安科瑞張俊杰
1、概述
1.1 諧波的產(chǎn)生
電力系統(tǒng)中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波，但是非線性電力設(shè)備 （大功率可控硅、變頻器、UPS、開關(guān)電源、中頻爐等）的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的諧波電流，諧波電流耦合在線路上產(chǎn)生諧波電壓。對非正弦的畸變電流作傅立葉級數(shù)分解，其中頻率與工頻相同的分量為基波，頻率是基波頻率整數(shù)倍的分量為諧波。諧波是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。
1.2 諧波的危害
● 諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過中線會(huì)使線路過熱，甚至引起火災(zāi)。
● 諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等；使變壓器局部嚴(yán)重過熱；使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞。
● 引起電網(wǎng)諧振，使得諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會(huì)對系統(tǒng)，特別是對電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅，經(jīng)常使電容器和電抗器燒毀。
● 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)，特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會(huì)使電氣測量儀表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差，給用電管理部門或電力用戶帶來經(jīng)濟(jì)損失。
● 臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量、計(jì)算機(jī)無法正常工作，重則導(dǎo)致信息丟失，使工控系統(tǒng)崩潰。
1.3 有源電力濾波器產(chǎn)品效益
● 使諧波指標(biāo)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)，避免供電部門罰款或中斷供電；
● 降低變壓器損耗；
● 減少諧波污染，降低諧波對自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量裝置、繼電保護(hù)裝置的干擾，保證供配電系統(tǒng)**穩(wěn)定運(yùn)行；
● 避免諧波過電壓和諧波過電流對電氣設(shè)備的危害，延長設(shè)備使用壽命；
● 節(jié)能降耗，提高功率因數(shù)，節(jié)約電費(fèi)，避免罰款。
2、產(chǎn)品介紹
2.1 工作原理
ANAPF系列板載式改善電能質(zhì)量有源電力濾波裝置并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列板載式改善電能質(zhì)量有源電力濾波裝置通過CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。
圖2-1 ANAPF系列板載式改善電能質(zhì)量有源電力濾波裝置原理圖
2.2 產(chǎn)品特點(diǎn)
● DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有極快的響應(yīng)時(shí)間，先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ雀?、運(yùn)行更穩(wěn)定；
● 一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無功，可對2～31次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或指定特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；
● 具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能；
● 模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；
● 采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；
● 輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；
● 多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級；
● 擁有自主品牌技術(shù)。
2.3 主要技術(shù)參數(shù)
表2-1 ANAPF系列板載式改善電能質(zhì)量有源電力濾波裝置
2.4 產(chǎn)品型號及說明
3、產(chǎn)品應(yīng)用
3.1 容量計(jì)算方法
諧波是由非線性設(shè)備產(chǎn)生的，而每種設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)都不同。因此實(shí)際諧波電流需采用專門設(shè)備進(jìn)行測量，考慮到設(shè)備的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性，設(shè)計(jì)諧波治理裝置的額定諧波補(bǔ)償電流應(yīng)略大于系統(tǒng)諧波電流。由于諧波電流本身的測量與計(jì)算比較復(fù)雜，況且在設(shè)計(jì)時(shí)往往很難采集到足夠的電氣設(shè)備使用中的諧波數(shù)據(jù)，可以根據(jù)下列公式估算諧波電流進(jìn)行選型。
3.1.1 根據(jù)負(fù)載額定電流和行業(yè)類型選型
3.1.2 根據(jù)變壓器容量和行業(yè)類型選型
3.1.3 根據(jù)快速選型表查表選型
查表步驟：
步驟1：確定變壓器容量和變壓器負(fù)載率（一般在0.6~0.8）；
步驟2：根據(jù)變壓器負(fù)載率確定表2、表3或表4；
步驟3：確定電流總諧波畸變率（THDi）（表1中THDi值為參考值，僅在估算諧波電流時(shí)使用）；
步驟4：根據(jù)變壓器容量及THDi參考值確定相應(yīng)的諧波電流值；
步驟5：考慮到一定的裕量，選擇相應(yīng)容量的ANAPF有源電力濾波器。
