一、諧波危害及治理的意義
隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展，電力系統(tǒng)中非線(xiàn)性負(fù)載日益增多，如整流器、變頻器、UPS、家用電器及計(jì)算機(jī)等。這些非線(xiàn)性負(fù)載會(huì)產(chǎn)生諧波電流并注入到電網(wǎng)中，使電網(wǎng)中的電壓波形產(chǎn)生畸變，從而造成電網(wǎng)的諧波"污染"。另外，沖擊性、波動(dòng)性負(fù)載，如電弧爐、焊接設(shè)備等在運(yùn)行中不僅會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，而且會(huì)使電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡日趨嚴(yán)重，危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。
1、諧波的危害
概括起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面:
對(duì)供電設(shè)備的危害
●電力變壓器和發(fā)電機(jī)損耗增大，產(chǎn)生過(guò)熱，降低輸出功率;
●電纜過(guò)熱，絕緣老化;
●保護(hù)裝置產(chǎn)生誤動(dòng)、拒動(dòng)，直接危及電網(wǎng)的安全運(yùn)行;
●電抗器、電力電容器過(guò)流發(fā)熱,甚至燒毀;
對(duì)用電設(shè)備的危害
●伺服電機(jī)產(chǎn)生脈動(dòng)，交流電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，噪音增大，甚至燒毀;
●晶閘管觸發(fā)裝置發(fā)生觸發(fā)錯(cuò)誤，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障;
●電網(wǎng)中廣泛使用的各種儀表，如電壓表、電流表、功率表和電度表等產(chǎn)生誤差;
●對(duì)通訊系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，破壞信號(hào)的正常傳遞，甚至損壞通信設(shè)備;
●照明設(shè)備和顯示器產(chǎn)生閃爍;
對(duì)電網(wǎng)的危害
●諧波電流在電網(wǎng)中流動(dòng)，增加電網(wǎng)損耗，影響電網(wǎng)及各種電氣設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;
●大大增加了電網(wǎng)中發(fā)生諧振的可能，而導(dǎo)致過(guò)電壓或過(guò)電流，引發(fā)嚴(yán)重的事故;與此同時(shí)，生產(chǎn)、生活過(guò)程的自動(dòng)化和智能化以及各種復(fù)雜的精密設(shè)備，對(duì)電能質(zhì)量也提出了更高的要求，因此諧波治理已成為電力系統(tǒng)亟待解決的問(wèn)題。
2、諧波治理的意義
●減少諧波造成的損耗，節(jié)能增產(chǎn)，保護(hù)環(huán)境，減少諧波污染公共電網(wǎng);改善供電系統(tǒng)電網(wǎng)效率和電力品質(zhì);
●減少供電系統(tǒng)變壓器、斷路器的擴(kuò)容投資，相對(duì)增加變壓器供電容量;
●諧波指標(biāo)滿(mǎn)足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，其他電能質(zhì)量指標(biāo)有效改善;
●保護(hù)用電設(shè)備，減少設(shè)備維修及更換，延長(zhǎng)用電設(shè)備的壽命;保證通訊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等的正常運(yùn)行。
3、諧波分布的主要行業(yè)和設(shè)備
二、產(chǎn)品概述
科暢電氣研發(fā)的KC APF 系列有源電力濾波器集動(dòng)態(tài)濾波及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償于一體，可以靈活設(shè)置，性能優(yōu)越，具有響應(yīng)速度快、濾波效率高、安裝和操作容易、維護(hù)簡(jiǎn)單，并且濾波性能不受系統(tǒng)參數(shù)影響，是理想的濾波補(bǔ)償產(chǎn)品之一。KC APF 采用高性能控制芯片和全控型電力電子器件，運(yùn)用先進(jìn)的控制理論和全數(shù)字控制方法，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)中負(fù)載電流，快速分離出諧波電流分量，并根據(jù)諧波電流的大小產(chǎn)生控制指令，實(shí)時(shí)將大小相等、方向相反的補(bǔ)償電流注入到電網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)濾除諧波。同時(shí)還可以提供超前或滯后的無(wú)功電流，用于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)和實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償。
1、技術(shù)原理
如上圖所示，斷路器合閘后，KC APF首先通過(guò)預(yù)充電電阻對(duì)DC母線(xiàn)的電容器充電，這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)10秒鐘，防止上電后對(duì)DC母線(xiàn)電容器的瞬間沖擊。當(dāng)母線(xiàn)電壓Vdc到達(dá)額定值后，預(yù)充電接觸器閉合。當(dāng)KC APF失電時(shí)，接觸器才會(huì)打開(kāi)。
控制板通過(guò)CTi采集負(fù)載電流信號(hào)，諧波分離模塊將其中的基波成分移去后，所得到的諧波成分送到調(diào)節(jié)和監(jiān)控模塊。該模塊有兩個(gè)功能，一是可以產(chǎn)生調(diào)節(jié)諧波電流給控制信號(hào)模塊;二是對(duì)系統(tǒng)所有功能進(jìn)行監(jiān)測(cè)?？刂菩盘?hào)模塊產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)觸發(fā)IGBT變換器，向系統(tǒng)反送補(bǔ)償諧波電流。
2、效果解析
六脈波整流設(shè)備是工業(yè)系統(tǒng)中應(yīng)用普遍的非線(xiàn)性負(fù)載，其諧波主要為5、7、9、11、13次諧波。
下圖為KCAPF系列有源電力濾波器在六脈波整流設(shè)備應(yīng)用實(shí)例，圖3中黃色為補(bǔ)償前錄波電流，紫色為補(bǔ)償電流，藍(lán)色為補(bǔ)償后錄波電流，通過(guò)KCAPF投入前后諧波含量對(duì)比可以看出，KC APF有源電力濾波器有強(qiáng)大的諧波抑制能力。
3、執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
●GB/T 3859.1-1993半導(dǎo)體變流器基本要求的規(guī)定
●GB/T 13422-1992半導(dǎo)體電力變流器電氣試驗(yàn)方法
●IEEE519-1992 電源系統(tǒng)的諧波控制的推薦實(shí)施規(guī)范和要求
●GB/T14549-93 電能質(zhì)量-公用電網(wǎng)諧波
●GB/5 18481-2001《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》
●IEC61000-4-30 《測(cè)試和測(cè)量技術(shù)電能質(zhì)量測(cè)量方法》
●JG/T417-2013 《建筑電氣用并聯(lián)有源電力濾波裝置》
●YD/T 2323-2011《通信用低壓并聯(lián)有源電力濾波器》
●JB/T 11067-2011 《低壓有源電力濾波裝置》
●DL/T 1216-2013 《配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償裝置技術(shù)規(guī)范》
●GB/T 3797-2005《電氣控制設(shè)備》
三、 性能特點(diǎn)
選擇高速信號(hào)處理器，采用雙閉環(huán)控制技術(shù)，0.1ms 動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，確保諧波檢測(cè)準(zhǔn)確、濾除率高，同時(shí)濾波范圍廣，可同時(shí)濾除2次到50次的諧波電流;設(shè)備自身具有完善的保護(hù)體制和智能控制方法，可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)各部分的運(yùn)行狀況，并根據(jù)溫度自動(dòng)限流，保證裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行;同時(shí)避免與用戶(hù)系統(tǒng)發(fā)生諧振，最大限度保障用戶(hù)設(shè)備安全運(yùn)行。
1、兼顧補(bǔ)償
在濾波同時(shí)，兼容大范圍的無(wú)功功率補(bǔ)償(感性和容性)，采用諧波和無(wú)功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)化策略，使用戶(hù)電能質(zhì)量的治理達(dá)到更優(yōu);可以與傳統(tǒng)的無(wú)源濾波補(bǔ)償裝置組合使用，獨(dú)特的控制算法確保二者之間完美的結(jié)合。
2、使用簡(jiǎn)潔方便
顯示操作界面采用新型觸摸屏，操作簡(jiǎn)單方便;顯示界面可以實(shí)時(shí)顯示電壓、電流、諧波等各參數(shù);菜單設(shè)置靈活，可以選擇消諧模式、無(wú)功補(bǔ)償模式或諧波無(wú)功同時(shí)補(bǔ)償模式，通過(guò)軟件設(shè)定電流互感器變比及極性，根據(jù)需要設(shè)置目標(biāo)功率因數(shù)以及輸出電流大小，并可以實(shí)時(shí)故障記錄和事件記錄。
無(wú)需進(jìn)行復(fù)雜的電網(wǎng)分析，設(shè)計(jì)選型簡(jiǎn)單，安裝和操作容易，進(jìn)線(xiàn)方式靈活，可選擇頂部進(jìn)線(xiàn)方式或底部進(jìn)線(xiàn)方式，若選配特制的變壓器，可以應(yīng)用電壓等級(jí)更高的場(chǎng)合。
3、運(yùn)行安全可靠
考慮嚴(yán)酷工業(yè)環(huán)境需求，器件均經(jīng)嚴(yán)格篩選，核心部件都采購(gòu)自國(guó)際知名廠(chǎng)家，四級(jí)電磁兼容設(shè)計(jì)，完善冗余保護(hù)措施，確保裝置能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。
四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)
● 25~600A全系列產(chǎn)品
●模塊、機(jī)柜兩種結(jié)構(gòu)模式
●諧波、無(wú)功及不平衡負(fù)載三種補(bǔ)償模式·大于97%工作效率，損耗小
●全數(shù)字控制方式
●同時(shí)濾除2~50次諧波，也可選擇特定次數(shù)諧波濾除·響應(yīng)時(shí)間<100 us，全響應(yīng)時(shí)間<10ms (1/2周波)
●快速FFT及瞬時(shí)無(wú)功等五種算法模式
●7英寸全功能觸摸屏監(jiān)控系統(tǒng)
●可以實(shí)現(xiàn)相同及不同型號(hào)間有源濾波器無(wú)限并聯(lián)
五、型號(hào)參數(shù)
1、型號(hào)說(shuō)明
2、模塊型號(hào)參數(shù)
3、模塊式柜機(jī)外形
多種規(guī)格模塊可以任意組合成不同容量的柜機(jī)，下表為不同規(guī)格模塊參數(shù)，包括模塊的尺寸等，便于用戶(hù)根據(jù)不同模塊尺寸設(shè)計(jì)外部柜體尺寸。
最小柜體尺寸mm(高*寬*深)∶
300安—600安:2200×600×800
200安—250安: 2200*600*800
50安—175安: 2200*600*800
六、解決方案
科暢電氣根據(jù)用戶(hù)不同的需求，為用戶(hù)量身定制電能質(zhì)量一體化解決方案?？茣畴姎庥袑?zhuān)業(yè)的技術(shù)人員從供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開(kāi)始積極與客戶(hù)溝通，為客戶(hù)提供電能質(zhì)量評(píng)估、諧波治理及使用有源電力濾波技術(shù)的解決方案，并提供電能質(zhì)量檢測(cè)、有源電力濾波器安裝、操作培訓(xùn)及售后支持全系列服務(wù)。
1、電能質(zhì)量一體化解決方案
●了解客戶(hù)供配電設(shè)計(jì)、設(shè)備運(yùn)行情況及達(dá)到的諧波治理效果
●確立客戶(hù)供配電中主要的諧波源，根據(jù)負(fù)載參數(shù)計(jì)算諧波含量大小或現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際采集電能質(zhì)量數(shù)據(jù)
●根據(jù)諧波分布、數(shù)據(jù)分析和治理需求提出多種電能質(zhì)量綜合治理方案
●協(xié)助客戶(hù)選擇合適的方案
●設(shè)備安裝及客戶(hù)操作培訓(xùn)
●使用效果現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，設(shè)備驗(yàn)收
2、新項(xiàng)目配電設(shè)計(jì)
科暢電氣電氣工程師主動(dòng)與供配電設(shè)計(jì)工程師溝通交流，了解供配電設(shè)計(jì)規(guī)劃，為用戶(hù)提供電能質(zhì)量解決方案。
3、技術(shù)改造項(xiàng)目
對(duì)實(shí)際已運(yùn)行供配電工程實(shí)施電能質(zhì)量升級(jí)改造，科暢電氣以專(zhuān)業(yè)的技術(shù)和先進(jìn)的測(cè)試分析儀器為用戶(hù)提供電能質(zhì)量測(cè)試數(shù)據(jù)、定制化解決方案、設(shè)備安裝及售后一體化服務(wù)。
