引言：近年來(lái)，許多廠(chǎng)礦企業(yè)大量使用可控硅整流和換流設(shè)備、電弧爐、中頻爐等諧波干擾源負(fù)荷設(shè)備，這些設(shè)備在吸收大量無(wú)功功率、降低用戶(hù)的功率因數(shù)的同時(shí)，也使諧波問(wèn)題日趨嚴(yán)重。根據(jù)電力工業(yè)電能質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn)及管理規(guī)定，各地供電部門(mén)出臺(tái)了相應(yīng)的諧波限制準(zhǔn)則及措施，并對(duì)諧波污染嚴(yán)重的企事業(yè)單位進(jìn)行考核和治理。因此，濾除諧波、提高功率因數(shù)、延長(zhǎng)設(shè)備壽命是這類(lèi)企業(yè)節(jié)能降耗、提高生產(chǎn)效益和產(chǎn)品質(zhì)量的當(dāng)務(wù)之急。

　　傳統(tǒng)的諧波抑制和無(wú)功補(bǔ)償方法是采用由電感和電容構(gòu)成的無(wú)源濾波裝置，該裝置與需補(bǔ)償?shù)姆蔷€(xiàn)性負(fù)載并聯(lián)，在為諧波提供低阻通路的同時(shí)，也為負(fù)載提供了所需的無(wú)功功率。雖然無(wú)源濾波裝置具有簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)，但它也存在許多缺點(diǎn)。

　　有源電力濾波(active power filter，APF)裝置不僅可減小占地面積，而且可有效解決無(wú)源濾波裝置存在的問(wèn)題。有源濾波與無(wú)源濾波存在著本質(zhì)區(qū)別，它是根據(jù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波的原理，應(yīng)用現(xiàn)代電力電子器件和計(jì)算機(jī)技術(shù)，快速跟蹤諧波產(chǎn)生的諧波大小和特性，由裝置發(fā)出相應(yīng)頻率的反向電流，從而達(dá)到同時(shí)濾除多種成分諧波的目的。它般由電子電力變流器構(gòu)成，具有半導(dǎo)體功率變流器的高可控性和快速響應(yīng)性。

　　1 ANAPF低壓有源濾波器在工廠(chǎng)中的應(yīng)用案例

　　1.1項(xiàng)目簡(jiǎn)介

　　秦皇島某電子有限公司配電系統(tǒng)中接有5套整流變壓器，主要給10個(gè)熔化中頻電爐供電。該類(lèi)設(shè)備采用12脈波晶閘管整流方式，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的非正弦畸變和大量高次諧波，對(duì)自身配電系統(tǒng)和公共電網(wǎng)造成嚴(yán)重干擾。同時(shí)，由于該非線(xiàn)性負(fù)載為感性的，使自身配電系統(tǒng)的功率因數(shù)惡化，10kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)11次和13次諧波電流超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)而大大影響了配電系統(tǒng)和公共電網(wǎng)的電能質(zhì)量。如果不進(jìn)行諧波治理，不僅對(duì)該公司自身配電系統(tǒng)造成危害，而且會(huì)危及公共電網(wǎng)安全。

　　1.2 ANAPF濾波裝置原理

　　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。

　　1.3方案設(shè)計(jì)

　　10kV高壓系統(tǒng)分4段和5段母線(xiàn)，每段母線(xiàn)的有源電力濾波器容量為450A，使用型號(hào)為ANAPF100-400/B的濾波器3臺(tái)并聯(lián)，通過(guò)0.4kV/10kV的諧波變壓器將諧波送至10kV側(cè)與負(fù)載諧波疊加，達(dá)到與電網(wǎng)諧波抵消的作用。

　　1.4治理前后諧波電流頻譜對(duì)比圖

　　11次諧波補(bǔ)償前電流頻譜圖11次諧波補(bǔ)償后電流頻譜圖

　　13波補(bǔ)償前電流頻譜圖13波補(bǔ)償后電流頻譜圖

　　1.5治理效果

　　在10kV母線(xiàn)4段和5段使用兩套有源電力濾波器裝置進(jìn)行治理后，系統(tǒng)諧波得到了很好的抑制，*將11次、13次諧波限制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，提升供電系統(tǒng)的供電可靠性，了系統(tǒng)諧波對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)影響的隱患，收到了良好效果，達(dá)到電網(wǎng)電能質(zhì)量的目的。

　　2 ANAPF有源濾波器簡(jiǎn)介

　　2.1技術(shù)參數(shù)

　　2.2 ANAPF有源濾波器報(bào)價(jià)及元件清單

　　3并聯(lián)型ANAPF應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

　　1)濾除諧波

　　ANAPF濾波范圍廣、濾波效率高，濾除率可達(dá)92%以上：無(wú)源濾波設(shè)備是利用補(bǔ)償容量，針對(duì)固定次諧波設(shè)置LC濾波支路，而對(duì)它次諧波濾除效果較差;針對(duì)該系統(tǒng)工況諧波成分非常復(fù)雜，而系統(tǒng)功率因數(shù)已較高?；ㄑa(bǔ)償容量太小，根本無(wú)法設(shè)置特定的LC濾波支路來(lái)保證各次濾除率達(dá)到要求。尤其是系統(tǒng)2次諧波含量較大，而根據(jù)LC濾波支路的原理，2次諧波阻抗和基波幾乎相同，濾除率極低。

　　2)防止諧波放大，抑制諧振功能

　　ANAPF無(wú)儲(chǔ)能原件，不受系統(tǒng)參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)發(fā)生變化是的影響，不會(huì)與系統(tǒng)發(fā)生諧振;無(wú)源濾波設(shè)備，設(shè)置高次濾波支路將會(huì)對(duì)低次諧波放大，而系統(tǒng)2~13次諧波含量均較大，設(shè)置的濾波支路極易對(duì)其他次諧波造成放大;無(wú)法適用系統(tǒng)參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)不或發(fā)生的變化，存在與系統(tǒng)發(fā)生諧振的風(fēng)險(xiǎn)。

　　3)其他

　　ANAPF響應(yīng)時(shí)間小于10ms，延遲時(shí)間小于100us;無(wú)功補(bǔ)償可編程，即可補(bǔ)容性無(wú)功，也可補(bǔ)感性無(wú)功;帶載能力強(qiáng)，自動(dòng)限流，不會(huì)發(fā)生過(guò)載，使用壽命高;體積小，易于安裝; 無(wú)源濾波設(shè)備動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢;只能補(bǔ)容性無(wú)功;限于LC器件特性，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，LC參數(shù)可能會(huì)發(fā)生變化;體積大，調(diào)試較復(fù)雜。

　　4結(jié)論

　　1)本文設(shè)計(jì)的模塊化并聯(lián)型有源濾波裝置是可用于低壓配電系統(tǒng)的新型濾波補(bǔ)償裝置。該裝置自身可同時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)的高次諧波和基波無(wú)功功率，具有高度的自適應(yīng)性，且濾波精度高、補(bǔ)償效果好。

　　2)該裝置自身各項(xiàng)保護(hù)功能完善，可抑制因系統(tǒng)參數(shù)改變而產(chǎn)生的并聯(lián)或串聯(lián)諧振，還可防止無(wú)功過(guò)補(bǔ)償?shù)取?/p>

　　3)在企業(yè)原有的電容器無(wú)功補(bǔ)償裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造，設(shè)計(jì)的由電容和有源濾波裝置構(gòu)成的濾波與無(wú)功功率混合補(bǔ)償系統(tǒng)，節(jié)約了用戶(hù)投資成本，縮短了工期，為低壓配電網(wǎng)的諧波治理工程提供了的補(bǔ)償裝置，具有良好的應(yīng)用價(jià)值和應(yīng)用前景。

　　4)有源濾波裝置模塊單體容量的擴(kuò)大及其電壓等級(jí)的進(jìn)步提高可作為今后研究的方向。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1] GB/T 14549-1993 《電能質(zhì)量：公用電網(wǎng)諧波》

　　[2] 羅世國(guó).無(wú)源電力濾波器的補(bǔ)償特性及其存在的問(wèn)題分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2004,28(22)：40-43

　　[3] 江蘇安科瑞電器制造有限公司產(chǎn)品手冊(cè).2013.01.版

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安科瑞 鮑靜君