有源電力濾波器應(yīng)用

隨著國內(nèi)外電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開關(guān)構(gòu)成的、具有非線性特性的用電設(shè)備廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、交通、化工等工業(yè)領(lǐng)域，如電解裝置、電氣機(jī)車、軋制機(jī)械、高頻爐等，故國內(nèi)外電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴(yán)重。美國電力科學(xué)研究院EPRI最近的報(bào)告指出，全美因諧波等電能質(zhì)量損失達(dá)幾百億美元。電網(wǎng)中的高次諧波會(huì)造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器過熱，使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞；對(duì)電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、繼電保護(hù)自動(dòng)裝置和電能計(jì)量等也有很大危害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)設(shè)備誤動(dòng)作，造成重大事故；諧波污染對(duì)通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、高精度加工機(jī)械，檢測(cè)儀表等用電設(shè)備也有嚴(yán)重的干擾。因此，必須采取有效的措施來消除電網(wǎng)中的高次諧波。

在低壓配電網(wǎng)中這些諧波污染問題顯得尤為突出，嚴(yán)重影響到各種類大型廠礦的正常生產(chǎn)，如鋼鐵、煤礦、化工、紡織等企業(yè)，以及IT和大規(guī)模微電子集成電路企業(yè)，造成產(chǎn)品報(bào)廢，生產(chǎn)線停產(chǎn)，生產(chǎn)設(shè)備的壽命驟減甚至損壞。
諧波使電網(wǎng)中串、并聯(lián)設(shè)備產(chǎn)生諧波損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率，大量的三次諧波電流流過中線時(shí)會(huì)使線路過熱甚至發(fā)生火災(zāi)。諧波對(duì)計(jì)算機(jī)和數(shù)控設(shè)備具有很大危害，可以影響程序運(yùn)行，破壞數(shù)據(jù)，使信息丟失，導(dǎo)致控制系統(tǒng)誤動(dòng)作。諧波能夠影響各種電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，對(duì)電機(jī)、變壓器、電容器、電纜等設(shè)備造成振動(dòng)、過熱、絕緣老化，嚴(yán)重影響設(shè)備的使用壽命甚至直接造成設(shè)備損壞。

例如大眾汽車在生產(chǎn)中所產(chǎn)生的諧波直接影響上海安亭電網(wǎng)，且諧波的干擾使得大眾的DeviceNet現(xiàn)場總線自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)無法正常工作。這些諧波污染問題帶來的嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失以及隨著電力市場的發(fā)展趨勢(shì)，政府、企業(yè)和個(gè)人用戶對(duì)電能質(zhì)量越來越重視，產(chǎn)生諧波污染的用戶需要相應(yīng)的設(shè)備減輕或消除其對(duì)周邊電力系統(tǒng)的影響，電力運(yùn)行管理部門也會(huì)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)企業(yè)的監(jiān)督管理。顯然上述配電網(wǎng)用戶都是本產(chǎn)品的目標(biāo)市場。

根據(jù)國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)狀，我國在有源濾波器方面的需求在近些年將有較大的增長。我國首都北京將在2008年舉辦奧運(yùn)會(huì)，屆時(shí)，諧波問題是電能質(zhì)量的主要問題，現(xiàn)階段北京奧組委已經(jīng)建立專門的諧波測(cè)量站，每周定期向國際奧組委上交諧波狀況報(bào)告，以保證電能質(zhì)量。我國最大的國際城市上海將在2010年全年舉辦世界博覽會(huì)，場館對(duì)電能質(zhì)量也提出了更高的要求，上海市也建立了專門的諧波測(cè)量站，以保證電能質(zhì)量。由此可見，諧波問題已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)面臨的主要問題。
本產(chǎn)品現(xiàn)已通過科學(xué)技術(shù)鑒定，科技情報(bào)研究所和科學(xué)技術(shù)鑒定報(bào)告均認(rèn)為：本產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。因此本產(chǎn)品將立足于國內(nèi)電網(wǎng)的實(shí)際情況，利用我公司的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備以及國內(nèi)較低的制造成本，必將打破該產(chǎn)品為國外公司壟斷的局面，并生產(chǎn)出符合中國國情的先進(jìn)產(chǎn)品，為上海地區(qū)以及全國的工業(yè)發(fā)展帶來好的經(jīng)濟(jì)效益。

諧波的危害
1.使旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器過熱、振動(dòng)和噪聲，降低變壓器額定容量，縮短電機(jī)使用壽命
2.使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞
3.使線路損失加大、電纜過熱、絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電纜“放炮”
4.影響電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)設(shè)備誤動(dòng)作，造成重大事故 使電能計(jì)量等產(chǎn)生誤差
5.嚴(yán)重干擾通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、高精度加工機(jī)械，檢測(cè)儀表等用電設(shè)備的使用
6.大大提高了電網(wǎng)諧振的可能
7.損壞電網(wǎng)中敏感設(shè)備
8.導(dǎo)致中線電流過大，造成中線發(fā)熱甚至火災(zāi)

主要應(yīng)用場合
1.變頻設(shè)備的應(yīng)用場合
隨著技術(shù)的進(jìn)步，變頻設(shè)備大量應(yīng)用于各類場合，變頻設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，因此，這類場合是有源濾波器主要的目標(biāo)市場之一。
2.不穩(wěn)定負(fù)荷的應(yīng)用場合
不穩(wěn)定負(fù)荷不是有源濾波器的主要市場，但它是電力系統(tǒng)一個(gè)極其重要的方面，因?yàn)椴环€(wěn)定的負(fù)荷雖然所占比例不大，但是它們對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它負(fù)荷所造成的影響，因此對(duì)于該類應(yīng)用場合也應(yīng)作為有源濾波器的主要市場方向之一。
3.鋼鐵廠
鋼鐵廠的電弧爐、軋鋼機(jī)等是主要的諧波發(fā)生設(shè)備，且主要是沖擊性負(fù)荷，對(duì)鋼鐵廠附近的其它負(fù)荷有很大影響。同時(shí)，諧波問題對(duì)鋼鐵廠無功補(bǔ)償?shù)挠绊懞艽?，所以?yīng)以無功補(bǔ)償和諧波治理同時(shí)處理作為目標(biāo)。
4.有色冶金
有色冶金的負(fù)荷除電弧爐性質(zhì)的負(fù)荷外，還由于采用直流濕法冶金而產(chǎn)生大量的直流成分。
5.港口機(jī)械
港機(jī)是大型的提升設(shè)備，一般都采用很大的變頻器，因此是港口機(jī)械主要的諧波發(fā)生源，因此對(duì)于該類應(yīng)用場合也應(yīng)作為有源濾波器的市場方向之一。
6.電氣化鐵路
電氣化鐵路一般使用直流電機(jī)拖動(dòng)，因此是一個(gè)市政方面的主要諧波源。根據(jù)現(xiàn)有上海、北京等地電氣化鐵路的運(yùn)行情況，大多數(shù)系統(tǒng)都安裝了濾波器。預(yù)計(jì)本產(chǎn)品可以達(dá)到電氣鐵路濾波器國產(chǎn)化的作用。
7.高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線
高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線本身不產(chǎn)生諧波，但是對(duì)于電能質(zhì)量有很高的要求，因此需要在高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線的供電側(cè)安裝有源濾波器，以降低諧波對(duì)生產(chǎn)線的影響
8.辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調(diào)集中場所
辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調(diào)集中場所的諧波情況也非常嚴(yán)重，治理方法宜采用集中治理方法，以節(jié)省成本。
其典型用戶有：上海寶鋼集團(tuán)公司、上海大眾汽車有限公司、上海通用汽車有限公司、 北京奧運(yùn)會(huì)各場館、上海世界博覽會(huì)各場館、上海港碼頭、金川有色金屬集團(tuán)公司、上海市明珠線、上海市各大賣場等等。

技術(shù)指標(biāo)和電氣參數(shù)
諧波電流：THD(I)5%，TDD5%，諧波次數(shù)為3次以上的高次諧波
諧波電壓：THD(V)5%，諧波次數(shù)為2至50
濾波效果：符合ANSI/IEEE std 519-1992，GB/T 14549-93
功率因數(shù)：COS?>0.95
響應(yīng)速度：25KHz
額定電壓：220V至6kV，3相或3相4線
電壓偏移：±10%
額定頻率：50Hz，±5%
最大電流：100%
沖擊耐壓：ANSI/IEEE std C62.41-1991
產(chǎn)品特性
可同時(shí)濾除2至50次諧波；
響應(yīng)時(shí)間小于200μs，響應(yīng)速度快、控制精度高；
瞬間300%額定容量涌流補(bǔ)償；
采用20kHz的IGBT，完美迅速消除諧波；
可自動(dòng)消除系統(tǒng)諧振；
具有自動(dòng)限流功能，不會(huì)發(fā)生過載；
可只濾除諧波，或可以同時(shí)濾除諧波和補(bǔ)償無功；
設(shè)計(jì)選型簡單，不需要進(jìn)行詳細(xì)的電網(wǎng)分析，只需測(cè)量諧波電流大小