有源電力濾波器應用

隨著國內外電力電子技術的發(fā)展，大量由電力電子開關構成的、具有非線性特性的用電設備廣泛應用于冶金、鋼鐵、交通、化工等工業(yè)領域，如電解裝置、電氣機車、軋制機械、高頻爐等，故國內外電網中的諧波污染狀況日益嚴重。美國電力科學研究院EPRI最近的報告指出，全美因諧波等電能質量損失達幾百億美元。電網中的高次諧波會造成旋轉電機和變壓器過熱，使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞；對電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、調相機、繼電保護自動裝置和電能計量等也有很大危害，嚴重時會引發(fā)設備誤動作，造成重大事故；諧波污染對通信、計算機系統(tǒng)、高精度加工機械，檢測儀表等用電設備也有嚴重的干擾。因此，必須采取有效的措施來消除電網中的高次諧波。

在低壓配電網中這些諧波污染問題顯得尤為突出，嚴重影響到各種類大型廠礦的正常生產，如鋼鐵、煤礦、化工、紡織等企業(yè)，以及IT和大規(guī)模微電子集成電路企業(yè)，造成產品報廢，生產線停產，生產設備的壽命驟減甚至損壞。
諧波使電網中串、并聯(lián)設備產生諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設備的效率，大量的三次諧波電流流過中線時會使線路過熱甚至發(fā)生火災。諧波對計算機和數控設備具有很大危害，可以影響程序運行，破壞數據，使信息丟失，導致控制系統(tǒng)誤動作。諧波能夠影響各種電氣設備的正常運行，對電機、變壓器、電容器、電纜等設備造成振動、過熱、絕緣老化，嚴重影響設備的使用壽命甚至直接造成設備損壞。

例如大眾汽車在生產中所產生的諧波直接影響上海安亭電網，且諧波的干擾使得大眾的DeviceNet現場總線自動化生產系統(tǒng)無法正常工作。這些諧波污染問題帶來的嚴重經濟損失以及隨著電力市場的發(fā)展趨勢，政府、企業(yè)和個人用戶對電能質量越來越重視，產生諧波污染的用戶需要相應的設備減輕或消除其對周邊電力系統(tǒng)的影響，電力運行管理部門也會加強對相關企業(yè)的監(jiān)督管理。顯然上述配電網用戶都是本產品的目標市場。

根據國內經濟發(fā)展的現狀，我國在有源濾波器方面的需求在近些年將有較大的增長。我國首都北京將在2008年舉辦奧運會，屆時，諧波問題是電能質量的主要問題，現階段北京奧組委已經建立專門的諧波測量站，每周定期向國際奧組委上交諧波狀況報告，以保證電能質量。我國最大的國際城市上海將在2010年全年舉辦世界博覽會，場館對電能質量也提出了更高的要求，上海市也建立了專門的諧波測量站，以保證電能質量。由此可見，諧波問題已成為當前電力系統(tǒng)面臨的主要問題。
本產品現已通過科學技術鑒定，科技情報研究所和科學技術鑒定報告均認為：本產品已經達到國際先進水平。因此本產品將立足于國內電網的實際情況，利用我公司的先進技術和設備以及國內較低的制造成本，必將打破該產品為國外公司壟斷的局面，并生產出符合中國國情的先進產品，為上海地區(qū)以及全國的工業(yè)發(fā)展帶來好的經濟效益。

諧波的危害
1.使旋轉電機和變壓器過熱、振動和噪聲，降低變壓器額定容量，縮短電機使用壽命
2.使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞
3.使線路損失加大、電纜過熱、絕緣老化，嚴重時會使電纜“放炮”
4.影響電力系統(tǒng)中的發(fā)電機、調相機、繼電保護和自動裝置，嚴重時會引發(fā)設備誤動作，造成重大事故 使電能計量等產生誤差
5.嚴重干擾通信、計算機系統(tǒng)、高精度加工機械，檢測儀表等用電設備的使用
6.大大提高了電網諧振的可能
7.損壞電網中敏感設備
8.導致中線電流過大，造成中線發(fā)熱甚至火災

主要應用場合
1.變頻設備的應用場合
隨著技術的進步，變頻設備大量應用于各類場合，變頻設備會產生大量的諧波，因此，這類場合是有源濾波器主要的目標市場之一。
2.不穩(wěn)定負荷的應用場合
不穩(wěn)定負荷不是有源濾波器的主要市場，但它是電力系統(tǒng)一個極其重要的方面，因為不穩(wěn)定的負荷雖然所占比例不大，但是它們對電力系統(tǒng)產生的影響卻遠遠大于其它負荷所造成的影響，因此對于該類應用場合也應作為有源濾波器的主要市場方向之一。
3.鋼鐵廠
鋼鐵廠的電弧爐、軋鋼機等是主要的諧波發(fā)生設備，且主要是沖擊性負荷，對鋼鐵廠附近的其它負荷有很大影響。同時，諧波問題對鋼鐵廠無功補償的影響很大，所以應以無功補償和諧波治理同時處理作為目標。
4.有色冶金
有色冶金的負荷除電弧爐性質的負荷外，還由于采用直流濕法冶金而產生大量的直流成分。
5.港口機械
港機是大型的提升設備，一般都采用很大的變頻器，因此是港口機械主要的諧波發(fā)生源，因此對于該類應用場合也應作為有源濾波器的市場方向之一。
6.電氣化鐵路
電氣化鐵路一般使用直流電機拖動，因此是一個市政方面的主要諧波源。根據現有上海、北京等地電氣化鐵路的運行情況，大多數系統(tǒng)都安裝了濾波器。預計本產品可以達到電氣鐵路濾波器國產化的作用。
7.高精度自動化生產線
高精度自動化生產線本身不產生諧波，但是對于電能質量有很高的要求，因此需要在高精度自動化生產線的供電側安裝有源濾波器，以降低諧波對生產線的影響
8.辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調集中場所
辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調集中場所的諧波情況也非常嚴重，治理方法宜采用集中治理方法，以節(jié)省成本。
其典型用戶有：上海寶鋼集團公司、上海大眾汽車有限公司、上海通用汽車有限公司、 北京奧運會各場館、上海世界博覽會各場館、上海港碼頭、金川有色金屬集團公司、上海市明珠線、上海市各大賣場等等。

技術指標和電氣參數
諧波電流：THD(I)5%，TDD5%，諧波次數為3次以上的高次諧波
諧波電壓：THD(V)5%，諧波次數為2至50
濾波效果：符合ANSI/IEEE std 519-1992，GB/T 14549-93
功率因數：COS?>0.95
響應速度：25KHz
額定電壓：220V至6kV，3相或3相4線
電壓偏移：±10%
額定頻率：50Hz，±5%
最大電流：100%
沖擊耐壓：ANSI/IEEE std C62.41-1991
產品特性
可同時濾除2至50次諧波；
響應時間小于200μs，響應速度快、控制精度高；
瞬間300%額定容量涌流補償；
采用20kHz的IGBT，完美迅速消除諧波；
可自動消除系統(tǒng)諧振；
具有自動限流功能，不會發(fā)生過載；
可只濾除諧波，或可以同時濾除諧波和補償無功；
設計選型簡單，不需要進行詳細的電網分析，只需測量諧波電流大小