電流為60A左右,5次諧波電流為40A,投入安科瑞ANAPF100-400/B有源濾波器后,具有的濾波效果,如下為對(duì)比圖:

4.4 ANAPF有源濾波器報(bào)價(jià)及主要元件清單

 

型號(hào):ANAPF100-400/B

參考價(jià)格:12萬(wàn)元/臺(tái)

主要產(chǎn)品明細(xì):

序號(hào)

名    稱(chēng)

型    號(hào)

數(shù)量

1

APF電氣柜

800X600X2200

1

2

變流器

APFCOV-CVT100

1

3

控制器

APFMC-C100

1

4

電抗器

APF-RE.(S)DG-100

1

5

有源電流互感器

LT208-S7

3

6

濾波器

DL-1TH1

2

7

斷路器

CVS160FTM160D4P3D

1

8

接觸器

LC1D150M7C

1

9

微型斷路器

NDM1-63C32

1

10

中間繼電器

MY4NAC

2

11

R型變壓器

R320-0.38/0.22

1

12

諧波檢測(cè)儀

ACR350EGH

1

13

電線

16mm2

若干

14

電線

4mm2

若干

5、結(jié)語(yǔ)

本文分析了諧波對(duì)樓宇建筑的危害,介紹ANAPF低壓有源濾波器的原理以及功能。通過(guò)某樓宇低壓配電系統(tǒng)中有源濾波器的應(yīng)用案例可以看出系統(tǒng)的諧波得以地濾除,了諧波引起的各種附加損耗,降低了變壓器的噪聲,減小了諧波對(duì)用電設(shè)備的不良影響。了電能質(zhì)量,總體提升了設(shè)備的運(yùn)行效率和電力能源的使用效率。除此以外,還減小了中線電流,降低了中線溫度,了由中線電流過(guò)大引起火災(zāi)甚至人生安全的隱患。由此可見(jiàn),有源濾波器是樓宇配電中心諧波治理的解決方案。

 

【參考文獻(xiàn)】

上海安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊(cè).2013.01.版