有源电力滤波器在烟草行业变配电中的应用杨军军.doc

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1、有源电力滤波器在烟草行业变配电中的应用杨军军（安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801）摘要：随着电力电子变流装置的应用日益广泛，电能得到了更加充分的利用，但非线性电力装置设备的广泛应用产生了大量畸变的电流谐波，谐波污染越来越多地威胁到电力系统安全、稳定、经济运行，给同一网络的线性负载和其它用户带来了极大影响。烟草工业在生产制造过程中，使用大量的变频器进行调速，变频器所产生的谐波，对厂区配电室的供电网造成了一定的影响。本文通过分析谐波的危害，并提出采用有源电力滤波器进行某卷烟厂谐波治理的方案。关键词：谐波；污染

2、；有源电力滤波器；治理；卷烟厂1谐波的危害变频器工作时会产生大量的谐波电流，谐波电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变成非正弦。这样，连接在同一点的其他设备上就会被施加了含有谐波成分的非正弦电压，致使一些敏感设备无法正常工作。谐波对企业的危害主要表现在以下几个方面：（1）使电力元件附加损耗加大，易引发火灾谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。（2）影响电气设备的正常运行谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等；使

3、变压器局部严重过热；使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。（3）引起电网谐振这种谐振可能使谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。（4）使继电保护误动作，电气测量误差过大。谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。（5）使工控系统崩溃临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则

4、产生噪声、降低通信质量、计算机无法正常工作，重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。谐波所产生的危害如此之严重，世界各国都对谐波问题予以充分关注。国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定。国标GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》规定的公用电网谐波电压（相电压）限值和谐波电流允许值分别见表1-1和表1-2：5表1-1公用电网谐波电压（相电压）限值电网标称电压（kV）电压总谐波畸变率（%）各次谐波电压含有率（%）奇次偶次0.385.04

5、.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.8表1-2注入公共连接点的谐波电流允许值标称电压（kV）基准短路容量（MV.A）谐波次数及谐波电流允许值（A）23456789101112130.381078623962264419211628132410100262013208.5156.46.85.19.34.37.91415161718192021222324250.381011129.7188.6167.88.97.1146.512101003.74.13.262.85.4

6、2.62.92.34.52.14.12谐波的治理传统的LC无源调谐滤波器的方法可以降低谐波电流，又可以补偿无功功率，而且结构简单，故一直被广泛使用，但这种方法的最大缺点就是其性能要受电网阻抗和运行状态的影响，易和系统发生并联谐振，导致谐波电压放大，如果保护措施不得力，甚至使LC滤波器过载或烧毁。有源电力滤波器（APF：ActivePowerFilter）是“用户电力技术”中一种非常重要的装置，它能抑制电流谐波及闪变等，用以补偿负荷电流中的谐波和无功，使电源侧电流保持为正弦波，从而防止谐波对电网的污染和提高功率因数

7、。这种补偿器主要用在对非线性负荷所产生的谐波源进行治理。安科瑞电气股份有限公司开发的ANAPF系列有源电力滤波器，采用实时的检测方法，得到电网电压或电流中的波动、不对称、谐波等畸变分量，利用快速的电力电子功率器件（IGBT）产生与其相反的波形，再将其抵消掉。原理如图2-1所示：5图2-1ANAPF有源电力滤波器原理图3有源滤波案例某卷烟厂动能车间卷接配电室，配置两台2000KVA的干式变压器，由于其负卷包车间使用了大量变频器，曾引起电抗器损坏、低压开关烧毁，我们使用FLUKE434电能质量分析仪对其中一台变压器负

8、载进行测量，测试点位于电容补偿后负载前的母排，测量发现变压器副边侧5次电流谐波达到148A，7次谐波电流达到45A，从波形上明显看到畸变严重。总电流为746A，畸变率为22.2%，总的谐波电流可以计算出为746×22.2%=165.61A。治理方案：在变压器副边侧并联接入200A有源电力滤波器对其谐波进行集中治理，使系统正常运行不受谐波危害。方案如图3-1所示。图3-1A