有源滤波装置在***机构中的重要性及应用-安科瑞 郭海霞

安科瑞 郭海霞

江苏安科瑞电器制造有限公司 214405

摘要

现今科技发展日新月异，***水平不断提高，同时也伴随着各种大型******设备的引入，这些***设施中产生大量谐波，给***设备的电气安全和设备的正常工作带来严重危害，有源滤波装置成为解决这一问题的关键装置。

关键词 有源滤波装置 谐波 治理 ***机构

引言

本文从分析***中哪些设备是谐波源，分析其危害，提出治理措施，并以实际案例来分析有源滤波装置如何选型。

1***供配电系统谐波源

1.1***设备

在***设备中有大量的电力电子元器件，这些设备在工作时会产生大量谐波，造成污染。比较常见的设备有MRI(***仪)、CT机、***机、DSA(***造影机)等。其中，MRI工作时会生成射频脉冲和交变磁场来产生***，而射频脉冲和交变磁场都会带来谐波污染;***机中高压整流器的整流桥工作时将产生较大谐波，而且***机为瞬时性负荷，工作时电压可达几十千伏，变压器的原边将增加60~70kw的瞬时负荷，也会增加电网谐波。

1.2电器设备

***中的通风设备如空调、风机等，以及照明设备如荧光灯都会产生大量谐波。为了节约能源，***中大都采用变频风机及空调。变频器是一种非常重要的谐波源，其总谐波电流畸变率THD-i达到33%以上，会产生大量5、7次谐波电流污染电网。***内部的照明设备中，有大量的荧光灯具，也会产生大量的谐波电流。当多个荧光灯接成三相四线负载时，中线会流过很大的三次谐波电流。

1.3通信设备

目前***均为计算机网络化管理，这就表示计算机数量、视频监控和音频设备数量很多，而这些都是典型的谐波源。此外，计算机网络管理系统中有存储数据的服务器，必须配有UPS等备用电源。UPS先将市电整流成直流电，一部分储存在电池中，另一部分通过逆变器转换成稳压交流电向负载供电;当市电终端供应时，改由电池向逆变器供电以继续工作，保证负载的正常运作。而我们知道，整流和逆变会采用到IGBT和PWM技术，所以UPS在工作时会产生大量3、5、7次谐波电流。

2谐波对***设备的危害

从上面的描述中我们可以发现，***的配电系统中有很多谐波源，会产生大量谐波(以3、5、7次谐波为***多)严重污染电网，引起谐波超标、中性线谐波过载等电能质量问题。这些问题都会影响***设备的使用。

2.1谐波对影像采集类设备的危害

由于受到谐波的影响，***工作人员经常会遇到设备故障。这些故障轻则发生数据差错、图像模糊、信息丢失等问题，重则损坏电路板元器件造成***设备无法继续正常工作;特别是一些成像设备，受到谐波影响时内部的电子元件可能会记录波动并改变输出，将导致波形图像重叠变形或模糊不清，容易造成误诊。

2.2谐波对***护理仪器的危害

***用电子仪器有很多，受谐波危害较大的是******仪器。******是指用激光、高频电磁波、***线、微波、超声等单独的或配合传统***的***。相关设备受到谐波干扰，输出信号中将含有杂波或直接放大谐波信号，对患者造成强烈的电刺激，在对某些重要部位进行***时，存在重大安全隐患。而护理仪器比如呼吸机、起搏器、心电***等都与被监护人的生命息息相关，有些仪器的信号本身就非常微弱，当受到谐波干扰时可能导致采集信息错误甚至无法工作，给患者和***造成重大损失。

3谐波的治理措施

根据谐波的产生原因，其治理措施大致可分为以下三种：减少系统阻抗、限制谐波源、安装滤波装置。

3.1减少系统阻抗

要达到减少系统阻抗的目的，就要减少非线性用电设备与电源间的电气距离，换句话说就是提高供电电压等级。比如某钢厂的主要设备是电弧炉，原先用35KV供电，由两个110KV的变电所分别架设一回35KV专线供电，在35KV的母线上测得谐波分量较高;后改用一个距离只有4公里的220KV变电所架设5回35KV专线供电，母线上谐波情况明显好转，此外该厂还使用了较大容量的同步发电机，使这些非线性负荷的电气距离大大下降，使该厂产生的谐波量减少。这种方法的******大，需要和电网发展规划协调，适用于大型工业项目，而且***要求不间断连续供电，一般由两个或以上变电所供电，故不优先考虑此方法。

3.2限制谐波源

此法需要改变谐波源的配置，限制大量产生谐波的工作方式，集中使用具有谐波互补性的装置使设备谐波互相抵消;增加变流装置的相数，使特征谐波次数提高，从而大大地降低谐波电流的有效值。这种方法需要重新布置设备线路，协调安排仪器的使用配合，具有较高的局限性。***可以根据自身情况稍作调整，可以在一定程度上减少谐波量。

3.3安装滤波装置

目前常用的交流滤波装置有：无源滤波装置、有源滤波装置(APF)两种。无源滤波装置又称LC滤波装置，是利用LC谐振原理，人为地造成一条串联谐振支路，为准备滤除的特定次数谐波提供阻抗极低的通道，使之不注入电网。无源滤波装置结构简单，吸收谐波效果较明显，但仅限于固有频率的谐波，而且补偿特性售电网阻抗的影响很大(在特定频率下，电网阻抗和LC滤波装置之间可能会发生并联谐振或串联谐振)。有源滤波装置(APF)是一种新型电力电子装置，用于动态***谐波、补偿无功。它能够实时的采集并分析负载的电流信号，分离各次谐波和无功，通过控制器控制变流器输出与谐波及无功电流等幅、反向的补偿电流，抵消负载中谐波电流，从而达到谐波治理的目的。有源滤波装置具有实时跟踪、响应迅速、补偿***(可同时补偿无功和2~31次谐波)等显著的优点。

4 ANAPF有源滤波装置在***机构中的具体应用

随着人们生活水平的不断提高以及人口老龄化加速到来，***服务需求正在稳步增加，***服务产业即将进入快速增长期，而***行业***显著也是***重要的代表就是***。由于***特殊的社会价值和重要性，其电能质量问题的解决刻不容缓。

4.1 ANAPF的选型

谐波治理的好处，首先就是病患和医护人员的人身安全的到保障，即通过治理谐波减少或消除其对配电系统的不良影响，保证变压器和***仪器的正常运行;其次直接体现经济效益，即保障低压电容补偿系统的正常运行，发挥其应有的作用，降低电网中谐波含量，并且提高功率因数，减少无功损耗，延长设备使用寿命。

某市高新区人民***配电系统，主要负载为电子***精密设备、照明及变频通风设备、计算机及UPS等，其主要负载谐波电流畸变率大致可参考下表。

通过现场人员了解到，此次需要治理谐波的负载集中在4台变压器下，这4台变压器容量分别为：两台1600KVA，具体参数如图1所示。

两台2000KVA，具体参数如图2所示。

根据变压器容量及具体设备使用情况，我们可以发现系统中多数为非线性设备，产生了大量谐波，对无功柜和其他用电设备均会产生影响。为了避免这种危害，考虑到治理效果和成本，并结合客户治理需求，根据公式(1)估算，我们此次的方案定为用两台200A的有源滤波装置和两台250A的有源滤波装置分别对4台变压器二次侧进行集中补偿。其中两台1600KVA的变压器采用200A的APF配套3000/5的采样电流互感器，两台2000KVA的变压器采用250A的APF配套4000/5的采样电流互感器。

4.2 ANAPF的安装方式

本项目柜体采用的是模块化组合式安装，如图1所示，该方式在此项目中有以下几个优点：

    (1)可根据负载使用变化随时增、

减APF设备的容量;

(2)每个模块单独安装散热单元，

并可在柜体上加装散热风扇，散热效

果良好;

(3)多个模块之间虽有通讯连接，

但各台的故障并不会相互影响其它模

块继续工作;

(4)后期维护方便，可实现故障模块

单独维修、更换;维护期间ANAPF有源滤

波装置可持续工作。

本项目中的安装方案为负载侧集中补偿，安装方便，只需要将柜体放至指***置并接入主电路接线以及电流互感器接线即可调试使用，接线原理图如图3所示。

其中主电路接线一端接于主母排并线点，另一端接于ANAPF的柜后进线汇流铜排A/B/C/N上;电流互感器套在ANAPF并网点和需要补偿的负载之间进行采样，然后将信号接至柜内互感器接线端子上。

5 结语

从本文中我们可以了解到谐波对***行业的危害是很大的，大量的谐波会影响精密仪器的性能和使用，严重时可能危及人身安全;还会增加线路功率损耗和导体发热量，降低设备使用效率和寿命，故治理谐波的重要性不言而喻。通过安装有源滤波装置，能够很好地达到治理谐波的目的，从而保障人身和设备安全。从短期来看，治理谐波需要一定的前期资金投入;但从长久发展来看，ANAPF有源滤波装置后期维护方便，可实时投切使用，它治理谐波所带来的经济效益和净化电网的社会效益也是很明显的。

【参考资料】

[1] 安科瑞电能质量监测与治理选型手册。2015.08版

[2] 安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版

作者简介：郭海霞，女，本科，江苏安科瑞电器制造有限公司，主要研究方向为智能建筑供配电监控系统。Email：2880157879@***.com ***：2880157879 手机：18860995105 电话：0510-86179915 传真：0510-86179963网址：http://www.acrel-et.com/