UPS電源補償兼濾波技術方案

深圳市盛弘電氣股份有限公司電能質量技術方案7/45——數據中心項目電能質量綜合治理方案書——數據中心項目電能質量綜合治理方案書PowerqualitycomprehenPowerqualitycomprehenivetreatmentchemebook 深圳市盛弘電氣股份有限公司2015年10月

目錄一、 項目概述 31.1項目背景 31.1.1行業(yè)標準 31.1.2項目概述 41.2項目簡介 5二、 數據計算及分析 62.1電能質量數據計算 6諧波數據計算 62.2諧波的危害 72.2.1諧波對電網及用電設備的影響 72.2.2對周邊設備的影響 122.2.3諧波對電能的損耗 14三、 供貨范圍及效益 153.1供貨置清單 153.2安裝位置示意圖 153.3治理效益 16四、 產品介紹 174.1有源濾波器的基本原理 174.2有源電力濾波器功能特性 174.2.1有源電力濾波器的通用功能 174.2.2有源電力濾波器的優(yōu)點 184.2.3有源電力濾波器對配電系統(tǒng)的影響分析 194.2.4有源電力濾波器節(jié)能降耗分析 204.3有源濾波器的技術參數 23五、 包裝、運輸 25六、 技術服務 266.1服務理念 266.2服務流程 266.3服務內容 276.4服務承諾 27七、 案例分析 287.1中國移動四川成都萬年樞紐 287.2中國鐵通廣州分公司 39項目概述1.1項目背景1.1.1行業(yè)標準《電能質量公用電網諧波》（GB/T14549-93）對電能質量的要求。諧波電壓限值公用電網諧波電壓（相電壓）不應超過下表中規(guī)定的允許值。電網標稱電壓（kV）電壓總諧波畸變率（%）各次諧波電壓含有率（%）奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661002.01.60.82）諧波電流限值a)公共連接點的全部用戶向該點注入的諧波電流分量（方均根值）不應超過下表中規(guī)定的允許值。標稱電壓基準短路容量MVA諧波次數及諧波電流允許值A23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.53525015127.72.64.76650016138.12.75.0110700129.66.09.64.06.83.02.03.7b)同一公共連接點的每個用戶向電網注入的諧波電流允許值按此用戶在該點的協(xié)議容量與其公共連接點的供電設備容量之比進行分配。1.1.2項目概述配電系統(tǒng)中的負載主要為UPS及變頻器裝置，UPS和變頻器在運行過程中會產生大量的諧波和無功電流，以5、7、11等次諧波為其特征諧波，并伴隨著高次諧波的產生，諧波含量大，諧波畸變率高，諧波電流在整個配電系統(tǒng)中循環(huán)流動,造成能源損耗的同時,對變壓器、用電設備都會造成嚴重的損害，同時大量的無功電流會產生無功罰款，無功損耗，因此需要通過有效的電能質量治理方案，改善配電系統(tǒng)的電能質量，在保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定供電的同時推進節(jié)能降耗。UPS主要由整流電路、逆變電路、控制電路、充電電路、電池組、旁路系統(tǒng)組成。目前中大功率三迸三出UPS的整流電路通常采用晶閘管相控整流電路，常用的整流電路有三相全橋6脈沖整流電路和六相全橋12脈沖整流電路等。相控整流技術的優(yōu)點在于結構簡單控制技術成熟，但由于交流輸入功率因數較低，會產生大量的諧波電流，對電網產生較大的污染。6脈沖整流器原理：6脈沖指以6個可控硅（晶閘管）組成的全橋整流，由于有6個開關脈沖對6個可控硅分別控制，所以叫6脈沖整流。電流中含6K±1（k為正整數）次諧波，即5、7、11、13…等各次諧波，各次諧波的有效值與諧波次數成反比，且與基波有效值的比值為諧波次數的倒數。12脈沖整流器原理：12脈沖是指在原有6脈沖整流的基礎上，在輸入端、增加移相變壓器后在增加一組6脈沖整流器，使直流母線電流由12個可控硅整流完成，因此又稱為12脈沖整流。電流中含12k±1（k為正整數）次諧波，即11、13、23、25等各次諧波，且其有效值與與諧波次數成反比，而與基波有效值的比值為諧波次數的倒數。工頻UPS：工頻機的逆變器采用的是全橋式結構(四個逆變器),逆變器工作時,其中一組橋臂的驅動頻率是50HZ(即工頻),配有輸出變壓器。

高頻UPS：高頻機的逆變器采用的是半橋式結構(兩個逆變器),逆變器工作時,逆變器都是由PWM高頻信號驅動,一般不配輸出變壓器,而是用電感線圈代替.相比較而言,工頻機抗干擾能力強,過載容量大；高頻UPS在滿載運行時功率因數很高，諧波畸變率THDi在5%左右，但在空載或者輕載的情況下THDi會很高。變頻器的工作原理：變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用把電壓、頻率固定不變的交流電變成電壓、頻率都可調的交流電源?，F(xiàn)在使用的變頻器主要采用交—直—交方式（VVVF變頻或矢量控制變頻），先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、再次整流（直流變交流）、制動單元、驅動單元、檢測單元微處理單元等組成的。常規(guī)變頻器在加裝進線電抗器后THDi值一般在35%左右。1.2項目簡介本項目共計18臺主變，包含10臺容量1600KVA主變和8臺800KVA主變，其中1600KVA主變中8臺主變下含2臺UPS模塊并聯(lián)，每臺模塊容量為600KVA，另外兩臺1600KVA主變主要帶空調、照明、辦公樓等負載；8臺800KVA主變每臺主變下均含14臺7.5kW變頻器和電機等，為防止UPS和變頻器其他設備產生的諧波電流對供電系統(tǒng)等產生影響，采用有源電力濾波器進行治理。數據計算及分析2.1電能質量數據計算諧波數據計算根據我們對高頻UPS的測試經驗，滿載時THDi經驗值一般為5%左右，但高頻UPS在負載率不同時所產生THDi不同，所以可取THDi=10%。在設備未運行時我公司根據其他UPS設備運行現(xiàn)場經驗建議先采取THDi=10%進行設計，如若設備正常運行后經測量出現(xiàn)諧波含量超出設計時預估值，我公司提供模塊化有源濾波器（APF）可在不增柜體情況下增容，我公司模塊包含25/30/50/60/100A等多種容量可供選擇，此種方案對于新建項目可有效減少因前期設計容量過大造成投資浪費。單臺UPS的容量為600KVA，2臺UPS并聯(lián)運行時，UPS的總容量為600*2=1200KVA，負載率為80%時，THDi按10%考慮；負載率為60%時，THDi按15%考慮；則單相電流為I（80%負載）=1200KVA*0.8/0.4kV/1.732=1385.7A；I（60%負載）=1200KVA*0.6/0.4kV/1.732=1039.3A。根據以下諧波計算公式，帶入電流有效值I=1385.7A或1039.3A，THDi=10%或15%。/；且通分則可計算諧波電流為IH（80%負載）=132.12A，IH（60%負載）=133.67A，由上述計算結果總和考慮，建議2臺UPS并聯(lián)運行的1600KVA變壓器需要安裝有源電力濾波器（APF）的容量為150A。待設備正常運行后實際測量后再考慮是否需要增容。此容量需要使用一臺2200mm高的標準機柜。根據上述計算方法同理可算出，不含UPS兩臺1600KVA主變中VRV空調、UPS電源、電梯、辦公樓總輸入等諧波源，需安裝有源電力濾波器100A，800KVA主變帶14臺7.5kW變頻器及其他負載按畸變率35%計算，則需安裝有源電力濾波器100A。2.2諧波的危害對于電力系統(tǒng)來說，電力諧波的危害主要表現(xiàn)有以下幾方面：2.2.1諧波對電網及用電設備的影響增加輸電、供電和用電設備的額外附加損耗，使設備的溫度過熱，降低設備的利用率和經濟效益，并給企業(yè)增加額外的電能損耗。電力諧波對電力電容器的影響：當電網存在諧波時，投入電容器后其端電壓增大，通過電容器的電流增加得更大，使電容器損耗功率增加。對于膜紙復合介質電容器，雖然允許有諧波時的損耗功率為無諧波時損耗功率的1.38倍；對于全膜電容器允許有諧波時的損耗功率為無諧波時的1.43倍，但如果諧波含量較高，超出電容器允許條件，就會使電容器過電流和過負荷，損耗功率超過上述值，使電容器異常發(fā)熱，在電場和溫度的作用下絕緣介質會加速老化。尤其是電容器投入在電壓已經畸變的電網中時，還可能使電網的諧波加劇，即產生諧波擴大現(xiàn)象。另外，諧波的存在往往使電壓呈現(xiàn)尖頂波形，尖頂電壓波易在介質中誘發(fā)局部放電，且由于電壓變化率大，局部放電強度大，對絕緣介質更能起到加速老化的作用，從而縮短電容器的使用壽命。一般來說，電壓每升高10%，電容器的壽命就要縮短1/2左右。再者，在諧波嚴重的情況下，還會使電容器鼓肚、擊穿或爆炸。電力諧波對變壓器的影響：諧波電流使變壓器的銅耗增加，其中包括電阻損耗、導體中的渦流損耗與導體外部因漏磁通引起的雜散損耗都要增加，特別是3次及其倍數次諧波對三角形連接的變壓器，會在其繞組中形成環(huán)流，使繞組過熱；對全星形連接的變壓器，當繞組中性點按地，而該側電網中分布電容較大或者裝有中性點接地的并聯(lián)電容器時，可能形成3次諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。諧波電壓的存在增加了變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及絕緣的電場強度，諧波電流的存在增加了銅損。對帶有非對稱性負荷的變壓器而言，會大大增加勵磁電流的諧波分量。諧波電流的增加會使變壓器局部嚴重過熱，輕則縮短變壓器的使用壽命，重則導致變壓器燒毀。對變壓器而言，諧波電流可導致銅損和雜散損耗增加，諧波電壓則會增加鐵損。與純基波運行的正弦波電流和電壓相比較，諧波對變壓器的最主要的影響是變壓器運行溫度上升，同時由諧波所引起的額外損耗將與電流和頻率的平方成比例上升，進而導致變壓器的基波負載容量下降；研究表明，變壓器溫升每升高8度，壽命將減少50%。除此之外，諧波還導致變壓器噪聲增大，變壓器的振動噪聲主要是由于鐵心的磁致伸縮引起的，隨著諧波次數的增加，振動頻率在1KHZ左右的成分使混雜噪聲增加，有時還發(fā)出金屬聲。干式變壓器：下面統(tǒng)計在變壓器額定容量下，不同諧波電流總畸變率對變壓器溫升的影響（以現(xiàn)移動通信局房F等級變壓器為例，其允許溫升為100K）。環(huán)境平均溫度為30℃，只考慮基波電流情況下，四種容量的變壓器在不同負載率下的溫升變化如下表：變壓器在不同負載率下的溫升變化（基波）表1容量（kVA）負載率為100%（K）負載率為90%（K）負載率為80%（K）負載率為70%（K）負載率為60%（K）負載率為50%（K）160010084.570.056.544.233.0125010084.570.056.544.233.063010084.570.056.544.233.050010084.570.056.544.233.0（注：該數據由順特變壓器提供）平均環(huán)境溫度為30℃，變壓器在額定負載（100%負載），在諧波電流總畸變率為5%，10%，15%，20%時溫升的變化如下表：變壓器在不同諧波含量下的溫升變化表2容量（kVA）在不同諧波電流總畸變率下的溫升畸變率為5%（K）畸變率為10%（K）畸變率為15%（K）畸變率為20%（K）1600108.21118.67131.26139.981250108.21118.67131.26139.98630108.21118.67131.26139.98500108.21118.67131.26139.98（注：該數據由順特變壓器提供）由表1我們可以得出，在不同負載下，F(xiàn)等級變壓器只考慮基波的情況下，離100K溫升所剩余的溫升量如下表：變壓器在不同負載率下的溫升剩余量表3容量（kVA）負載率為100%（K）負載率為90%（K）負載率為80%（K）負載率為70%（K）負載率為60%（K）負載率為50%（K） 1600015.530.043.555.877.01250015.530.043.555.877.0630015.530.043.555.877.0500015.530.043.555.877.0由表2我們可以得出，在變壓器額定容量下不同諧波含量時，F(xiàn)等級變壓器所產生的溫升提高量如下表：變壓器在不同諧波含量下的溫升提高量表4容量（kVA）在不同諧波電流總畸變率下的溫升畸變率為5%（K）畸變率為10%（K）畸變率為15%（K）畸變率為20%（K）16008.2118.6731.2639.9812508.2118.6731.2639.986308.2118.6731.2639.985008.2118.6731.2639.98通過對表3和4數據分析，環(huán)境平均溫度為30℃，結合F型變壓器溫升100K的性能，不同諧波電流總畸變率（諧波電流總畸變率指在變壓器額定負載下，其諧波的含量比）對變壓器實際使用容量的影響如下表：諧波對變壓器使用容量的影響表5在不同諧波電流總畸變率下的容量變化變壓器額定容量下降百分比畸變率為5%畸變率為10%畸變率為15%畸變率為20%5%11%19%23%因此，在實際使用中，為保證變壓器溫升≤100K，應根據表5諧波含量對變壓器使用容量的影響，結合變壓器實際使用負荷大小或擬新增負荷容量情況，判斷變壓器容量是否滿足要求，從而制定相應方案。對電力電纜的危害由于諧波次數高頻率上升，再加之電纜導體截面積越大趨膚效應越明顯，從而導致導體的交流電阻增大，使得電纜的答應通過電流減小。另外，電纜的電阻、系統(tǒng)母線側及線路感抗與系統(tǒng)串聯(lián)，進步功率因數用的電容器及線路的容抗與系統(tǒng)并聯(lián)，在一定數值的電感與電容下可能發(fā)生諧振。對供配電線路的危害：①影響線路的穩(wěn)定運行：供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器一般采用電磁式繼電器、感應式繼電器或晶體管繼電器予以檢測保護，使得在故障情況下保證線路與設備的安全。但由于電磁式繼電器與感應式繼電器對10%以下含量高達40%時又導致繼電保護誤動作，因而在諧波影響下不能全面有效地起到保護作用。晶體管繼電器固然具有很多優(yōu)點，但由于采用了整流取樣電路，輕易受諧波影響，產生誤動或拒動。這樣，諧波將嚴重威脅供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行。②影響電網的質量:電力系統(tǒng)中的諧波能使電網的電壓與電流波形發(fā)生畸變。如民用配電系統(tǒng)中的中性線，由于熒光燈、調光燈、計算機等負載，會產生大量的奇次諧波，其中3次諧波的含量較多，可達40%；三相配電線路中，相線上的3的整數倍諧波在中性線上會疊加，使中性線的電流值可能超過相線上的電流。另外，相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產生同次諧波的有功功率與無功功率，從而降低電網電壓，浪費電網的容量。對用電設備的危害：①對低壓開關設備的危害：對于配電用斷路器來說，全電磁型的斷路器易受諧波電流的影響使鐵耗增大而發(fā)熱，同時由于對電磁鐵的影響與渦流影響使脫扣困難，且諧波次數越高影響越大；熱磁型的斷路器，由于導體的集膚次應與鐵耗增加而引起發(fā)熱，使得額定電流降低與脫扣電流降低；電子型的斷路器，諧波也要使其額定電流降低，尤其是檢測峰值的電子斷路器，額定電流降低得更多。由此可知，上述三種配電斷路器都可能因諧波產生誤動作。②對于漏電斷路器來說，由于諧波匯漏電流的作用，可能使斷路器異常發(fā)熱，出現(xiàn)誤動作或不動作。對于電磁接角器來說，諧波電流使磁體部件溫升增大，影響接點，線圈溫度升高使額定電流降低。對于熱繼電器來說，因受諧波電流的影響也要使額定電流降低。在工作中它們都有可能造成誤動作。③對弱電系統(tǒng)設備的干擾對于計算機網絡、通訊、有線電視、報警與樓宇自動化等弱電設備，電力系統(tǒng)中的諧波通過電磁感應、靜電感應與傳導方式耦合到這些系統(tǒng)中，產生干擾。其中電感應與靜電感應的耦合強度與干擾頻率成正比，傳導則通過公共接地耦合，有大量不平衡電流流進接地極，從而干擾弱電系統(tǒng)。④影響電力計量的正確性：目前采用的電力計量儀表中有磁電型和感應型，它們受諧波的影響較大。特別是電能表（多采用感應型），當諧波較大時將產生計量混亂，丈量不正確。電力諧波對電動機的危害：電動機的設計工作電壓為工頻下，長期工作在諧波電壓畸變的環(huán)境下，將大大降低電機的使用壽命。諧波對異步電機的影響，諧波對旋轉電機的危害主要是產生附加的損耗和轉矩。由于集膚效應、磁滯、渦流等隨著頻率的增高而使在旋轉電機的鐵心和繞組中產生的附加損耗增加。在供電系統(tǒng)中，用戶的電動機負荷約占整個負荷的85%左右。因此，諧波使電力用戶電動機總的附加損耗增加的影響最為顯著。由于電動機的出力一般不能按發(fā)熱情況進行調整，由諧波引起電動機的發(fā)熱效應是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負序電壓來考慮的。試驗表明，在額定出力下持續(xù)承受為3%額定電壓的負序電壓時，電動機的絕緣壽命要減少一半。因此，國際上一般建議在持續(xù)工作的條件下，電動機承受的負序電壓不宜超過額定電壓的2%。諧波電流產生的諧波轉矩對電動機的平均轉矩的影響不大，但諧波會產生顯著的脈沖轉矩，可能出現(xiàn)電機轉軸扭曲振動的問題。這種振蕩力矩使汽輪發(fā)電機的轉子元件發(fā)生扭振，并使汽輪機葉片產生疲勞循環(huán)。2.2.2對周邊設備的影響影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性：諧波對電力系統(tǒng)中以負序(基波)量為基礎的繼電保護和自動裝置的影響十分嚴重，這是由于這些按負序(基波)量整定的保護裝置，整定值小、靈敏度高。如果在負序基礎上再疊加上諧波的干擾(如電氣化鐵道、電弧爐等諧波源還是負序源)則會引起發(fā)電機負序電流保護誤動(若誤動引起跳閘，則后果嚴重)、變電站主變的復合電壓啟動過電流保護裝置負序電壓元件誤動，母線差動保護的負序電壓閉鎖元件誤動以及線路各種型號的距離保護、高頻保護、故障錄波器、自動準同期裝置等發(fā)生誤動，嚴重威脅電力系統(tǒng)的\o"安全"安全運行。對通訊系統(tǒng)工作產生干擾：電力線路上流過的幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合時，會在鄰近電力線的通信線路中產生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度，甚至在極端的情況下，還會威脅著通信設備和人員的安全。對弱電設備的影響：電力諧波會使電視機、計算機的圖形畸變，畫面亮度發(fā)生波動變化，并使機內的元件溫度出現(xiàn)過熱，使計算機及數據處理系統(tǒng)出現(xiàn)錯誤，嚴重甚至損害機器。影響電力測量的準確性：由于電力計量裝置都是按50Hz的標準的正弦波設計的，當供電電壓或負荷電流中有諧波成分時，會影響感應式電能表的正常工作。在有諧波源的情況下，諧波源用戶處的電能表記錄了該用戶吸收的基波電能并扣除一小部分諧波電能，從而諧波源雖然污染了電網，卻反而少交電費；而與此同時，在線性負荷用戶處，電能表記錄的是該用戶吸收的基波電能及部分的諧波電能，這部分諧波電能不但使線性負荷性能變壞，而且還要多交電費。電子式電能表更不利于供電部門而有利于非線性負荷用戶。干擾\o"通信"通信系統(tǒng)的工作：電力線路上流過的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中產生干擾電壓，干擾通信系統(tǒng)的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發(fā)電話鈴響，甚至在極端情況下，還會威脅通信設備和人員的安全。另外高壓直(HVDC)換流站換相過程中產生的電磁噪聲(3-10kHz)會干擾電力載波通信的正常工作，并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護裝置動作失誤，影響電網運行的安全。目前采用的電力測量儀表中有電磁型和感應型，它們受諧波的影響較大。特別是電能表，當諧波較大時會產生計量混亂，測量不準確。諧波已成為電網的一大公害、各類設備的隱形殺手，同時諧波給企業(yè)帶來的經濟損失已經越來越受到重視。2.2.3諧波對電能的損耗供電電源電流按傅立葉級數分解可分為基波有功電流、基波無功電流、諧波有功電流和諧波無功電流，間諧波和次諧波電流含量相對較小。實際生產過程中我們需要消耗的是基波的能量。大量的諧波會產生極大的額外的諧波功率，直接浪費企業(yè)的電能。諧波在電纜上的集膚效應，導致電纜溫升巨大，電能未能直接成為有效的生產動能，而是有電能直接轉化成為了電纜的熱效應能量，產生巨大電能浪費。長期諧波環(huán)境下，將造成導線絕緣破壞對地放電等隱患。變壓器由于諧波的影響所造成的鐵損、銅損等能量損耗，并且由于諧波引起的變壓器的噪音及發(fā)熱，使電能轉變?yōu)榱藷崮芗奥曇舻哪芰坷速M。大大增加開關誤動作的幾率，造成企業(yè)的停電損失。諧波的污染降低了用電利用率，將直接導致電費的增加。抑制諧波將有效提高用電利用率，減少企業(yè)的直接電費損失。供貨范圍及效益3.1供貨置清單本成套設備不包含并柜主母排、零排和接地排，一次交接點為斷路器開關進線端子,二次交接點為供貨方進線端子排,交接點以下的設備我方提供。序號變壓器名稱有緣電力濾波器容量數量（套）備注1800KVA變壓器（含變頻器）100A821600KVA變壓器(不含UPS)100A231600KVA變壓器(含高頻UPS)150A8注：以上設備由買方負責安裝。我方只負責指導安裝及調試。3.2安裝位置示意圖3.3治理效益有源濾波器間接效益減少諧波含量，是系統(tǒng)中的諧波含量達到國家標準；消除流過配電線路的諧波，從而大大減小線路損耗，降低配電線纜的溫升，提高線路帶載能力；減少控制設備和繼電保護裝置誤動作或拒動作，提高供電的安全和可靠性及產品合格率。；補償三相電流不平衡，減少變壓器和線路的銅損以及中線電流，提高供電質量；減小變壓器的附加損耗，降低噪聲，提升變壓器的帶載能力；綜上，在系統(tǒng)嚴重的諧波污染得以得到完美的治理后，系統(tǒng)的整體運行效率將會得到提成，系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行也可以得到有力的保障，因此諧波和無功治理對系統(tǒng)的效益十分巨大。產品介紹4.1有源濾波器的基本原理有源濾波器系統(tǒng)結構示意圖如圖4.1所示。有源濾波器并聯(lián)在電網Source和負載Load之間。負載Load是一個非線性負載，其負載電流上含有大量的諧波成分。通過外部電流互感器，實時檢測負載電流，并通過內部DSP計算，提取出負載電流中的諧波成分，然后輸出PWM信號給內部IGBT，使得逆變器產生一個和負載諧波電流大小相等，相位相反的諧波電流ish注入到電網中，使得流入電網的電流為純凈的正弦波電流，從而達到濾波的目的。電源電源APF

圖4.1有源電力濾波器系統(tǒng)結構示意圖4.2有源電力濾波器功能特性4.2.1有源電力濾波器的通用功能可對各次諧波進行動態(tài)補償；不易受電網阻抗及電網頻率變化的影響；可同時對無功功率進行動態(tài)補償；可以補償系統(tǒng)不平衡；所需貯能元件容量不大。4.2.2有源電力濾波器的優(yōu)點基于DSP+CPLD的全數字控制技術——3個32位100MHz的DSP＋1個CPLD控制優(yōu)異的補償特性——可同時濾除2～50次諧波，可選擇或剔除2~50次內的指定次數諧波補償先進的并聯(lián)功能——可實現(xiàn)多達8臺并聯(lián)（推薦）或更多臺而無需增加任何功能卡或其他選件超寬的工作電壓范圍——輸入電壓范圍是相電壓從138V到276V（相電壓）超寬的工作頻率范圍——頻率范圍從45Hz到63Hz動態(tài)補償，快速響應時間小于300us，全響應時間為10ms500條歷史記錄配置圖形LCD顯示的多功能面板緊湊的結構設計和優(yōu)秀的外觀設計簡潔的現(xiàn)場安裝調試在線式軟件升級功能自診斷和自檢測功能負載短路保護的功能系統(tǒng)效率高達97%諧波抑制率高達10倍以上智能補償無功和三相不平衡補償的功能4.2.3有源電力濾波器對配電系統(tǒng)的影響分析由于目前配電系統(tǒng)的自動化程度越來越高，各類電力電子器件被廣泛應用，這就使得配電系統(tǒng)中的諧波污染非常嚴重。一方面諧波電流過大會造成電容器過負荷，過熱嚴重時會發(fā)生諧振燒毀電容器。另一方面系統(tǒng)中的大量諧波對機電設備也會造成很大危害，同時還影響生產線中比較敏感的電子設備，造成控制設備失靈，邏輯編程部件錯誤，產生誤動作影響生產進程。諧波對供配電的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）電力變壓器、電力線路，電流諧波將增加銅損，電壓諧波將增加鐵損，綜合效果是使變壓器溫度上升，影響其絕緣能力，并造成容量裕度減小。諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振，及引起鐵心磁通飽和或歪斜，而產生噪聲。因此，諧波的泛濫將會嚴重地威脅工礦企業(yè)的供配電系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定的運行。2）電動機：輸出諧波對電動機的影響主要有，引起電動機附加發(fā)熱，導致電動機的額外溫升，電動機往往要降額使用，由于輸出波形失真，增加電動機的重復峰值電壓，影響電動機的絕緣，諧波還會引起電動機轉矩脈動，以及噪聲增加。3）電力電容器組：一般電容器的標準規(guī)范，規(guī)定其最大電流只允許35%的超載，但實際運轉時，由于諧波的影響，以致常發(fā)生嚴重過載。由于電容器之阻抗，隨頻率的增加而減少，故諧波產生時，電容器即成為一陷流點，流入大量電流，因而導致過熱、增加介電質的應力，甚至損壞電力電容器。當電容器與線路阻抗達到共振條件時，會發(fā)生振動短路、過電流及產生噪音。4）開關設備：由于諧波電流的存在，開關設備在起動瞬間產生很高di/dt的電流變化率，致使增加暫態(tài)恢復電壓的峰值，以致破壞絕緣。5）保護電器：電流中含有諧波，必產生額外的轉矩，改變電器的動作特性，以致引起誤動作。6）計量儀表：電能表等計量儀表，因諧波而會造成感應轉盤產生額外的電磁轉矩，引起誤差，降低精確度。7）電力電子設備：在多種場合，電子設備常會產生諧波的電流源，且很容易感受諧波失真而誤動作。其它還有如照明設備、通信設備、電視及音響設備、電腦設備、載頻遙控設備等都容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命。S有源濾波器以其卓越的諧波濾波特性，徹底凈化電網，大幅度提高供電質量，為配電網絡中的各個負載提供理想的電源支持，能顯著提高用電設備工作可靠性，大幅度降低設備故障率，讓配用電系統(tǒng)更加安全、高效。4.2.4有源電力濾波器節(jié)能降耗分析要詳細分析有源電力濾波器的節(jié)電性能，首先要分析諧波和無功功率帶來的能量損耗問題。國際上公認的諧波定義為：“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整倍數”。不失一般性，構建系統(tǒng)如圖4.2所示：圖4.2有源電力濾波器系統(tǒng)示意圖電力系統(tǒng)諧波引起的損耗主要表現(xiàn)在以下幾個方面：一、變壓器上的損耗；二、中性線上的損耗；三、饋電線路上的損耗；四、旋轉電機等負載上的諧波損耗。以下逐一展開分析。一、變壓器上的損耗。負載電流中含有諧波時，將在三個方面引起變壓器發(fā)熱的增加：1）均方根值電流。如果變壓器容量正好與負荷容量相同，那么諧波電流將使得均方根值電流大于額定值?？偩礁惦娏鞯脑黾訒饘w損耗增加。2）渦流損耗。渦流是由磁鏈引起的變壓器的感應電流。感應電流流經繞組、鐵芯以及變壓器磁場環(huán)繞的其它導體時，會產生附加發(fā)熱。這部分損耗以引起渦流的諧波電流的頻率的平方增加。因此，該損耗是變壓器諧波發(fā)熱損耗的重要組成部分。3）鐵芯損耗。鐵損的增加取決于諧波對外加電壓的影響以及變壓器鐵芯的設計。電壓畸變的增加將使得鐵芯疊片中渦流電流增加，總的影響取決于鐵芯疊片的厚度以及鋼芯的質量。由諧波引起的這部分損耗的增加，與前兩種情況下相比通常較小?？傊儔浩鞯膿p耗主要由損耗和渦流損耗：損耗與電流均方根值的平方成正比，R表示變壓器內部的導線阻抗，而渦流損耗與電流均方根值的平方以及諧波次數的平方成正比，定義為其中為比例系數為諧波次數考慮諧波時，變壓器標幺值損耗由下式給出 （1）式中，為額定條件下渦流損耗因子。渦流損耗因子可以從變壓器設計人員處得到，或利用變壓器實驗數據和ANSI/IEEEC57.110-1986標準提供的數據，或根據變壓器類型和容量取典型值。二、中性線上的損耗。中性線上流過的是零序電流。正常情況下系統(tǒng)中的零序電流含量很低，但諧波中的三次、六次等三的倍數次諧波均屬于零序分量，都會流過中性線，將在中性線上產生較大的損耗，并導致中性線嚴重發(fā)熱，甚至可能起火造成火災。中性線上的損耗具體計算公式為： （2）其中為流過中性線的各次電流為中性線阻抗三、饋電線路上的損耗。如前所述，總均方根值電流的增加會引起饋電線路上的損耗增加。饋線上的損耗具體計算公式為： （3）其中、、為流過ABC三相的各次電流、、為各饋線的線路阻抗四、旋轉電機等負載上的諧波損耗。電機受諧波電壓畸變的影響較大。電機末端的諧波電壓畸變，在電機里表現(xiàn)為諧波磁鏈。諧波磁鏈對電機轉矩沒有太大影響，但是它以與轉子同步頻率不同的頻率旋轉，在轉子中感應出高頻電流，其影響類似于基波負序電流的影響。諧波電壓畸變將引起電機的效率下降、發(fā)熱、振動和高頻噪聲。無功功率會增加饋線上電流有效值，增大線損，在此不再贅述。計算有源電力濾波器的節(jié)能性能時，只需計算出有源電力濾波器補償前的總的由諧波、無功及不平衡電流帶來的損耗，再計算出補償后的這部分損耗，兩者的差值再減去有源電力濾波器本身的損耗，即可獲得有源電力濾波器在節(jié)能方面的貢獻。4.3有源濾波器的技術參數APF的各項技術參數見表4.3。表4.3SAPF的技術參數包裝、運輸提供的全部貨物，均采用國家或專業(yè)標準保護措施進行包裝，使包裝應適應于遠距離運輸、防潮、防震、防銹和防粗暴裝卸，確保貨物安全無損運抵現(xiàn)場。由于包裝不善所引起的貨物銹蝕、損壞和損失均由賣方承擔。配有詳細的裝箱清單，并且標注明確，以方便區(qū)別查找。技術服務6.1服務理念在我司，服務不僅僅代表一種制度、程序，它已經融入我們的企業(yè)文化中，并為龍潤所有員工接受和奉行。我們提供的所有服務內容均來自用戶的需求，我們會一如既往地向用戶提供優(yōu)質、高效服務，并不斷尋求服務內容和服務方式的改進，使我們的客戶從中獲得優(yōu)質的產品和最佳的效益。6.2服務流程6.3服務內容全程技術支持：售前：前期技術交流、現(xiàn)場電能質量診斷、制定整體解決方案；售中：現(xiàn)場安裝、調試、效果驗證、操作培訓；售后：產品故障處理、產品維護、產品軟件免費升級。全天候響應服務：接到用戶的申請后，半個工作日內回復用戶，2個工作日內將最終處理。信訪、電話、傳真、電子郵件回復時間從收到投訴或者咨詢之時起不超過4小時，問題處理結果反饋時間不超過2個工作日。產品終身維修服務：提供為期一年的免費保修服務，以及終身維修服務。6.4服務承諾對本公司生產的產品，提供以下質量保證和售后服務：1）本公司保證提供的產品符合客戶所訂合同的質量、規(guī)格和性能要求，并提供有關技術指導和服務。2）我公司產品在正確安裝使用下，自設備安裝調試合格后12個月內，如產品出現(xiàn)質量問題，我公司負責包修、包退、包換。（非產品本身質量問題和人為因素造成的設備故障損失不在三包之列）3）產品使用中出現(xiàn)的問題保證12小時內給予明確答復或解決方案，質保期內需要現(xiàn)場處理，保證48小時到達現(xiàn)場。4）本公司提供的產品原則上由客戶根據產品說明書和相關資料自行安裝，但對第一次使用該類型產品的用戶，本公司可免費派技術人員到現(xiàn)場進行技術指導，以確保工期進度的設備的正常運行。5）使用本公司產品的用戶已存入客戶備忘錄并定期回訪。一切為用戶著想，終身為用戶服務。6）產品在發(fā)貨前，我公司將確認客戶收貨地址及收貨人，并向客戶提供產品質量證明單、說明書及貨物發(fā)運單。7）產品出廠前，我公司將對產品進行各項指標的嚴格檢驗，確保產品合格率達到100%。案例分析7.1中國移動四川成都萬年樞紐項目名稱中國移動四川成都萬年樞紐中心機房諧波治理工程安裝總數3臺型號規(guī)格050SinexcelAPF44L/HL-A安裝測試工程師李正軍初裝日期2009/10/26驗收日期2009/10/31項目描述中國移動四川成都萬年樞紐中心機房的配電系統(tǒng)中含有大量的UPS和開關電源等諧波源設備，給系統(tǒng)帶來了嚴重的諧波污染。目前供電質量難以保證通信業(yè)高可靠性用電的需要，需要在提高供電質量的同時推進節(jié)能降耗，針對具體的諧波測試情況，在機房中諧波污染最嚴重的兩個測試點處共安裝了3臺有源電力濾波器進行諧波治理。安裝示意圖安裝地點一在1樓低壓配電室17P配電柜中2臺200kVA的UPS輸入端安裝了1臺50A有源電力濾波器現(xiàn)場照片配電柜中有源電力濾波器接線圖有源電力濾波器安裝位置圖開啟APF前的波形圖電壓波形圖電流波形圖開啟APF后的波形圖電壓波形圖電流波形圖波形圖對比小結有源電力濾波器開啟后，電壓和電流波形的畸變明顯減少，接近標準正弦波。開啟APF前的頻譜圖開啟APF后的頻譜圖頻譜圖對比小結有源電力濾波器開啟后，系統(tǒng)中主要的5次和7次諧波含量明顯減小，高次諧波基本都得到了消除。開啟APF前的諧波數據開啟APF后的諧波數據諧波治理前后數據對比項目A相B相C相治理前電壓畸變率(THDU)/%電流畸變率(THDI)/%23.422.823.3治理后電壓畸變率(THDU)/%電流畸變率(THDI)/%安裝地點一諧波治理效果總結達到預期補償效果，開啟有源電力濾波器后，市電模式下電壓畸變率（THDU）由2.5%下降到1.5%，電流畸變率（THDI）由24%下降到5%，總諧波電流由44A下降到9A，該處的功率因數PF由0.89提升到了0