功率有源滤波器

ANAPF在其它行业的应用

　　轨道交通

　　城市轨道交通存在大量荧光灯、UPS电源、变频器及软启动装置，均会产生大量谐波，使得电力系统正弦波畸变，电能质量降低。谐波进行综合治理，给交通安全、顺畅带来**。

　　类似行业案例：、山东日照机场、南海三沙市机场、吉林站西广场交通枢纽等。

　　医院

　　医院行业主要是核磁共振机、CT机等设备会产生大量谐波，大量医疗设备对供电电源的谐波质量要求非常高，如果不进行治理，很可能造成检测数据误差大，设备之间干扰不能正常工作，造成严重的医疗事故。谐波治理后，降低了用电隐患。

　　类似行业案例：陕西榆林人民医院、上海*二康复医院、滁州市*二人民医院、安徽六安*六人民医院等。

　　冶金

　　冶金行业*量使用了电弧炉、加热炉、轧机等，这些负载不仅容量大，而且大部分为感性负荷，在不使用无功补偿装置的情况下，功率因数较低，且产生大量畸变的谐波，严重危害电力系统的安全运行和电气设备安全经济地运行。

　　类似行业案例：江苏省镔鑫特钢材材料有限公司、宇东能源化工基地等。

　　体育馆、演播厅

　　体育馆、演播中心这类场所，主要就是大量舞台灯光、LED屏幕、高杆灯等设备产生谐波。使得电能质量变差，及时进行谐波治理可**设备本身的使用效果，给用电带来**。

　　类似行业案例：苏州澹台湖会议中心、广州文化宫、武汉市教育电视台演播厅、岳阳市奥体中心及游泳馆等。
有源电力滤波器技术特点

　　专为适应高可靠性，高利用率供电系统要求设计的模块组合式有源滤波装置：

　　标准模块化结构，灵活的扩容配置(同一柜内，只需增加控制模块和功率模块即可扩展至300A;支持多台装置并联运行，且不限于等容量扩容);

　　高可靠性：属于全数字有源滤波器，冗余设计，一个模块发生故障，只是容量降低，不会影响其它模块的正常工作;

　　工作模式：具有全滤波、全无功补偿、滤波+无功补偿等三种工作模式;

　　功率因数调节能力：具备容性无功吸收和容性无功补偿两种功能;

　　7寸全触摸液晶显示屏：便于观察所有的参数及波形。
APF在医疗制药行业的应用

　　医疗制药行业中谐波特点

　　精密仪器较多、供电质量要求很严

　　医院配电系统，主要负载为电子医疗精密设备、照明及变频通风设备、计算机及UPS等。其*部分为非线性负载，低压配电网上谐波严重

　　医疗制药行业典型谐波源

　　电子医疗精密设备：

　　大型医院内的大型电子医疗设备一般为开关电源供电，开关电源设备会产生3、5、7、9等(2n+1)次谐波;

　　计算机及UPS电源：

　　目前医院均为计算机网络管理，计算机的数量很多，此外服务器等数据存储系统必须配有UPS等备用电源。个人电脑的开关电源及UPS均为谐波源，会产生大量的3、5、7、9等(2n+1)次谐波。
电能质量产品总结

　　1. ANSVC系列无功功率补偿装置采用 电容器串联电抗器方案，可有效避免谐振现象，保证无功补偿性能;

　　2. ANAPF系列有源电力滤波器可根据负载分布差异和客户需达到的个性化治理效果选择合适治理方式，主要有集中治理、就地治理和局部治理;

　　3. ANSVG系列无功谐波混合补偿装置将ANSVC的经济性和ANAPF的性结合，适合多个应用场合;

　　4. ANHF系列谐波滤波器可与变频器、UPS、感应加热设备配套使用，串联在谐波治理支路，可从谐波源处滤除谐波，保证治理效果;

　　5. ANHPD300系列谐波保护器针对医院、工生产制造业等行业的精密仪器\生产设备、PLC工控系统等谐波敏感设备，滤除高次谐波，保证设备安全可靠运行;

　　6. ANCIR系列输入电抗器可减少变频器或整流设备产生的电流谐波失真，降低高次谐波;

　　7. 电能质量监测与治理系统借助于网络电力仪表(如APMD系列、ACR系列)和计算机网络通信技术，建立一个既可以监控电能状况又可以实现前端设备远程控制的后台监控软件。
产品特点

　　1、DSP+FPGA全数字控制方式，具有较快的响应时间，的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定;

　　2、一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～31次谐波进行全补偿或*特定次谐波进行补偿;

　　3、具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;

　　4、模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容;

　　5、采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护;

　　6、输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响;

　　7、多机并联，达到较高的电流输出等级;

　　8、 拥有自主**技术。

　　有源滤波装置在机场的应用
　　1、 引言
　　随着城市交通水平的提高，飞机作为一种便捷的交通方式给人们日常交通生活带来了多样化的选择，随之机场也在逐年扩建。但在机场的低压配电系统中，存在着大量的谐波源，如机场助航灯、直流电机、电炉、轧机、电焊机等，这些谐波源具有电流畸变大、谐波频谱范围广、无功需求变化快等特点。这类负载产生的谐波，危及配电系统的正常运行，甚至引发严重的电气事故。其中以机场助航灯光系统为例，助航灯光负载设备不断增加，机场灯光站大量使用可控硅调光设备，导致产生大量的谐波电流，对电能质量造成污染，同时附加电流和额外的热效应对各类电气设备和电缆线路安全也造成一定危害。因此，对机场助航灯光站电力谐波问题进行分析与治理较为重要。
　　2、 机场谐波的产生及危害
　　电力系统谐波产生的根本原因是一些具有非线性伏安特性的输配电和用电设备。当电流流经非线性负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成了非正弦波电流，从而产生谐波。谐波污染越来越多地威胁到电力系统安全、稳定、经济运行，给同一网络的线性负载和其它用户带来了较大影响。
　　助航灯光站中的主要设备是控制助航灯光开/关和调节灯光亮度的调光器，采用可控硅斩波来调节输出电压，以达到输出电流保持在规定值的目的，输入的正弦波形经过可控硅斩波后变成非线性波形。调光器在调相变控恒流过程中产生了大量的谐波，对整个助航灯光系统造成污染，导致供电效率较低。
　　助航灯光系统，在市电供电的运行时灯光系统运行平稳正常;但在柴油发电机供电时，系统出现明显的电流电压波动，当发电机供电时，由于柴油发电机无法提供全负荷运行所需的有功电能，因此调光器无法进行高光级下的电流控制和调节，严重情况下甚至可能会出现设备跳闸的现象，延误飞机的正常运行。
　　3、 谐波评估标准
　　为了限制谐波污染，**公用电网的安全运行，IEEE 和IEC 从不同角度出发推出了相应的谐波标准，我国早于1993 年7 月31 日颁布了GB/T14549-1993《电能质量——公用电网谐波》标准，并于1994 年3 月1 日实施。制定标准的基本原则是限制谐波源注入电网的谐波电流及其在电网中产生的谐波电压，防止其对电网中供电设备的干扰，保证电网的安全经济运行;把电网中的电压总谐波畸变率及各次谐波含有率控制在允许的范围内，保证供电质量，使接入电网中用户的各种用电器具免受谐波的危害，保持正常工作。
　　4、 谐波治理方案选择
　　根据对机场助航灯光系统谐波参数的分析和谐波治理标准，我们对机场谐波抑制方案进行了选择。
　　目前电力系统谐波治理主要存在两大主流方式：无源滤波技术和有源滤波技术。机场灯光站采用的大功率电力半导体调光设备，会产生大量高次谐波(主要是3 倍次谐波以外的所有奇次谐波)，而无源滤波器对每次谐波都要单独设计单谐振滤波器，设计参数要跟系统阻抗有关(计算系统阻抗很繁琐，并且系统逐年扩建，系统阻抗也会变化);无源滤波不能对谐波完全消除，反而存在着放大谐振的危险;电容的老化也会使原来设计谐振点偏移而达不到滤除目标谐波的目的;无源滤波系统适合负荷单一、稳定的场合。
　　与无源滤波器相比，有源滤波系统具有高度可控性和快速响应性(≤1ms)，能补偿各次谐波，可抑制闪变、补偿无功，有一机多能的特点;在性价比上较为合理;滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险;具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。其基本原理是从谐波源(被补偿对象)负载回路中检测出谐波电流，由补偿装置产生一个与该谐波电流大小相等而相位相反的补偿电流波形，用以抵消谐波源负载所产生的谐波电流，从而使电网侧电流只含有基波分量。
　　ANAPF有源滤波装置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。
　　5、ANAPF低压有源滤波器在医院建筑中的应用案例
　　某机场供电系统的基本状况如下：供电容量较大，供电电压以110/10/0.4KV 等级为主，机场设备较多且分散，用电量大，部分为设备，负荷有一定冲击性，供配电系统三相基本平衡，低压部分进行了集中无功补偿。
　　以1#助航灯光站为例进行谐波分析，1#助航灯光站包括2台500KVA变压器和一台150kVA柴油发电机备。主要用电设备为机场助航灯光设备。
　　5.1 ANAPF有源滤波装置的工作原理
　　ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。
　　5.2 ANAPF有源滤波装置投入前后对比
　　(1)有源滤波器投入前功率、电流波形畸变严重，谐波治理后波形趋于正弦波，谐波治理的工作达到了预期的目标和效果;
　　(2)有源滤波器投入后功率因数波形畸变情况明显改善，谐波治理前分别为-0.805，-1.000，-1.000，治理后分别为0.925,0.394,0.347。
　　从附图的对比中可以看出：同种负载条件下，投入使用ANAPF有源滤波器后，电能质量改善的同时，又节省了电能;功率因数的大幅度提高，提升了变压器、发电机的供电容量，从而解决了系统发电机带全负荷运行时控制设备失调的问题。
　　5.3安装要求
　　ANAPF一般为标准柜式结构，安装时应避免倒置或平放，外形尺寸由所选谐波补偿电流值决定，平面布置形式一般由谐波电流补偿点位置决定。1)离墙安装：正常情况下建议与低压开关柜并列离墙布置，正面操作，双面维护，背面维护通道不小于800mm。
　　2)靠墙安装：ANAPF也可靠墙布置，正面操作，正面维护。
　　3)电气设计人员在考虑系统接线及平面布置时应注意将ANAPF的补偿接入点尽量靠近补偿对象，并处于采样CT的上游，或在末端预留空间供设计安装，CT采样处下游不能包含容性负荷。
　　4)ANAPF所有正常情况下不带电的金属外壳均应根据设计要求的接地制式(TN-S、TN-C-S、TT等)严格做好相应的保护接零或保护接地。
　　6、 结论
　　本文通过介绍机场助航灯光系统谐波源的产生及危害，对比有源滤波装置和无源滤波装置的方案，采用ANAPF有源滤波装置对机场供电系统的电能治理，达到了相应的谐波标准，系统内电能质量得到很大地提高，减少了变压器和线路的损耗，提升了变压器、发电机的供电容量，从而解决了系统发电机带全负荷运行时控制设备失调的问题。大大提高了机场运行的安全性和经济性。
　　【参考文献】
　　[1] 上海安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版
　　[2] 民用机场助航灯光供电系统的电力谐波分析. 冯兴学