建筑電氣用有源電力濾波裝置

1?編制說明

2?產(chǎn)品介紹

目錄1.2編制依據(jù)

1編制說明……………1JB/T11067-2011《低壓有源電力濾波裝置》

1.1編制目的………1YD/T2323-2011《通信用低壓并聯(lián)型有源電力濾波器》

1.2編制依據(jù)………1GB/T12325-2008《電能質(zhì)量供電電壓偏差》

2產(chǎn)品介紹……………1GB/T12326-2008《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》

工作原理………

2.12GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公共電網(wǎng)諧波》

2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)………2

GB/T15543-2008《電能質(zhì)量三相電壓不平衡》

2.3AcuPF850有源濾波器特點……2

GB/T50055-2011《通用用電設(shè)備配電設(shè)計規(guī)范》

2.4型號表達………3

GB/T17626.8-2006《電磁兼容試驗和測量技術(shù)工頻磁場抗擾度實驗》

3性能參數(shù)及設(shè)計要點………………3

GB/T18481-2001《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》

3.1術(shù)語及相關(guān)公式………………3

《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》

3.2諧波的危害……………………4GB/T24337-2009

3.3常見產(chǎn)生諧波的設(shè)備…………4GB/T15945-2008《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》

3.4設(shè)計流程………5GB/T18481-2001《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》

3.5型號選擇及附件規(guī)格…………8GB/T19862-2005《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》

3.6設(shè)計舉例………9GB4208-2008《外殼防護等級》

4行業(yè)典型方案……………………102產(chǎn)品介紹

4.1酒店住宅……………………10

4.2醫(yī)療設(shè)施……………………10

4.3大型商業(yè)中心………………11

4.4數(shù)據(jù)中心……………………11

4.5影劇院………12

1?編制說明

1.1編制目的

本圖集專為建筑智能化設(shè)計、施工、監(jiān)理選用愛博精電AcuPF850

系列有源濾波器產(chǎn)品而編制。該產(chǎn)品可用于酒店、住宅、大型商場、

公共設(shè)施、文化劇場、數(shù)據(jù)中心等新建、改造、擴建等建筑的供電

配電系統(tǒng)。圖1AcuPF850系列產(chǎn)品

1

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2?產(chǎn)品介紹

2.1工作原理電流信號，經(jīng)高速AD采樣進行數(shù)字化預(yù)處理，進而輸送給信號處

AcuPF850有源濾波器產(chǎn)品外觀如圖1所示，將產(chǎn)品并聯(lián)接在電網(wǎng)系理模塊。

統(tǒng)中，通過檢測負(fù)載側(cè)或電源側(cè)的諧波電流，經(jīng)過一系列分析運算3）信號處理模塊：

感知當(dāng)前系統(tǒng)諧波，從而控制電力電子驅(qū)動裝置發(fā)出與系統(tǒng)當(dāng)前信號處理模塊是整個裝置的大腦，多片DSP協(xié)同，通過一系列專業(yè)

諧波分量幅值相等、相位相反的諧波抵消系統(tǒng)諧波，使電源電流的算法推演生成控制策略和輸出值，用來控制IGBT的輸出。

趨向接近正弦波。AcuPF850工作原理如圖2所示。4）變流器模塊：

AcuPF850有源濾波器的變流器模塊主要由IBGT和儲能電容組

成。一方面通過電網(wǎng)向電容充電；另一方面電容的電能通過IGBT

逆變成諧波電流補償系統(tǒng)諧波。

5）人機交互模塊：

設(shè)置有源濾波器參數(shù)，設(shè)備的起動、停止操作；運行、報警、故障等

信息指示。

6）通訊模塊：

實現(xiàn)AcuPF850與其它上位機或設(shè)備的通訊，多種協(xié)議可選擇。

圖2AcuPF850工作原理圖2.3AcuPF850有源濾波器特點

2.2產(chǎn)品結(jié)構(gòu)1）工作時不受系統(tǒng)阻抗變化和頻率波動的影響，有效避免系統(tǒng)

AcuPF850有源濾波器由主接線、信號測量模塊、信號處理模塊、變諧振。

流器模塊、人機交互模塊、通訊模塊等組成。2）諧波補償響應(yīng)速度快，響應(yīng)速度＜10ms。

1）主接線：3）補償效率高，能夠補償高達63次諧波。

連接AcuPF850有源濾波器與配電系統(tǒng)的接線。系統(tǒng)通過主接線向4）限流功能，自動限制輸出電流在額定容量以內(nèi)避免設(shè)備過載。

濾波器直流電容充電，同時濾波器產(chǎn)生的諧波通過主接線輸送到5）全面的設(shè)備自檢和保護功能。

配電系統(tǒng)。6）無功補償功能，能夠連續(xù)補償超前和滯后的無功功率。

2）信號測量模塊：7）能夠分相補償各相電流，使三相電流保持平衡。

AcuPF850通過互感器、信號調(diào)制電路、采樣電路等部件采集系統(tǒng)8）通訊功能：可選USB/232/485/422/Internet接口。

2

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3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

2.4型號表達表1AcuPF850型號規(guī)格表

型號表達如圖3所示，型號規(guī)格表如表1所示。規(guī)格型號AcuPF850-□-□W

額定容量

255075100150200225300375400450500525600

AcuPF850-□-□W（A）

輸入電壓

208～480(±15%)

（V）

頻率(Hz)50/60（±3）

補償電流/

255075100150200225300375400450500525600

每相（A）

補償中性線

3：三相三線三倍相線電流

電流（A）

4：三相四線重量（Kg）606575150200240260300350380410440450500

顏色RAL9001（標(biāo)準(zhǔn)品）、REL7032或根據(jù)用戶要求定制

濾波器容量（A）：25、50、75、100、150、

機箱防護

IP20或用戶定制

200、225、300、375、400、等級

490×400×920

450、500、525、600800×800×2200

尺寸（W×4W

800×1000×2200

D×H）mm410×390×880

濾波器型號其它尺寸可根據(jù)用戶需求定制

3W

圖3型號表達示意圖說明：

□為濾波器額定輸出電流,□W:3W為三相三線，4W為三相四線。三相三線無中性線電

流補償。

3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

3.1術(shù)語及相關(guān)公式5）諧波補償率：已被補償?shù)牡趆次諧波電流方均根值與諧波源產(chǎn)

1）基波：對周期性交流量進行傅立葉分解，得到頻率為50Hz的正生的第h次諧波電流方均根值之比。用百分?jǐn)?shù)表示為：

弦波稱為基波。I

（-?n?）…………

）諧波：對周期性交流量進行傅立葉分解，得到頻率為基波頻率Kn=1(1)

2Inh

大于1的整數(shù)倍的分量，稱為諧波。

—有源濾波器工作后，電網(wǎng)側(cè)的第次諧波電流含量方均根

3）諧波次數(shù)：諧波頻率與基波頻率的比值，稱為諧波的次數(shù)。In?h

4）總諧波畸變率：周期性交流量中的諧波分量的方均根值與基波值，單位為安培（A）。

—有源濾波器工作前，諧波源注入電網(wǎng)側(cè)的第次諧波電流方

分量的方均根值的百分比。THDv：電壓總畸變率，THDi：電流總Inh?h

畸變率。均根值，單位為安培（A）。

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3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

6）總諧波電流補償率：補償后各次諧波電流含量方均根值與諧波

源產(chǎn)生的各次諧波方均根值之比。用百分?jǐn)?shù)表示為：

252

∑Ih

h=2

K=?（1）………(2)

252

∑Inh

h=2

In?—有源濾波器工作后，電網(wǎng)側(cè)的第h次諧波電流含量方均根

值，單位為安培（A）。

Inh?—有源濾波器工作前，諧波源注入電網(wǎng)側(cè)的第h次諧波電流方

均根值，單位為安培（A）。圖4?響應(yīng)時間示意圖

3.2諧波的危害

7）諧波電流：系統(tǒng)中各次諧波電流的方均根值。用符號IH表示。

1）增加公用電網(wǎng)中元件的附加損耗，降低設(shè)備使用效率。

SK×THDi2）大量的3次諧波流過中性線，使線路嚴(yán)重發(fā)熱甚至引起火災(zāi)。

I=×THDi或IIH=N×

H22）引起繼電保護設(shè)施的誤動作，使繼電保護和自動裝置無法正常

31××U+THDi1+THDi3

工作。

4）引起電容器過載，甚至引起電容器與系統(tǒng)發(fā)生諧振燒壞電容器。

IH：系統(tǒng)諧波電流；S：變壓器容量；K：變壓器負(fù)載率一般取值

0.8；THDi：諧波電流畸變率，可參考行業(yè)經(jīng)驗值。5）使計量儀表特別是電能表產(chǎn)生計量誤差。

8）諧波系數(shù)：系統(tǒng)（或設(shè)備）諧波電流與變壓器（或設(shè)備）容量6）干擾鄰近的電力電子設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備和通訊設(shè)備，影響設(shè)

（或功率）的比值。用表示：備的正常運行。

常見產(chǎn)生諧波的設(shè)備

I3.3

a=H

hS1）整流設(shè)備（影響最大的諧波源）、開關(guān)電源、變頻器、電腦、

９）響應(yīng)時間：有源濾波器處于穩(wěn)態(tài)工作情況下，突然投入或者辦公設(shè)備、UPS、舞臺燈、射燈調(diào)光燈、整流電焊機等，主要

切除負(fù)載諧波電流，在有源濾波器工作范圍內(nèi)，總諧波補償率產(chǎn)生3次及高次諧波電流。

不能滿足總補償率的時間。如圖4所示：2）磁飽和設(shè)備，變壓器、電抗器、電焊機等，主要產(chǎn)生5次及7次

10）額定容量：在額定運行條件下，濾波器長期連續(xù)工作時輸出諧波電流。

的諧波電流，單位為安培（A）。3）電弧型及氣體光源設(shè)備，電焊機、熒光燈、金鹵燈、鹵鎢燈、

霓虹燈等，主要產(chǎn)生3次諧波電流。

4

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3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

3.4設(shè)計流程選型規(guī)則：計算諧波補償容量在100A及以下，選擇比計算容

設(shè)計流程如圖5所示。量大且最接近的型號。如：計算諧波電流為80A，可選型號為

AcuPF850-100-□W；計算諧波補償容量在100A以上的，在型號容

?а??????

量規(guī)格±15%范圍內(nèi)可選；如計算諧波電流為225A的可選型號為

????

AcuPF850-200-□W。

表2行業(yè)典型解決方案查詢表

序行業(yè)及負(fù)補償序行業(yè)及負(fù)補償

治理方案治理方案

?????⌒??號荷性質(zhì)系數(shù)號荷性質(zhì)系數(shù)

???????1學(xué)校0.15集中補償20電子加工0.25組合/就地補償

2銀行0.15集中補償21硅材料廠0.25集中補償

?й??????3酒店0.15集中補償22電鍍廠0.25集中補償

4辦公樓0.15集中補償23電解鋁廠0.25集中/就地補償

???

5住宅0.15集中補償24鋼鐵廠0.25集中/就地補償

6大型超市0.15集中補償25有色金屬0.25集中/就地補償

??????└7電視臺0.20集中補償26煤礦0.25集中/就地補償

8路燈0.20集中補償27充電站0.25集中/就地補償

⌒???

9商業(yè)廣場0.20集中補償28汽車工業(yè)0.25集中/就地補償

圖5?集中補償10體育場館0.20集中補償29石油化工0.25集中/就地補償

11圖書館0.20集中補償30食品0.25集中補償

1）配電系統(tǒng)特點分析12舞臺劇場0.20就地補償31建材0.25集中/就地補償

諧波治理既要考慮治理效果也要考慮經(jīng)濟性。合理的治理方案能13LED屏幕0.20就地補償32印刷0.25集中補償

14電影院0.20就地補償33水處理0.25集中補償

夠使二者達到最優(yōu)。諧波治理方案受到行業(yè)、配電系統(tǒng)特點、諧波

15展覽中心0.20集中補償34造紙0.25集中/就地補償

負(fù)荷分布、系統(tǒng)接線方式以及經(jīng)濟條件等多種因素的影響。選取方

16醫(yī)院0.20組合補償35電弧爐0.25集中/就地補償

案時應(yīng)綜合考慮幾種因素。表2給出了常見的行業(yè)治理方案，設(shè)計17泵站0.20集中補償36軋機0.25就地補償

時可根據(jù)負(fù)載和諧波情況確定諧波治理方案。18市政工程0.20集中補償37充電站0.25集中補償

2）諧波治理方式及容量計算19數(shù)據(jù)中心0.25集中補償38軌道交通0.25集中補償

按照配電系統(tǒng)的諧波負(fù)荷分布情況以及系統(tǒng)對電能質(zhì)量的要求，說明：表中集中/就地補償方案可以是集中補償，也可以就地補償，也可以集中/就地組合的方

可選擇不同的諧波治理方式。常見的補償方式分為：（1）集中補式。表中的補償系數(shù)為集中治理方式下對應(yīng)的系數(shù)。如果選用就地補償方案，補償系數(shù)在此基

礎(chǔ)上增加0.05，如：電子加工行業(yè)采用集中補償補償系數(shù)為0.25，如果采用就地補償，補償系

償、（2）就地補償和（3）集中就地相結(jié)合的組合補償方式。數(shù)應(yīng)為0.3。

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3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

(1)集中補償設(shè)計方案：

a)該方案適用于非線性負(fù)載比較多，分布比較分散且負(fù)載的單

臺設(shè)備容量又不大的場所。

b)該方案能夠在總電源側(cè)對所有的諧波進行治理消除系統(tǒng)中

的諧波，從而使電源側(cè)的電壓、電流保持正弦波，避免諧波對

系統(tǒng)的影響。

c)該方案有源濾波器外部互感器安裝在總進線電容補償器下

端，主接線可以接在互感器前端（電源側(cè)）也可以接在互感器后

端（負(fù)荷側(cè)）。前者為開環(huán)控制模式，后者為閉環(huán)控制模式，一

般采用開環(huán)控制模式（詳細(xì)釋義請見附錄）。

d)該方案補償容量為變壓器容量S和諧波系數(shù)乘積，可參照表2

查出對應(yīng)行業(yè)的諧波系數(shù)值及變壓器容量計算出諧波補償容量

選取相應(yīng)的型號，也可參考表3對應(yīng)的補償容量選型。

集中補償設(shè)計方案如圖6所示。

表3集中補償容量計算表

計算補償容量(A)

補償系數(shù)

0.150.200.25

變壓器容量

315KVA476379

400KVA6080100

630KVA95126158

800KVA120160200

1000KVA150200250

1250KVA188250313

1600KVA240320400

2000KVA300400500

2500KVA375500625

圖6?集中補償

6

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3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

(2)就地補償設(shè)計方案：

a)該方案適合于產(chǎn)生諧波的設(shè)備比較集中，或者單臺設(shè)備容量

較大的場所。就地補償可分為兩類，一類為對部分設(shè)備進行補

償，另一類為對單臺設(shè)備進行補償。

b)該方案能夠在諧波產(chǎn)生處或者諧波集中處對諧波進行治

理，在源頭對諧波進行治理，防止諧波在系統(tǒng)線路中流動，降低

了諧波損耗和諧波壓降，提升了線路和開關(guān)設(shè)備的利用率。

c)就地補償可以按照設(shè)備的諧波畸變率作為補償系數(shù)，畸變

率不明確的可按照所處行業(yè)類別補償率進行計算?？砂凑毡?對

應(yīng)的行業(yè)選取諧波系數(shù)值，并在該值的基礎(chǔ)上增加0.05作為系

數(shù)計算出諧波電流，并根據(jù)諧波電流選取濾波器型號。也可參

考表4對應(yīng)的諧波補償容量選型。

就地補償設(shè)計如圖7所示。

表4就地補償容量計算表

計算補償容量(A)

補償系數(shù)

0.200.250.30

諧波負(fù)載功率

100KW202530

200KW405060

300KW607590

400KW80100120

500KW100125150

600KW120150180

700KW140175210

800KW160200240

900KW180225270

圖7?就地補償

1000KW200250300

7

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3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

(3)組合補償設(shè)計方案：

a)適用于系統(tǒng)容量較大，既有比較大的諧波設(shè)備，又有比較分

散且容量比較小分布比較廣的諧波設(shè)備場所。

b)組合治理由兩部分組成，就地治理部分可按照就地補償?shù)?/p>

計算方法計算就地補償容量。集中補償部分為總補償容量減去

就地補償?shù)娜萘俊?/p>

c)集中/就地組合的方式適用于1000KVA以上的系統(tǒng)，該方案

就地補償部分總功率不宜超過變壓器容量的60%，超過60%宜

采用集中治理的方式。對電能質(zhì)量要求較高的系統(tǒng)除外。

d)表5列出了1000KVA變壓器采用組合治理方式就地補償和集

中補償?shù)娜萘繉?yīng)表。其它容量的可以參照該表格式算出。該

表中就地補償部分補償系數(shù)比集中補償補償系數(shù)大0.05。

組合補償設(shè)計如圖8所示。

表5組合補償容量計算表

變壓器非線性負(fù)集中治理就地補償就地補集中補償

容量載功率補償系數(shù)系數(shù)償容量(A)部分容量

100KW25175

200KW50150

300KW75125

0.200.25

400KW100100

500KW12575圖8?集中/就地補償方案

1000KVA600KW150503.5型號選擇及附件規(guī)格

100KW302701）安裝方式

200KW60240AcuPF850有源濾波器采用標(biāo)準(zhǔn)柜型，也可以根據(jù)用戶的要求定制

300KW90210柜型。一般安裝在配電室里，通常有以下幾種安裝方式：

0.250.30

400KW120180(1)并柜安裝：和低壓柜并列在一排安裝。這種方式安裝起來比較

500KW150150節(jié)省空間，容易安裝，美觀整齊。既可以安放在總進線處，也可

600KW180120以放在低壓柜末端，比較適用于標(biāo)準(zhǔn)柜。如果放在低壓柜末端

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3?性能參數(shù)及設(shè)計要點

也適合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)柜。需要指出的是企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)柜頂部不能穿銅2）接線方式

排，需要通過電纜連接到系統(tǒng)上面。AcuPF850有源濾波器一般采用電纜將系統(tǒng)和濾波器主電路連接起

(2)離柜安裝：和低壓柜不放在一排，可以根據(jù)空間布局合理的安來，采用屏蔽電纜將互感器二次側(cè)同有源濾波器二次回路連接起

排位置，也可以設(shè)立單獨的小室。一、二次線通過電纜分別與來。對于容量比較大的標(biāo)準(zhǔn)柜主電路也可以直接連接在銅排上。

系統(tǒng)和互感器連接。這個方式安裝靈活，檢修方便，有利于濾(1)連接濾波器主回路和系統(tǒng)的電纜或者銅排必須經(jīng)過斷路器，不

波器散熱。能直接連到系統(tǒng)上。

(3)壁掛安裝：對于容量比較小的濾波器可以選擇在安裝點附近掛(2)用于連接主回路的斷路器和主電纜分別作降容使用。斷路器的

在墻上或者開關(guān)柜里面。選擇容量在濾波器額定容量（電流）的1.5倍，電纜按原載流量

有源濾波器集中補償總進線處安裝如圖9所示，有源濾波器集中補的0.9倍使用。

償?shù)蛪汗衲┒颂幇惭b如圖10所示。(3)有源濾波器的安裝點距離互感器安裝位置控制在15m以內(nèi)。

(4)有源濾波器柜需可靠的接地，并柜安裝時可以和低壓柜共用接

變壓器地銅排。也可采用帶接地線的電纜連接，或者單獨設(shè)接地線。

電容有源設(shè)計舉例

進線饋線饋線饋線饋線饋線3.6

補償濾波

柜柜柜柜柜柜例：有一大型商業(yè)廣場，采用兩臺的變壓器供

柜器柜SCB10-1600KVA10/0.4kv

電，諧波治理采用有源濾波器，計算諧波補償容量及選擇設(shè)備型號。

電容有源

進線饋線饋線饋線饋線饋線第一步：分析系統(tǒng)特點確定補償方式

變壓器補償濾波

柜柜柜柜柜柜

柜器柜大型商業(yè)廣場一般為分散的諧波負(fù)荷，且諧波負(fù)荷多為單相負(fù)荷，

諧波電流分布不平衡，中性線諧波電流過大。因此可采用三相四線

濾波器。治理方案可根據(jù)表3-1查知采用集中治理的方式，諧波補

圖9?有源濾波器集中補償總進線處安裝償系數(shù)為0.2。

變壓器第二步：計算諧波電流

電容有源IH=S×ah=1600×0.2×320A

進線饋線饋線饋線饋線饋線

補償濾波

柜柜柜柜柜柜第三步：選型

柜器柜

該工程濾波器型號為：AcuPF850-300-4W。

電容有源第四步：設(shè)備安裝

變壓器進線饋線饋線饋線饋線饋線

補償濾波

柜柜柜柜柜柜大型商業(yè)中心負(fù)荷比較分散，一般采用樹干式或者放射式的配電

柜器柜

方式，有源濾波器適合安裝在配電室。該工程濾波器容量相對較

大，適合銅排連接方式，采用總進線處并柜安裝。

圖10?有源濾波器集中補償?shù)蛪汗衲┒颂幇惭b

9

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網(wǎng)址：

4?行業(yè)典型方案

4?行業(yè)典型方案4.2醫(yī)療設(shè)施

4.1酒店住宅醫(yī)療機構(gòu)諧波治理方案如圖12所示。

酒店、住宅諧波治理方案如圖11所示。

圖11?酒店住宅行業(yè)諧波治理方案

說明：

(1)酒店、住宅諧波設(shè)備比較分散，諧波主要以單相諧波負(fù)載為主，

且單臺容量不大，宜采用集中補償諧波治理方式。

(2)該方案有源濾波器安裝在電容補償器后端，采用開環(huán)控制的方

式對整個系統(tǒng)的諧波進行補償，可以有效地防止諧波電流注入

到電網(wǎng)以及諧波對用電設(shè)備的危害。圖12?醫(yī)療機構(gòu)諧波治理方案

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2014CPXY-D16