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一、有源电力滤波器APF介绍(MAPF)

传统的无源滤波器虽然结果简单,设备投资少,但是它自身存在一些难以克服的缺点:补偿特性易受电网阻抗和运行状态的影响;易和系统发生并联谐波,导致谐波放大;只能补偿固定频率的谐波。

有源电力滤波器(APF)是近年来针对无源滤波技术的上述缺点而提出的一种谐波治理新技术,通过实时监测负载的谐波与无功分量,采用PWM变换技术,将与谐波和无功分量大小相符、方向相反的电流注入到配电系统中,实现消除谐波、动态补偿无功的功能。

 

二、APF原理

有源滤波技术原理

APF 有源滤波装置采用世界领先的主动控制动态谐波注入(OCDI)技术,通过检测负载回路中电流波形获取负载电流谐波信号,采用先进数字信号技术分析处理谐波信号并经由智能IGBT模块控制技术,将反相谐波电流注入负载配电系统中实现对2~51次谐波的完全消除。

有源滤波器工作原理,如图所示,图中表示了系统电流、负载谐波源畸变波形和有源滤波器产生的反向谐波电流波形。

 

 

 

三、APF在低压系统中的应用

我国低压配电一般采用三相五线系统,有三根相线、一根中线以及以及一根地线。在实际系统中,既有三相负载也有单相负载,不同的场合负载类型、数量、比例也不尽相同。在一般民用领域,三相负载较少,主要为单相负载。在配电施工时,根据负载状况合理分配三相供电,以减小中线电流。随着电子技术的不断发展,各类电子设备、节能灯、荧光灯、变频电器越来越多的应用于民用建筑中。而这些设备、灯具在不断满足人们生活的同时,也在向电网中注入大量的谐波电流。在负载较为集中的场合,其谐波含量甚至较工业企业更为严重。

谐波的危害有很多,在民用配电中最显著地问题是中线电流过大。在民用建筑中,单相负载是主要负载,对于理想线性三相系统而言,如果三相负载是平衡的,中线电流为零。在实际中,如果没有谐波电流,三相负载分配得当,中线电流是很小的。然而,大量非线性负载产生的三次谐波在中线上是相叠加的,其不可能通过调整三相负载平衡而减小或消除。通过对某些场合谐波测试可以看到,中线上的电流可能超过相线。根据波形测量可以看到,中线上的电流几乎全部为三次谐波电流。在三相四线配电系统上的相线上的谐波电流也主要为三次谐波。由三次谐波导致的中线电流过大会使中线发热,严重的话回引起中线被烧着引起火灾。同时,谐波电流作用在中线阻抗上产生中线电压,中线也可能使人触电,引起危险。过大的谐波电流也可能导致保护设备误动作,引起未知原因的跳闸断电现象。谐波也会增加线路和压器的损耗,浪费电能。

 

四、APF适用范围

APF有源滤波装置可广泛应用于存在电压电流谐波及功率因数过低的工业、商业和机关团体的配电网中,如:电力系统、石油、化工、烟草、液晶、制药、造船、汽车制造、电信、水泥、矿山、地铁、电气化铁路、造纸、精密机械加工、纺织、印刷、半导体制造、精密电子、机场、港口、医疗等供电与配电系统。

APF有源电力滤波器是采用先进的电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术支撑的新型电力谐波治理专用设备。该装置采用矢量筛选技术,可对2~50次谐波之间进行有选择的补偿或者全部的谐波补偿。该装置集动态滤波、动态无功补偿于一体,性能优异,具有响应速度快、滤波精度搞、不受系统参数影响的优点,是理想的谐波治理产品。

APF还可专门用于无功补偿,实现动态快速补偿无功功率波动的性能。

 

五、谐波的主要危害

l         使公用电网用电设备产生附加谐波损耗,降低系统发电、输电、配电及用电设备的效率。

l         影响用电设备的正常工作,造成变压器、电动机等的机械运动,使得噪声和温升显著增加。

l         引起设备和线路的额外发热,加速绝缘老化,降低设备使用寿命。

l         导致继电保护和自动装置的误动或拒动,导致区域性的停电事故。

l         引起供电电网中局部的并联谐波和串联谐波,造成谐波放大,加剧谐波影响。

l         使电气测量仪表产生误差,影响部分传感器工作。

l         导致三相四线制系统的中性线上出现大电流而引发系统事故。

l         干扰临近的电力、电子设备和通讯系统,影响设备的正常运行。

 

 

六、型号说明:

 

 

八、产品特性与经济效益

产品特性

(1) 补偿动态的无功功率;

(2) 滤波系统的滤波效果受电力系统阻抗的影响小;

(3) 滤波系统的滤波性能好:

(4) 电力系统阻抗和滤波器之间不会产生串联或并联谐振:

(5) 同一交流系统中其它滤波负载产生的谐波电流不会流入有源滤波器;

(6) 系统中有源滤波器的容量比无源滤波器的要小的多,初始投资和运行费用都比较低。

 

APF系列有源电力滤波器产品优势:

l         减小变压器的附加损耗,降低噪声,提升变压器的带载能力。

l         减小流过配电线路的电流有效值,提高功率因数,消除流过配电线路的谐波。从而大大减小线路损耗,降低配电线缆的温升,提高线路带载能力。

l         减少控制设备和继电保护装置误动作,提高供电的安全和可靠性。

l         按照业界的经验,有源滤波器滤除配电系统的谐波后,还可以节省5%15%电费,具体能节省多少,与配电系统的配置有关。

l         另外,APF接入后,还能提升变压器和配电线缆的带载能力,相当于对系统进行了一次扩容,减少了系统在扩容方面的投入。

l         减少由于谐波电流造成的设备(补偿电容、熔断器、照明等)的损坏几率,有效降低维护费用。

l         可同时滤除250次的谐波电流

l         IGBT高速开关(20kHz),可迅速滤除谐波

l         输出电流响应时间小于1ms

l         自动限流于额定电流

l         可以同时滤波和补偿基波无功

l         设计选型简单,只需测量负载谐波电流大小

l         可以多机(不大于10台)并联运行,便于扩展容量

l         汉字液晶显示界面,操作简单

l         可实现远程监控

 

三相四线办公设备使用MSAPF4L前后效果比较

电网电流

使用MSAPF

使用MSAPF

波形

谐波含量(THD

75

3.9%

3次谐波

65%

3.4%

5次谐波

23%

2.9%

7次谐波

17%

1.8%

9次谐波

25%

1.3%

11次谐波

6%

2.7%

13次谐波

5%

1.0%

 

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