有源电力滤波器治理谐波

 有源电力滤波器治理谐波低压配电系统中主要的谐波污染源,当正弦波电压施加在非线性负载上，电流就变成了非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。对非正弦波作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波，频率大于工频的分量称为谐波。如今广泛使用的负载大部分是非线性的，如整流器、变频器、电弧炉、焊接设备、UPS、电梯、空调、节能灯（荧光灯）、复印机等等，这些非线性负载会产生大量的谐波电流并注入到电网中，使电网电压产生畸变，这种谐波污染会对电网和用户产生严重的危害。

1　在我国供配电系统当中，谐波污染是待解决的问题之一，近年来由于社会对于电力的需求变大，以及新型电器的不断产生，对电力系统的要求也越来越高，形成的谐波污染也越来越不容忽视，因此，我国相关研究人员结合居民以及单位的实际用电状况，釆用设备，研究新理论去解决电力谐波治理问题。
　产品简介

　　功能：

　　ANAPF系列有源电力滤波器通过电流互感器采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。

　　应用范围：

　　适用于并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。

　　订货范例：

　　具体型号：ANAPF150-380/BGL

　　技术要求：谐波补偿电流150A，线电压等级380V 。

　　接线方式：三相四线

　　安装方式：立柜式

　　互感器接线方式：负载侧

　　2 技术参数

3 产品选型

 4 应用案例

   　ANAPF在低压配电系统中的具体应用

　　上海某中小型企业，变压器容量为150kVA，到了冬季当有大量的空调同时打开时，断路器就会跳闸，严重影响了公司的日常运营。经调查该公司有大量节能灯、变频空调、计算机、打印机和电梯等非线性负载，正是这些非线性负载降低了变压器的出力。研究表明谐波电流会引起变压器外壳外层硅钢片或某些紧固件发热，可能导致局部过热的发生，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏，缩减变压器使用寿命。谐波对变压器的使用效率产生重大的负面影响。经实际勘测分析发现该公司变压器裕量虽不大，但如果把谐波降低到符合国家标准规定的范围内，就可以满足日常的供电需求，没有必要扩容。对公司的用电负荷进行调查分析，发现照明回路负荷较大，并且因为照明回路使用了大量的节能灯，使该回路谐波含量比较高，是降低变压器出力的主要原因。

　　用FLUKE 434对照明回路进行测量得到电流波形如图1所示。由图可知，电流波形与理想的正弦波相去甚远，畸变较为严重。电流波形的畸变会导致电压波形的畸变进而影响到其他设备如计算机的正常运转。同时N相电流达37A，电流不平衡问题也比较突出，存在较大的用电隐患。

　　分次谐波含量数据如图2所示。由图可知，A相、B相、C相的THDi分别为19.7%、27.8%、26.6%，谐波污染非常严重，存在安全隐患。

　　图1：照明回路电流波形          图2：照明回路分次谐波含量数据

　　根据谐波含量，选用额定容量为50A的ANAPF对照明回路进行单独补偿，治理后得到的电流波形图、分次谐波含量数据分别如图3、图4所示。

　　图3：治理后照明回路电流波形            图4：治理后照明回路分次谐波含量数据

　　从图3、图4可以看出，治理后电流波形接近于的正弦波，电流的畸变得到了有效的控制；中性线电流也从37A降低到5A，消除了因中性线电流过大而引起的火灾隐患；电流的谐波含量也从20%左右降到了3%左右，谐波含量大为降低，已符合GB T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》规定标准。

　　ANAPF有效的降低了THDi，同时治理了三相不平衡，减少了中性线流过的电流，有效的提高了各项电能指标，使各种用电设备能正常稳定运行，延长了设备的使用寿命，减少了因电路故障而产生的损失。
谐波综合治理的目的是以低成本获得高的效益。这里，高的效益是从企业和电力公司2个角度来衡量的。过去，企业从事谐波治理是被动的，也就是说，是单纯为了满足供电企业的要求而采取谐波治理，但这样做实际上是为了保证大多数企业的用电利益。基于上面的理念，谐波治理应尽量在下游进行,这样企业内部电网获得效益高，而当内部电网改善后，供电企业所关注的公共电网的质量自然就得到了保证。
电流跟踪控制方法，电流跟踪控制方法在有源电力滤波系统中发挥着重要的作用，它决定了系统的快速性和准确性。为了得到较好的实时性，一般采用跟踪型PWM控制方式，目前常用的电流跟踪控制方法有：三角波比较方式和滞环比较跟踪控制。
  有源电力滤波器治理谐波

　　1）单独投入有源滤波消除谐波，电网三相相电流波形畸变率THDI由36.8%，35.4%，35.4降低至6.6%、6.6%、7.3%，三相电流波形畸变程度明显好转，功率因数由0.87提高到0.92。

　　2）有源滤波和无功补偿装置都投入后，有源滤波选择消除谐波模式，无功补偿装置选择自动控制模式，三相THDI由36.8%，35.4%，35.4降低至3.8%，3.9%，4.5%，三相电流波形畸变程度明显好转，功率因数由0.87提高到0.99。

　　由以上测试结论可知，通过有源滤波及智能电容技术的配合使用消除谐波效果明显，减少了谐波对电气设备的危害，并可节约能耗消耗。