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电能质量分析与治理

 一、快速选型

1.谐波治理产品快速选型表

2.无功补偿产品快速选型表

3.无功补偿产品快速选型表

3.1 SVC无功补偿柜

Ø 分立元件方案

Ø 分立元件方案

3.2 ANSVG静止无功发生器

3.3 ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置

3.4 ANSVG-S-G智慧型动态无功补偿装置

3.5 ANSVG-G-A混合动态滤波补偿装置

二、ANAPF有源电力滤波器

1.概述

1.1 谐波的定义

任何一种周期性非正弦波形都可以看成是由若干种频率不同的正弦波合成的,其中频率为工频的分量称为基波,大于1整数倍基波频率的正弦波分量称为谐波。

总谐波畸变由不同频率的分次谐波合成,各次谐波频率与基波频次的比值(n=fn/f1)称为谐波次数。例如在工频为50Hz的系统中,频率为150Hz的谐波分量即为3次谐波;频率为250Hz的谐波分量即为5次谐波。

1.2 谐波的危害

◆ 使公用电网中的设备产生附加谐波损耗,降低电网、输电及用电设备的使用效率。

◆ 在三相四线制系统中,由于零线流过大量的3n次谐波电流,造成零线过热。

◆ 谐波会产生额外的热效应,引起用电设备发热、加速老化,从而降低设备的使用寿命。

◆ 谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振或者串联谐振,使谐波电流放大几倍甚至数十倍,造成过电流,引起用电设备损坏,谐振严重时还会引起跳闸事故。

◆ 谐波会引起一些保护设备误动作,同时也会导致电气测量仪表计量不准确。

◆ 谐波会对附近的通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低信号传输质量;重者导致信号丢失,使通信系统无法正常工作。

2.产品介绍

2.1 工作原理

ANAPF系列有源电力滤波器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。其原理为:ANAPF系列有源电力滤波器通过CT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。

 

2.2 产品特点

DSP+FPGA全数字控制方式,具有极快的响应时间、先进的主电路拓扑和控制算法,精度更高、运行更稳定;

◆ 一机多能,既可补谐波,又可兼补无功,可对251次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿;

◆ 具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能;

◆ 模块化设计,体积小,安装便利,方便扩容;

◆ 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制,使用方便,易于操作和维护;

◆ 输出端加装滤波装置,降低高频纹波对电力系统的影响;

◆ 多机并联,达到较高的电流输出等级;

◆ 拥有自主发明专利、软件著作权、欧洲机构认证的CE证书、苏州电科所认证的型式试验报告。

2.3 型号说明

2.4 技术参数

2.5 规格型号说明


下面是某现场负载的产品应用效果图,其谐波含量高达
60%左右,通过电能质量分析仪PW3198的分析可以帮助我们很直观的看到补偿效果。3.现场谐波治理效果

补偿前电流波形呈现M形,补偿后电流波形趋向正弦波,效果良好。

补偿前电流畸变率高达59%,补偿后电流畸变率降至9%,谐波得到大大抑制。

补偿前A3次谐波7.6A5次谐波78.2A7次谐波42.6A

补偿后A3次谐波1.3A5次谐波6.9A7次谐波4.0A;各次谐波也均得到明显抑制。

4.上图示例

电能质量监测与治理系统针对不同的场合可选择不同的治理方案,一般有集中治理、局部治理和就地治理三种技术方案。

4.1集中治理

本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿,同时在配电前端设置有源电力滤波器,采用集中治理的方式抑制谐波。

集中治理适用于单台设备谐波含量小,但数量庞大、布局分散的场合,比如办公大楼(个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等),虽然单台设备的电流小,谐波含量低,但整栋大楼的总电流大,总谐波电流也大。

4.2 局部治理

本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿,同时在局部谐波源前端设置有源电力滤波器,采用局部治理的方式抑制谐波。

局部治理适用于谐波源集中在某一条或几条馈出支路的配电系统,比如医院的精密仪器、UPS电源等,虽然单台设备的电流小,谐波含量低,但为防止其他设备产生的谐波对其干扰,采用局部谐波治理。


4.3 就地治理

本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿,同时在主要谐波源的前端设置有源电力滤波器,采用就地治理方式的抑制谐波。

就地治理适用于谐波源比较明确且单台设备谐波含量较大的配电系统,比如大型商业区的景观照明、影剧院的可控硅调光设备、工业区的变频器调速设备等,单台设备电流大、谐波含量高、谐波电流大,为防止谐波电流影响其他用电设备,采用就地治理。

 

5.实物整柜示意

 

整柜方案适用于MNSGGD等柜型。

 

1)母线室:用于穿过低压配电柜的总母线,内部母线夹用来固定总母线。

2)开关室:用于安装每台模块对应的微型断路器,方便模块切合。

3)模块室:模块通过前面板上的的挂耳实现固定。

4)地排室:用于安装接地排。

注意:我公司不提供母线框、母线框支架及地排支架。

注:由于模块采用强制风冷,自带风扇,模块前后面板已经做开孔散热处理,为保证所产生的热量在柜体内能够散出,建议柜体前后门尽量多开孔,保证散热效果,所开孔可采用10*10mm的方孔,每个APF模块对应开孔示意如下,同时满足IP20的防护等级。另如有条件允许,建议在柜体顶部安装风扇,提高散热效果。

三、ANHPD系列谐波保护器

1.概述

大量非线性负载的广泛应用,会给电网带来谐波污染,对电网的安全可靠运行极为不利,尤其是高次谐波。一些对电能质量要求高的设备,例如电子计算机、精密医疗仪器、微处理器以及其它数字化电子设备等,当它们的供电电源中有高次谐波时,经常会出现程序运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故重启等现象,甚至会永久性损坏。

ANHPD300系列谐波保护器对用电设备产生的随机高次谐波、脉冲尖峰、电涌等具有抑制和吸收作用,能有效滤除电压尖峰杂波、矫正畸变的电压波形、对谐波噪声进行消化和吸收、防止保护装置误跳闸、保证用电设备正常运行。ANHPD谐波保护器可与ANAPF系列有源电力滤波器同时使用,提供完美电能质量。

 

2.型号说明

3.产品特点

◆ 采用超微晶体的特殊电路;

◆ 吸收3KHz~10MHz频率各种能量的谐波干扰,消除高次谐波、高频噪声、脉冲尖峰、浪涌等干扰,矫正电压、电流波形;

◆ 减少了用电设备的故障率和机器误操作,全面克服了由于高频谐波污染引起的干扰,保障了设备的安全运行;

◆ 设备本身几乎不耗电,具有超高的经济性;

◆ 结构设计合理,接线简单,安装方便。

4.应用领域

◆ 机场/体育场:EIB调光系统、主控室、广播系统。

◆ 医院:ICU(重症加强护理病房)MRI(磁共振成像)、手术室IT隔离电源、医学成像室、放疗科。

◆ 学校/研究所:精密仪器实验室、机房、网络中心。

◆ 电信机房/银行:大型数据中心、安防系统。

◆ 工厂:生产线的PLC、计算机设备控制、高精度数控中心、DCS系统。

◆ 剧场/电视台:舞台调光设备、计算机控制系统、LED大屏幕等。

5.技术参数

6.安装说明

四、ANHF系列谐波滤波器

1.概述

安科瑞公司利用高阶滤波器的设计原理,选用高性能的滤波电容器串联电抗器,组合成谐波滤波装置,可在补偿无功功率的同时,把系统电流中的谐波分量补偿掉,将动态无功补偿和谐波滤波功能完美结合在一起。通常跟工业变频器配套使用,快速跟随负荷变化,吸收电网谐波和提高电力利用效率,也被称之为“变频器伴侣”。

2.型号说明

3.技术参数

4.产品选型表

5.产品应用

ANHF系列谐波滤波器是一个无源系列的连接低通滤波的电感电容系统,用于消除由三相全波变频负载产生的特有的5711次等低频谐波,它不需要单个调节或按不同的谐波源进行移相。谐波含量最好可控制在8%以内。

谐波滤波器通常应用于三相电子设备诸如可调速的交直流电机驱动器、焊接机、电池充电器、不间断电源(UPS)、感应加热设备、伺服驱动器和其他电子设备。与其他的谐波滤波器技术不同,ANHF谐波滤波器对滤波结果是有保证的。在交流变频和变扭矩驱动应用(风机和水泵)中,ANHF谐波滤波器肯定满足满载时的最大THDi(总电流谐波畸变)不高于保证的百分数。此外,ANHF谐波滤波器既不会引起电力系统的共振,也不会吸收来自其他非线性负载的谐波。以下为在某场合变频器下的实际应用效果展示:

补偿前电流畸变率由24.71%降至8.11%,各次谐波得到有效抑制,5次和7次效果最为显著。

五、ANSVC低压无功功率补偿装置

1.概述

ANSVC低压无功功率补偿装置并联在整个供电系统中,能根据电网中负载功率因数的变化控制电力电容器投切进行补偿。

2.型号说明

3.产品特点

◆ 装置柜体采用框架拼装式结构,表面喷塑或钝化处理,外观整洁美观、耐老化、抗腐蚀、高寿命。

◆ 结构设计紧凑合理,模块化设计,布线整齐大方,维护方便。

◆ 多种补偿形式:三相共补、三相分补、共补+分补三种形式。根据电网的实际情况,兼顾补偿效果和成本,合理选用补偿形式。   

◆ 使用串联电抗器保护电容器,可根据用户现场具体电网背景定制方案。

◆ 控制器具有多回路循环或编码投切运行方式,能有效地避免分组投切时个别电容投切过于频繁的问题,实现最优控制。

◆ 具有数据采集功能和标准的通信接口,可实现远程实时监测和计算机联网管理。

 

4.技术参数

5.应用领域分析

6.应用案例

        某大型金属加工企业主要以熔炼碳钢、特种钢为主要业务。厂内使用了较大规模的中频感应加热炉。经过现场测量,为客户配置了ANSVC-600-380/B的无功补偿装置,其补偿效果如下:

7.上图示例

六、ANSVG静止无功发生器

1.概述

静止无功发生器是一种用于补偿无功以及不平衡的新型电力电子装置,它能对大小变化的无功以及负序进行快速和连续的补偿,其应用可克服LC补偿器等传统的无功补偿器响应速度慢、补偿效果不能精确控制、容易与电网发生并联谐振和投切震荡等缺点。

 

2.产品执行标准

DL/T 1216-2013          配网静止同步补偿装置技术规范

NB/T 41006-2014         低压有源无功综合补偿装置

NB/T 420572015                  低压静止无功发生器

3.型号说明

4.产品特点

◆ 补偿方式灵活:补偿负载无功。

◆ 可治理三相不平衡。

◆ 线性补偿,响应时间≤10ms

◆ 具有人性化的人机交互界面,可通过该界面看到系统的实时电能质量信息(电压/电流波形、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、谐波等),操作简单,可以远控,也可以本控。

◆ 采用进口IGBT,功率密度大,可靠性高。

◆ 采用DSP高速检测和运算的数字控制系统。

◆ 监控以及显示具备远程通讯接口,可以通过PC机实时监控。

◆ 标准模块化设计,缩短交付周期,同时提高了使用的可靠性和可维护性。

5.技术参数

 

6.规格说明

7.上图示例

本案例是在变电所低压电容柜中设置ANSVG静止无功发生器作为无功补偿。集中治理适用于无功量大,且负载频繁变化的场所,如电焊机、气锤、注塑机、密炼机、电梯、行车等领域。

七、ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置

1.概述

目前,根据行业的发展情况以及市场的需求,ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置应用最新科技,以SVC的经济性和APF滤波的强效型等特点为基础,将两者技术相结合,突破传统无功补偿技术,在有效降低成本的同时,达到最佳谐波治理与无功补偿效果。

ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置主要用于补偿电网中的无功电流,谐波电流以及不平衡电流等,以此达到提高用电效率、节能以及改善电能质量的目标。

2.工作原理

ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置并联在整个供电系统中,通过互感器采集信号,根据电网中负载功率因数及谐波含量的变化控制内部的无功补偿模块与有源滤波模块对系统进行无功补偿及有源滤波。其原理为:ANSVG装置通过CT采集电流、电压信号,通过控制器计算,计算出无功补偿与有源滤波的最佳方案,对系统进行有效的电能质量管理。如下图所示:

3.型号说明

4.产品特点

◆ 控制方式灵活,采用先进的主电路拓扑和控制算法,响应速度快、补偿精度高,运行稳定;

◆ 一机多能,即可补偿谐波,又可兼补无功,高性价比;

◆ 模块化设计;

◆ 采用可靠的电容电抗器组合,防止出现谐振,完善的自身保护功能。

◆ 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制,使用方便,易于操作和维护。

  

5.技术参数

6.容量选型

为了方便进行快速选型,首先将行业进行分类,各行业所属类别如下表

APF容量,Q是指无功补偿容量,SL是指变压容量,   ah是谐波补偿行业系数,η是指无功补偿行业系数):

注:Ⅰ:系数ah约为0.12,系数η约为0.3,适用于写字楼、住宅等谐波、无功需求相对较小的场合;

Ⅱ:系数ah约为0.20,系数η约为0.4,适用于商业、轨道交通等谐波、无功需求相对中等的场合;

Ⅲ:系数ah约为0.25,系数η约为0.55,适用于重工业、制造业等谐波、无功需求相对较大的场合。

八、ANSVG-S-G智慧型动态无功补偿装置

1.概述

智慧型动态无功补偿装置是一种用于补偿无功,提高功率因数,实现无极补偿效果的新型电力电子装置;智能控制系统主动根据系统的线性动态需求,自动调节有源及无源模块的输出配比;ANSVG-S-G整机主要是由ANSVG-S-G模块、无源补偿电容器(TSC)、液晶显示器组成。

2.型号说明

3.产品特点

◆ 功能多:无功补偿,解决三相不平衡问题;

◆ 维护快:全模块设计,自由组合,随意拆装,插拔设计,最大程度降低设备的停机率;

7寸触摸屏,可以监控每一路TSC工作状态,包括温度、剩余容值,自动调节模块容量的输出及电容的投切,保障功率因数可以达到0.99以上,最大程度保护电容使用寿命;

◆ 省去传统的电容补偿控制器。

 

4.技术参数


5.规格说明

6.规格说明

7.上图示例

九、ANSVG-G-A混合动态滤波补偿装置

1.概述

混合动态滤波补偿装置在补偿无功的同时可兼治理系统的谐波,该设备以并联方式接入配电系统,实时监测系统的电流分量,通过控制计算及逻辑变化,计算出系统所需的无功分量及谐波分量,然后通过三相全桥换流电路实时产生系统所需要的无功与谐波电流注入到配电系统中,实现智能补偿,兼谐波治理。

2.型号说明

3.产品特点

◆ 线性输出,无功功率全容性-全感性输出的同时,可滤除特定次谐波。

◆ 具备三相不平衡治理及稳压功能,提高0.4kV配电安全性。

◆ 补偿后系统功率因数≥0.99

◆ 具有有源滤波功能,单模块有三种规格:50kvar无功+25A滤波,75kvar无功+37.5A滤波,100kvar无功+50A滤波。

◆ 响应时间<10ms

◆ 模块化并联设计,故障模块不影响正常模块的运行,可靠性高。

4.技术参数

5.规格说明

6.产品选型表

十、ANSNP中线安防控制器

1.概述

该装置以并联方式接入配电箱,通过实时检测系统的电流分量,再通过换流电路实时产生系统所需要的电流注入到配电系统中,实现智能净化,从而消除中线电流。同时装置具有抗干扰功能,运行时也不会危机配电系统,具有高稳定性和可维护性,消除中线电流,消除火灾隐患,为配电系统的消防安全保驾护航。

2.型号说明

3.产品特点

◆ 智能化控制;                      ◆ 安全可靠的防护措施;

◆ 优化的电磁干扰处理;              ◆ 易维护、体积小、远程控制;

4.技术参数