金发科技谐波治理方案

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1、1 - 金发科技有限公司供电系统金发科技有限公司供电系统 谐波治理方案谐波治理方案 . . 目录 1、谐波简介.3 11、谐波的基础了解.3 12、 谐波来源.3 13、谐波的危害.4 2、现场谐波的测量与分析.5 21、 国家标准对谐波的要求.5 22、 现场数据测试背景.6 23、 谐波测试数据.7 231、 1#进线柜谐波数据测试.7 232、 三台氧化炉变频器动力柜谐波数据测试(数据相似,只测一台).8 233、 1D5-3驱动系统配电柜回路谐波数据测试.10 234、 1D7-2高温炭化炉动力柜回路谐波数据测试.12 235、 2#进线柜谐波数据测试.13 236、 2D6-1空压机

2、控制柜回路谐波数据测试.15 237、 2D6-2冷却循环系统回路谐波数据测试.17 238、 2D6-5消防泵切换箱回路谐波数据测试.19 24、 谐波测试数据分析及设备选型 .21 241 谐波测试数据分析.21 242 选型统计表 .22 3 、谐波治理的意义及价值.24 31 谐波治理的意义.24 32 谐波治理的价值.24 I 变压器损耗.24 II 线路损耗.27 4. ACCUSINE 有源滤波器产品介绍.28 4.1 ACCUSINE技术参数.30 4.2ACCUSINE产品特性.31 4.4ACCUSINE内部控制原理.33 . . 1、谐波、谐波简介简介 11、谐波的基础了

3、解、谐波的基础了解 1.谐波:是对周期性交流量进行付立叶级数分解,得到的基波频率大于 1 的整数倍的 频率分量,由于谐波的频率是基波频率的整数倍,也常称它为高次谐波。 2.谐波源:向公网中注入谐波电流或在公网中产生谐波电压的电气设备(分为电流、 电压谐波源) 3.产生电流谐波源的主要设备:非线性用电设备、 变压器、发电机、直流调速装置、 中频/高频感应电炉、电流型变频器。 4.产生电压谐波源的设备:交流变频器、UPS/EPS 设备 谐波电压的产生电压与电流畸变的关系 对于每个电流谐波 In, 对应该频率的电源阻抗 Zsn 两端存在谐波电压 Un Un=Zsn.In 各次谐波畸变 Hn=Un

4、/u1(U1: 基波值) THD (%)=在各次谐波频率下的电源阻抗为电压出现畸变的基本,如果电源阻抗低, 电压畸变就 低 综上所述:产生电流谐波畸变依赖于负载、产生电压谐波畸变依赖于电源,低的电 源阻抗利于谐波电流流向电源, 但同时电压畸变往往也较低。高电源阻抗阻止谐波电流流 向电源, 但电压总畸变往往也较高电源阻抗与总谐波畸变之间的变化是非线性的。 12、 谐波谐波来源来源 电力系统本身包含的能产生谐波电流的非线性元件主要是变压器的空载电流,交直 流换流站的可控硅控制元件,可控硅控制的电容器、电抗器组等。但是,电力系统谐波 更主要来源是各种非线性负荷用户,如各种整流设备、调节设备、电弧

5、炉、轧钢机以及 电气拖动设备。 . . 13、谐波的危害、谐波的危害 谐波的危害主要表现为: 1、加大线路损耗,使电缆过热,绝缘老化,降低电源效率。 2、使电容器过载发热,加速电容器老化甚至击穿。 3、保护装置的勿动或拒动,导致区域性停电事故。 4、造成电网谐振。 5、影响电动机效率和正常运行,产生震动和噪音,缩短电动机寿命。 6、损坏电网中敏感设备。 7、使电力系统各种测量仪表产生误差。 8、对通讯、电子类设备产生干扰;引起系统故障或失灵。 9、零序谐波导致中性线电流过大,造成中性线发热甚至火灾。 . . 2、现场谐波的测量与分析现场谐波的测量与分析 21、 国家标准对谐波的要求国家标准对谐

6、波的要求 根据中华人民共和国国家标准电能质量、公用电网谐波GB/T14549-93 中规定公 用电网谐波电压(相电压) 、电流限值如下: 1)谐波电压限值 公用电网谐波电压(相电压)不应超过下表中规定的允许值。 各次谐波电压含有率:% 电网标称电压 KV电压总谐波畸变率% 奇数偶数 0.385.04.02.0 104.03.21.6 2)谐波电流限值 a)公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过下表中 规 定的允许值。 b)同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容 量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。 . . 22、 现场数据测试

7、背景现场数据测试背景 由于现场安装的由于现场安装的 PM5350 仪表具有测量谐波的功能,所以采用先从仪表上判断出谐波仪表具有测量谐波的功能,所以采用先从仪表上判断出谐波 含量较大的回路,再使用专业的谐波测量仪器含量较大的回路,再使用专业的谐波测量仪器 FLUKE 表进行详细测量。表进行详细测量。现场选取的谐波 测量点如下图所示: . . 23、 谐波测试数据谐波测试数据 231、 1#进线柜进线柜谐波数据测试谐波数据测试 1)1#进线三相电流波形 由图可见,1#总线上含有谐波电流,并导致总线上的电流发生畸变。 2)1#进线三相电流谐波柱状图 由图可见,1#总线上包含 3 次、5 次和 7 次

8、谐波。 3)1#进线三相电流谐波含量详细数据 . . 4)1#进线电压电流频率实测值 经分析谐波电流的含量如下: A 相B 相C 相 三相电流实测值526A578A553A A 相谐波电 流 B 相谐波电流C 相谐波电 流 总谐波含量9.4%10.1%9.2%49.44A58.4A50.9A 3 次谐波含量4.6%4.7%2.0%24.2A27A11.1A 5 次谐波含量2.8%3.1%3.0%14.7A18.0A16.6A 现在对 1#进线下各回路的谐波含量进行测量和分析。 . . 232、 三台氧化炉变频器动力柜三台氧化炉变频器动力柜谐波数据测试谐波数据测试(数据相似,只测一台)(数据相似

9、,只测一台) 1)氧化炉变频器动力柜谐波含量柱状图 由图可知,氧化炉回路中含有大量的谐波,其中 5 次、7 次的谐波含量较大。 2)氧化炉变频器动力柜谐波含量详细数据 3)氧化炉变频器动力柜电压电流频率实测值 . . 经分析,氧化炉变频器动力柜谐波电流的含量如下: A 相B 相C 相 三相电流实测值25A34A30A A 相谐波电流B 相谐波电流C 相谐波电流 总谐波含量69.5%70%77.2%17.4A23.8A23.2A 3 次谐波含量12.4%9.7%20.3%3.1A3.3A6.1A 5 次谐波含量50.8%52.7%58.4%12.7A17.9A17.5A 7 次谐波含量39.4%

10、40.3%39.3%9.9A13.8A11.8A 233、 1D5-3 驱动系统配电柜回路驱动系统配电柜回路谐波数据测试谐波数据测试 1)1D5-3 回路谐波含量柱状图 . . 由图可知,1D5-3 驱动系统配电柜中含有大量的谐波,其中除 7 次、13 次谐波外,各 次谐波含量都非常大。 2)1D5-3 驱动系统配电柜谐波含量详细数据 3) 1D5-3 驱动系统配电柜的电压电流频率实测值 经分析,1D5-3 驱动系统配电柜谐波电流含量如下: A 相B 相C 相 三相电流实测值9A8A10A A 相谐波 电流 B 相谐 波电流 C 相谐 波电流 总谐波含量141.8%151.1%124.6%12

11、.8A12.1A12.5A 3 次谐波含量22.7%15%19.7%2.0A1.2A2.0A 5 次谐波含量69.4%76.5%60.8%6.2A6.1A6.1A . . 7 次谐波含量53.6%70.1%50.1%4.8A5.6A5.0A 9 次谐波含量19.3%16.7%11.6%1.7A1.3A1.16A 11 次谐波含量42.9%38.7%35.8%3.9A3.1A3.58A 13 次谐波含量28.4%38.1%27.6%2.6A3.0A2.8A 234、 1D7-2 高温炭化炉动力柜回路高温炭化炉动力柜回路谐波数据测试谐波数据测试 1)1D7-2 高温炭化炉动力柜回路谐波含量柱状图

12、由图可知,1D7-2 高温炭化炉动力柜回路中含有大量的谐波,其中 3 次、5 次、谐波 含量较大。 2)1D7-2 高温炭化炉动力柜回路谐波含量详细数据 . . 3)1D7-2 高温炭化炉动力柜电压电流频率的实测值 经分析,1D7-2 高温炭化炉动力柜电流谐波含量如下所示: A 相B 相C 相 三相电流实测值243A252A436A A 相谐波 电流 B 相谐 波电流 C 相谐 波电流 总谐波含量31.833%10.4%77.3A83.2A45.3A 3 次谐波含量28.2%29.5%3.8%58.5A74.3A16.6A 5 次谐波含量9.6%9.6%2.2%23.3A24.2A9.6A 7

13、 次谐波含量6.4%7.2%1.6%15.6A18.1A2.6A 235、 2#进线柜进线柜谐波数据测试谐波数据测试 1)2#进线三相电流波形 . . 由图可见,2#总线上含有谐波电流,并导致总线上的电流发生畸变。 2)2#进线三相电流谐波柱状图 由图可见,2#总线上包含 5 次和 7 次谐波。 3)2#进线三相电流谐波含量详细数据 . . 3)2#进线电压电流频率实测值 经分析,2#进线电流谐波含量如下表所示: A 相B 相C 相 三相电流实测值493A549A507A A 相谐波 电流 B 相谐 波电流 C 相谐 波电流 总谐波含量16.2%16.8%16.7%79.9A92.2A84.7

14、A 3 次谐波含量1.9%1.8%1.8%9.4A9.9A9.1A 5 次谐波含量12.2%12.6%12.2%60.1A69.2A61.9A 7 次谐波含量9.2%9.8%10%45.4A53.8A50.7A 现在对 2#进线下各回路的谐波含量进行测量和分析。 . . 236、 2D6-1 空压机控制柜回路空压机控制柜回路谐波数据测试谐波数据测试 1)2D6-1 空压机控制柜回路谐波含量柱状图 由图可知,2D6-1 空压机控制柜回路中含有大量的谐波,且各次谐波含量都非常大。 2)2D6-1 空压机控制柜回路谐波含量详细数据 3)2D6-1 空压机控制柜的电压电流频率实测值 . . A 相B

15、相C 相 三相电流实测值7A8A8A A 相谐 波电流 B 相谐 波电流 C 相谐 波电流 总谐波含量1262 % 145.7%101.9%8.8A11.7A8.2A 3 次谐波含量60.7%65.7%47.7%4.2A5.3A3.8A 5 次谐波含量58.9%67.4%43.1%4.1A5.4A3.4A 7 次谐波含量52.3%58.4%36.7%3.7A4.7A2.9A 9 次谐波含量48.2%54%37.5%3.4A4.3A3A 11 次谐波含量39.7%47%33.1%2.8A3.7A2.6A 13 次谐波含量28.4%36.6%24.9%2.0A2.9A2.0A 15 次谐波含量26

16、.0%34.1%24.6%1.8A2.7A2.0A 237、 2D6-2 冷却循环系统回路冷却循环系统回路谐波数据测试谐波数据测试 1)2D6-2 冷却循环系统回路谐波含量柱状图 . . 由图可知,2D6-2 冷却循环系统回路中含有的谐波,其中 5 次、7 次谐波含量较大。 2)2D6-2 冷却循环系统回路谐波含量详细数据 3) 2D6-2 冷却循环系统回路的电压电流频率实测值 . . 经分析,2D6-2 冷却循环系统回路的电流谐波含量如下所示: A 相B 相C 相 常用负荷电流87A89A89A A 相谐波 电流 B 相谐 波电流 C 相谐 波电流 总谐波含量30.3%30.9%31.4%2

17、6.4A27.5A27.9A 5 次谐波含量24.5%24.8%26.0%21.3A22.1A23.1A 7 次谐波含量16.6%16.9%15.7%14.4A15.0A14.0A 238、 2D6-5 消防泵切换箱回路消防泵切换箱回路谐波数据测试谐波数据测试 1)2D6-5 消防泵切换箱回路谐波含量柱状图 由图可知,2D6-5 消防泵切换箱回路中含有大量的谐波,其中 5 次、7 次、11 次和 13 次谐波含量非常大。 2)2D6-5 消防泵切换箱回路谐波含量详细数据 . . 3)2D6-5 消防泵切换箱回路的电压电流频率实测值 经分析,2D6-5 消防泵切换箱回路电流谐波的含量如下所示:

18、A 相B 相C 相 三相电流实测值5A6A5A A 相谐波 电流 B 相谐 波电流 C 相谐 波电流 总谐波含量129.4%127.6%134.1%6.45A7.7A6.7A 3 次谐波含量19.6%13.5%28.5%1A0.81A1.43A 5 次谐波含量84.6%83.2%82.3%4.2A5.0A4.1A 7 次谐波含量68.4%72.2%78.4%3.4A4.3A4.0 9 次谐波含量12.5%5.8%17.0%1.0A0.3A0.9A 11 次谐波含量50.3%46.3%42.8%2.5A2.8A2.1A 13 次谐波含量29.0%33.0%36.8%1.5A2.0A1.8A .

19、. 总结: 从现场测试得到的数据可以看出,所测各回路的谐波含量很大,谐波危害非常大。 由现场的负荷电流不是很大,所以并未表现出大面积的设备损坏,但谐波含量都大大超 过国家标准 GB/T14549 电能质量 公用电网谐波所规定的谐波限值,供电系统的电能 质量污染程度非常严重,存在极大的安全隐患,必须引起有关部门高度重视,应及时治 理。 24、 谐波测试数据分析谐波测试数据分析及设备选型及设备选型 241 谐波测试数据分析谐波测试数据分析 序号测试点工况常用负荷电流 A 实测电流 A 电流谐波率%谐波电流 A 1 1#进线常用负荷 4100 578 10.158.4 2 1D5-3 驱动系统常用负

20、荷 78 10 15112.8 3 1D7-2 高温碳化炉 动力柜常用负荷 635 436 3383.2 4 氧化炉变频器动力 柜常用负荷 2673477.223.8 5 2#进线常用负荷 1954 549 16.892.2 6 2D6-1 纱架常用负荷 58 8 145.711.7 7 2D6-2 冷却系统常用负荷 256 170 31.427.9 8 2D6-5 消防泵系统常用负荷 96 6 134.17.7 从表中的数据可以看出,所测各回路的谐波含量都非常大,最有效的方法是需要进从表中的数据可以看出,所测各回路的谐波含量都非常大,最有效的方法是需要进 行局部补偿加总补偿方式,专门治理,以

21、实现治理效果,保证设备正常运行。但由于补行局部补偿加总补偿方式,专门治理,以实现治理效果,保证设备正常运行。但由于补 偿的回路较多,治理的成本较高,考虑到经济性,与用户协商后,选择只在总线处进行偿的回路较多,治理的成本较高,考虑到经济性,与用户协商后,选择只在总线处进行 总体补偿,从一定程度上治理谐波电流。又因总线的负荷电流较大,所以所补偿的电流总体补偿,从一定程度上治理谐波电流。又因总线的负荷电流较大,所以所补偿的电流 应留有较大的裕度,总结谐波治理方案如下:应留有较大的裕度,总结谐波治理方案如下: . . 242 选型统计表选型统计表 (1)根据补偿电流的大小,选择的有源滤波器的型号如下表

22、所示: 补偿支路谐波电流补偿电流有源滤波器选型 1#进线58.4A200AAccuSine/4LS-210A (1 台) 2#进线92.2A200AAccuSine/4LS-210A(1 台) (2)有源滤波器电流采集 CT 选型: 滤波器型号CT 型号 AccuSine/4LS-210ASGK662A-250/1 (3)塑壳断路器选型: 滤波器型号断路器型号 AccuSine/4LS-210ANSX250-3P (4)电力电缆选型 滤波器型号功率电缆选择 mm2(必须为多股软铜线)接地线 mm2(必须为铜线) AccuSine/4LS-210AYJV-0.66/1kV-1150+1375YJ

23、V-0.66/1kV-110 注:电缆长度需根据现场实际情况而定。 . . 3 、谐波治理的意义谐波治理的意义及价值及价值 31 谐波治理的意义谐波治理的意义 1、采用合理的和高性价比的滤波方案,消除了主要谐波负载产生的谐波电流,并降 低了由谐波电流引起的谐波电压(部分由外部供电线路传入) 。 2、避免了由于谐波电流和谐波电压引起的系统内短期和长期电气危害和故障: a)短期:与电容器的谐波放大和谐振,损坏电容器,并引起系统谐波增大和振 荡;变压器过载;电缆过载和发热;电动机发热、效率低;对其它配电回路 的影响;对控制设备的干扰;电压不平衡导致的故障等等。 b)设备和电缆过载导致的绝缘损坏,引起

24、短路、漏电和火灾隐患;谐波电流和 电压导致电气设备的提前老化、降容、损坏而不得不提前更换。 3、保障了配电系统的供电可靠性和连续性,降低了停电带来的损失和风险,有助于 提高公司的生产效率和能力。 32 谐波治理的价值谐波治理的价值 1、减少损耗,节约电能: 谐波电流流经线路、断路器、发电机,特别是变压器,会产生大量的热损耗和铁损耗, 导致电能的流失。所以使用使用有源滤波器滤除谐波电流可以减少损耗,节约电能。 I 变压器损耗变压器损耗 变压器损耗分为:铜耗、铁耗、介质损耗、杂散损耗等。其铁耗又分为磁滞损耗和涡 流损耗。不管分类如何复杂,按性质分只有两类:基本损耗和谐波损耗。 谐波环境下,考虑集肤

25、效应时,导体的各次谐波阻抗为 (1) 1 nrrn 式中,rn为导体中 n 次谐波电流所对应的电阻,;n 为谐波次数。 (1) 变压器的铜耗 . . 考虑集肤效应时,根据(1)可得变压器铜耗为 2 1 2 1 2 2 1 2 1 1 2 1 2 1 2 1 n rI rI n n nn n n nn rIrIrIrIp (2) 2 2 1 2 1 2 1 2 1 11 1 2 1 1 2 n n n rI nrI nHRIrIrI n 式中,P 为变压器铜耗,W;各次谐波电流,A;n=1 时,表示基波电流;为变压 n I 1 I 1 r 器绕组基波电阻;为各次谐波含量,是指各次谐波电流与基波电

26、流的比值,即表示 n HRI 为 后面公式采用都才是为了表达方便。表示谐波电流,表示 n n HRI I I 1 n HRI n I 1 I 基波电流。 由式(2)可知,变压器的铜损耗由两部分构成。第一部分为基本的铜损耗,是由基波电 流产生的;第二部分为谐波损耗,它是基波损耗的 K 倍 (3) 2 2 n n nHRIK 在变压器中,当绕组导线施加畸变电流时,发生第一次集肤效应;绕组磁化变压器铁 心后,产生了畸变磁场,又施加在绕组上,在绕组导线上发生第二次集肤效应。当变压 器绕组为-Y 接线方式时,3n 次零序谐波电流叠加。变压器的谐波损耗通常归类为杂散 损耗,及线圈涡流损耗,它是引起变压器铁

27、心额外发热的重要因素。在各类电器设备中, 谐波电流的附件损耗占基本铜耗的比例,以变压器为较大。 代入数据计算得,谐波损耗为: P=3*0.094*21022*(44.082*3+80.612*5+30.352*7+4.02*9+14.472*11+16.182*13 +2.012*15)/23022=11.92kW 即,每小时变压的铜损的电量为 11.92kWh。 (2)变压器铁耗 铁耗是指发生在铁心中的损耗,铁心被外加励磁磁化,在磁化过程中产生了能量损耗。 铁耗包括磁滞损耗和涡流损耗,它导致变压器和电机效率降低,铁心温度升高,从而限 制了出力的提高。磁滞损耗是由铁心磁化极性的反转造成的,有磁

28、性材料的尺寸和品质、 磁通密度的最大值和交流电流的频率决定的。对于正常范围 1.5Wb/m2以下的磁通密度, 基波频率下的磁滞损耗为 . . (4) v mh BfP 11 1 式中,为常数,其值由铁心材料和尺寸决定,通常为 2;为交流电流的基波频率; 1 f 为磁通密度 n 次谐波最大值;为指数,其值取决于铁心材料,通常为 1.6。当考虑 1m B 谐波时,由式(4)可得 (5) v I I v B B P P h n m n m h n h npu nnP 1 11 由(5)推导得 (6) 211 1 111 n v nh v n I I h n hh nHRIPnPPP n n 式中,为

29、 n 次谐波的磁滞损耗标值;为第 n 次谐波的磁滞损耗;n 为谐波次数, npu h P n h P n=1 表示基波;为磁通密度 n 次谐波最大值;为磁化电流的第 n 次谐波峰值;为 n m B n I h P 总磁滞损耗。 涡流损耗是由涡流电流流动引起的功率损耗,涡流感生于变压器铁心中,由交流励磁引 起。基本涡流损耗为 (7) 22 1 11 me BkfP 式中,k 为常数,取决于铁心材料、尺寸和叠片厚度,通常为 4。 考虑谐波及集肤效应时,由式(7)可得 (8) 2 2 2 2 1 11 I I B B P P e n m n m e n e npu nnP (9) 2 22 2 1

30、2 1 1 111 n ne n I I e n ee HRInPnPPP n n 式中,为 n 次谐波的磁滞损耗标值;为第 n 次谐波的磁滞损耗;n 为谐波次数, npu e P n e P n=1 表示基波;为磁通密度 n 次谐波最大值;为磁化电流的第 n 次谐波峰值;为 n m B n I h P 总涡流损耗。 则总铁耗为 (10) eh PPP 由以上分析代入数据可得,谐波的磁滞损耗和涡流损耗为: . . Ph 谐=3*2*50*1.51.6*(3*(44.08/2102)1.6+5*(79.88/2102)1.6+7*(30.35/2102)1.6+ 9*(4.05/2102)1.6

31、+11*(14.17/2102)1.6+13*(16.18/2120)1.6+15*(2.01/2102)1.6)=29.02kW P 谐=3*4*502*1.52*(32*(44.08/2102)2+52*(79.88/2102)2+72*(30.35/2102)2+ 92*(4.05/2102)2+112*(14.17/2102)2+132*(16.18/2120)2+152*(2.01/2102)2)=4.48kW 所以,变压器谐波的铁耗为=29.02+4.48=33.50kW eh PPP (3)变压器总损耗 经上述计算得,变压器的损耗包括铜损耗和铁损耗的总和为: P损=P铜+P

32、铁=11.92+33.50=45.42 kW 即治理谐波后,每小时可节约的电能为 45.42kWh。 II 线路损耗线路损耗 根据计算公式: Irms2 +Il2=I含 2 (Irms 为谐波电流有效值,Il为治理后的负荷电流有效值,I含为治理前的负荷电流有效 值) 已知谐波电流和治理前的谐波电流有效值,可算出治理后的负荷电流有效值。从而得 到投入有缘滤波器后减少的损耗电流为: I=I含-Il 再根据公式: P=I A*Va*cos$a+I B *Vb*cos$b+IC *Vc*cos$c Wapf (Va 为 A 相电压有效值,cos$a 为功率因数,一般为 0.97, Wapf 为滤波器

33、所有负荷 损耗 100A 为 3.0kW,由于电压畸变非常小,忽略不计其对功耗的影响) 经计算,C202 车间回路的 ILc202a=(6922-1702)=670A 所以 . . Ia=692-670=22A 同理 Ib=22A,Ic=21A. 所以 PC202=22*220*0.97+22*220*0.97+21*220*0.97=4.6948 kW/h 同理可计算得 C207 车间回路 PC207=19.8463 kW/h P 总=PC207+PC202=19.8463+4.6948=25.5 kW/h 从上述计算可知:投入有缘滤波器后,每小能节约电能损耗为 25.5 Kw。 2、现场采

34、用了无功补偿系统,其成本不菲,谐波超标,很容易引起系统谐振、温度 过高,从而造成电容器损坏,谐波治理可以延长电容器的使用寿命,降低对电容器的成 本投入。根据往年公司对损坏电容器的粗略估算,更换电容器的材料、人工成本至少 40000 元/年,还不包括因更换电容器造成功率因数降低,无功功率增加引起的无效能源 损耗。 3、避免由于谐波导致的设备老化、降容和损坏而产生的提前更换。在良好的供电环 境下,一般 UPS 的设计使用寿命为 812 年,但是由于谐波电流对电气元件的作用,会极 大缩短 UPS 的使用寿命,从而造成设备投入成本增加。谐波治理将可以延长变频器的使 用寿命,直接为公司节省电气投资成本。

35、 4、对变压器而言,谐波最主要的影响是变压器温度上升,进而导致变压器的负载容 量下降。经研究表明,变压器温升每升高 8 度,寿命将减少 50%。对于昂贵的变压器而言, 这是很大的损失。 5、避免由于谐波导致功率因数下降,而受到供电局的罚款;或直接的谐波超标罚款。 再者,Accusine 有源滤波器还可以动态无功功率补偿,提高功率因数。 6、谐波治理项目对公司最大的收益:提高供电可靠性和连续性,避免由于谐波引起 的设备故障造成产品缺陷或生产停机,其经济效益不可估量,远远大于谐波治理所投入 的成本。 . . 4. AccuSine 有源滤波器产品介绍有源滤波器产品介绍 1)电流互感器分别安装在负载

36、侧,采集负载的电流信号 ; 2)AccuSine 就地安装在低压柜附近,通过电缆连接到各主要谐波负载的总进线端(在电 流互感器前端) ; 3)设备尺寸(mm):AccuSine/4LS-60A 高 792*宽 440*深 368 . . 4.1 AccuSine 技术参数技术参数 内容参数 谐波检测原理 DFT 瞬时相应时间 1ms 全相应时间 20ms . . 滤波范围2-51 次谐波,并可选定次数 IGBT 开关频率 15KHz 滤波能力 5%THD(I)* CT 安装位置负载侧、电源侧都可以 干接点5 组输出干接点、1 组输入干接点,1 组紧急停机 通讯RS232/USB,RS485/R

37、S422,以太网 通讯协议JBUS/MODBUS 通讯协议 并联运行能力(扩容能力)最大 8 个控制模块并联 可控制模块数一个控制模块最大带 4 个功率模块 过载运行自限制 100%额定容量输出 可靠行 MTBF10 万小时 故障报警保护过热等 认证CE(EN50178) 参考谐波标准 IEC61000-3-4,IEEE519-1992 EMC 电磁兼容性标准 IEC61000 抗涌流能力浪涌电压的测试抗扰能力 IEC1000-4-5 等级 4 级 工作电压 400V-20%15% 工作频率 50/60Hz+/-4Hz 功率因数校正容性 0.7-感性 0.7 电流互感器输入信号 1A 环境温度

38、-5-40 摄氏度 存储温度-20-70 摄氏度 防护等级 IP20 空气湿度小于 95%(无结霜) 4.2AccuSine 产品特性产品特性 1)可同时滤出 2 次到 51 次谐波,并且响应时间小于 20ms; 2)瞬间 225额定容量的涌流输出,治理闪变和电压波动; 3)采用 20kHz 的 IGBT,完美迅速消除谐波; . . 4)单相动态补偿,不受系统(负载)不平衡的影响; 5)可自动消除系统谐振(与电容器) ; 6)具有自动限流功能,不会发生过载; 7)可以只滤波,或同时滤波和补偿无功; 8)并联安装方式,安装简单、方便,易于扩展,可多台并联; 9)每台滤波器有单独的控制器,并联运行

39、的多台滤波器不会相互影响。 4.3AccuSine 功能原理功能原理 滤波原理滤波原理 AccuSine 通过外部互感器 CTe 实时采集电流信号,通过内部检测电路分离出其中的 谐 波部分,通过 IGBT 逆变出与系统中的谐波大小相等相位相反的补偿电流,实现滤除 . . 谐 波的功能。 AccuSine 的输出补偿电流是根据系统的谐波量动态变化的,因此不会出现过补偿的 问题。另外,AccuSine 有内部过载保护功能,当系统的谐波量大于滤波器容量时, AccuSine 可以自动限制在 100%额定容量输出,不会发生滤波器过载。 无功补偿原理无功补偿原理 可以通过参数设置,使 AccuSine

40、在滤波的同时进行无功补偿。 AccuSine 根据检测系统的无功需求,通过内部 IGBT 逆变出容性或感性的基波电流,实 现动态无 功补偿,无功补偿的目标值可以通过 AccuSine 操作面板设定。 AccuSine 的无功补偿电流是根据系统无功量需求动态变化的,不会出现过补偿,柔性 的无功补 偿不会产生涌流冲击。 工作原理如图所示: 4.4AccuSine 内部控制原理内部控制原理 如内部原理图所示,断路器合闸后,AccuSine 首先通过预充电电阻对 DC 母线的电 容器充电,当母线电压 Vdc 达到额定值后,预充电接触器闭合。直流电容作为储能元件, . . 为通过 IGBT 逆变器和内部

41、电抗器向外输出补偿电流提供能量。同时,直流电容器通过电 源 PCB 向内部的控制 PCB 和电子电路提供工作电源。AccuSine 通过外部 CTe 采集电流 信号送至控制 PCB 的谐波分离模块,该模块将基波成分分离,将谐波成分送至调节和监 测模块。该模块会将采集到的系统谐波成分和 AccuSine 已发出的补偿电流比较,得到差 值作为实时补偿信号输出到驱动电路,触发 IGBT 逆变器将补偿谐波电流注入到电网中, 实现滤除谐波的功能。 R 1 C f 熔断 器 L 1 CT 2 K 1 C 2 C 3 控制线路 板 I h I m Ud c 控制信 号 逆变 器 电源电源 负载负载 谐波分离谐波分离调节和监测调节和监测 驱动信号驱动信号 CT 1 X X C B

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