德國格瑞斯(GER)系列

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GER系列有源濾波

作者:合肥潤祥電力 本文來源:潤祥電力電容器 發布時間:2020-10-10 18:34:15瀏覽次數:

  基本概念

  該裝置需要提供電源(用以補償主電路的諧波),其應用可克服LC濾波器等傳統的諧波抑制和無功補償方法的缺點(傳統的只能固定補償),實現了動態跟蹤補償,而且可以既補諧波又補無功;APF有并聯型和串聯型兩種,前者用的多;并聯有源濾波器主要是治理電流諧波,串聯有源濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較,治理效果好,主要可以同時濾除多次及高次諧波,不會引起諧振。

  基本原理

  有源電力濾波器,是采用現代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監視線路中的電流,并將模擬電流信號轉換為數字信號,送入高速數字信號處理器(DSP)對信號進行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調制(PWM)信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖,驅動IGBT或IPM功率模塊,生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網,對諧波電流進行補償或抵消,主動消除電力諧波。

  技術優勢

  小型化

  體積僅為同類主流品牌1/6,占用更少空間。

  活適應不同的工況安裝創新,壁掛式或機架式安裝使用更少的原材料,保護環境。

  智能化

  補償指定次數諧波可調感性、容性無功補償系統不平衡負載自動檢測、抑制系統諧振。

  模塊化

  N+1冗余,顯著提高系統可靠性流水線生產,更出色質量保證減少系統單故障點靈活并聯,適應不同工況。

  功能特性

  同時濾除2~50次諧波,或選擇2~50次內任意次數諧波進行補償響應時間小于300μs。

  四相線技術,消除中性線電流。

  自動消除諧振,不受電網阻抗和系統阻抗變化影響具有補償諧波、同時補償諧波和無功、同時補償諧波,無功和負載三相電流不平衡三種工作模式。

  電子式過負荷保護

  模塊化設計,易于擴展多機并聯集中監控功能遠程網絡監控功能維護方便,在符合要求的工作環境下工作,非機器故障無需維護,可承受負載瞬間短路的沖擊,在短路消除后重新啟動。

  電壓輸入范圍

  額定工作電壓為380V,可承受-40%~+20%的電壓波動,頻率為50/60Hz,可承受+/-5%的頻率波動,適應各種不同工況的電能質量環境。同時,如果電壓波動超過上下限,機器自動閉鎖輸出,并發出告警。

  自動限流

  自動限定在額定容量范圍內100%輸出,如果負載側諧波電流大于機器額定容量,機器會在額定容量內繼續輸出電流補償諧波,不會發生過載導致自身超載或退出運行。

  并聯獨立控制

  并聯接入電網,不會因機器故障導致電網發生斷電事故。多臺有源電力濾波器并聯系統,如果一臺因故障退出運行,剩余的機器仍能正常工作實現濾波功能。

  三相電流獨立控制

  各相電流獨立控制,單相注入電流,不受系統三相電流不平衡影響,中性線濾波能力為相線的三倍。

  監控系統

  系統具備快速、完全的故障自檢功能,包括市電欠壓或過壓、母線過壓或過流、風扇故障、功率器件過溫、輸入保險絲熔斷等各種故障自檢,所有故障均通過LCD顯示屏及LED運行狀態燈發出告警信號,同時機器自動采取相對應的操作保護系統。監控系統在供電或斷電情況下可保存500條故障記錄,便于分析原因及排除故障。

  產品特點

  ■濾波精度高,諧波電流濾除率可達97%以上;

  ■濾波范圍廣,濾波次數:2--50次諧波及間諧波,對系統內的諧波能夠完全吸收。

  ■對負載的波動響應快,響應時間為1us;

  ■動態注入電流以抑制諧波和補償功率因數;

  ■不會與系統發生諧振;

  ■可多臺組合擴展容量,可最多10臺并聯運行;

  ■具有自動限流功能,不會發生過載;

  ■抑制系統過電壓,改善系統電壓穩定性

  ■阻尼電力系統功率振蕩;

  ■能抑制電壓閃變、補償三相不平衡、提高功率因數;


有源濾波


  基本應用

  諧波主要危害:

  ■增加電力設施負荷,降低系統功率因數,降低發電、輸電及用電設備的有效容量和效率,造成設備浪費、線路浪費和電能損失;

  ■引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大,導致電容器組因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行;

  ■產生脈動轉矩致使電動機振動,影響產品質量和電機壽命;

  ■由于渦流和集膚效應,使電機、變壓器、輸電線路等產生附加功率損耗而過熱,浪費電能并加速絕緣老化;

  ■諧波電壓以正比于其峰值電壓的形式增強了絕緣介質的電場強度,降低設備使用壽命;

  ■零序(3的倍數次)諧波電流會導致三相四線系統的中線過載,并在三角形接法的變壓器繞組內產生環流,使繞組電流超過額定值,嚴重時甚至引發事故。

  ■諧波會改變保護繼電器的動作特性,引起繼電保護設施的誤動作,造成繼電保護等自動裝置工作紊亂;

  ■諧波變改變了電壓或電流的變化率和峰值,延緩電弧熄滅,影響斷路器的分斷容量;

  ■使計量儀表特別是感應式電能表產生計量誤差;

  ■干擾鄰近的電力電子設備、工業控制設備和通訊設備,影響設備的正常運行。

  諧波治理經濟效益:

  ■節能5%~8%

  ■降容減少變壓器、斷路器、電纜投資

  ■提高生產率和保持連續供電

  應用場合

  有源電力濾波器可廣泛應用于工業、商業和機關團體的配電網中,如:電力系統、電解電鍍企業、水處理設備、石化企業、大型商場及辦公大樓、精密電子企業、機場/港口的供電系統、醫療機構等。根據應用對象不同,有源電力濾波器的應用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產品質量、增長設備壽命減少設備損壞等作用。

  ■通信行業

  為了滿足大規模數據中心機房的運行需要,通信配電系統中的UPS使用容量在大幅上升。據調查,通信低壓配電系統主要的諧波源設備為UPS、開關電源、變頻空調等。其產生的諧波含量都較高,且這些諧波源設備的位移功率因數極高。通過使用有源濾波器可以提高通信系統及配電系統的穩定性,延長通信設備及電力設備的使用壽命,并且使配電系統更符合諧波環境的設計規范。

  ■半導體行業

  大多數半導體行業的3次諧波非常嚴重,主要是由于企業中使用了大量的單相整流設備。3次諧波屬于零序諧波,具備在中性線匯集的特點,導致中性線壓力過大,甚至出現打火現象,存在著極大的生產安全隱患。諧波還會造成斷路器跳閘,耽誤生產時間。3次諧波在變壓器內形成環流,加速了變壓器的老化。嚴重的諧波污染必然對配電系統中的設備使用效率和壽命造成影響。

  ■石化行業

  由于生產的需要,石化行業中存在著大量泵類負載,并且不少泵類負載都配有變頻器。變頻器的大量應用使石化行業配電系統中的諧波含量大大增加。目前絕大部分變頻器整流環節都是應用6脈沖將交流轉化為直流,因此產生的諧波以5次、7次、11次為主。其主要危害表現為對電力設備的危害及在計量方面的偏差。使用有源濾波器可以很好地解決這方面的問題。

  ■化纖行業

  為大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化質量,以及延長爐齡、節省能源,在化纖行業常用到電助熔加熱設備,借助電極把電直接送入燃料加熱的玻璃池窯中。這些設備會產生大量的諧波,且三相諧波的頻譜和幅值差別比較大。

  ■鋼鐵/中頻加熱行業

  鋼鐵業中常用到的中頻爐、軋機、電弧爐等設備都會對電網的電能質量產生重大的影響,使電容補償柜過載保護動作頻繁、變壓器和供電線路發熱嚴重、熔斷器頻繁熔斷等,甚至引起電壓跌落、閃變。

  ■汽車制造業

  焊機是汽車制造業中不可少的設備,由于焊機具有隨機性、快速性及沖擊性的特點,使大量使用焊機造成嚴重的電能質量問題,造成焊接質量不穩、自動化程度高的機器人由于電壓不穩而不能工作,無功補償系統無法正常使用等情況。

  ■直流電機諧波治理

  大型直流電機場所都需要先通過整流設備將交流電轉換為直流電,由于此類工程的負載容量都較大,因此在交流側存在嚴重的諧波污染,造成電壓畸變,嚴重時會引起事故。

  ■自動化生產線和精密設備的使用

  在自動化生產線和精密設備場合,諧波會影響到其正常使用,使智能控制系統、PLC系統等出現故障。

  ■醫院系統

  醫院對供電的連續性和可靠性有非常嚴格的要求,0類場所自動恢復供電時間T≤15S,1類場所自動恢復供電時間0.5S≤T≤15S,2類場所自動恢復供電時間T≤0.5S,電壓總諧波畸變率THDu≤3%,X光機、CT機、核磁共振都是諧波含量極高的負載。

  ■劇場/體育館

  可控硅調光系統、大型LED設備等都是諧波源,在運行過程中會產生大量的三次諧波,不但造成配電系統的電力設備效率低下,而且還會造成燈光頻閃,對通信、有線電視等微弱電回路產生雜音,甚至產生故障。

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