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ANAPF有源滤波装置在0.4KV中小型企业配电系统中的应用

随着电力电子技术的不断成熟,,节能灯、计算机、复印机等非线性设备被越来越广泛的应用于住宅和办公建筑中,低压配电系统中谐波污染日趋严重,而供电企业和用户对电能质量的要求却越来越高,谐波问题已经引起了越来越多人的注意。有效的治理谐波,将其控制在允许的范围内,成都监控成为电力工作者必须要考虑的问题。

2 低压配电系统中主要的谐波污染源

当正弦波电压施加在非线性负载上,电流就变成了非正弦波,非正弦波电流在电网阻抗上产生压降,会使电压波形也变为非正弦波。对非正弦波作傅立叶级数分解,其中频率与工频相同的分量称为基波,频率大于工频的分量称为谐波。如今广泛使用的负载大部分是非线性的,如整流器、变频器、电弧炉、焊接设备、UPS、电梯、空调、节能灯(荧光灯)、复印机等等,这些非线性负载会产生大量的谐波电流并注入到电网中,使电网电压产生畸变,这种谐波污染会对电网和用户产生严重的危害。

3 谐波对低压配电系统的危害

增加输电线损耗,缩短输电线寿命;增加变压器铜耗和铁耗,降低变压器的出力;引起配电装置的误动或拒动,导致停电事故;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;引起谐波放大或谐振问题;使电力系统各种测量仪表产生误差;干扰通讯系统,损坏敏感设备;导致中性线上出现大电流而引发系统故障。

4 低压配电网的谐波治理措施

低压配电网的谐波治理措施主要有两个:一是主动措施,即从谐波源本身出发,使其不产生谐波或降低其输出的谐波的含量;二是被动措施,即通过安装电力滤波器,滤掉谐波源产生的谐波,或者阻碍电力系统的谐波流入用户电网。主动措施包括多脉冲整流技术、脉宽调制技术(PWM)、矩阵变换器、四象限变流器等。采用主动措施可以有效限制谐波的产生,但由于非线性负载的多样性,通过主动措施完全消除谐波电流是不可能的。被动措施主要有PPF以及近几年来兴起的APF。PPF因其成本低、结构简单和维护方便的原因得到了广泛应用,但其有些缺点是难以克服的,如只能滤除特定频率的谐波、容易和系统发生并联谐振、对于波动性负载滤波效果不理想等。APF具有响应速度快、滤波能力强、安装灵活、方便扩展的特点,近几年来得到了越来越广泛的应用。

5 APF(有源电力滤波器)的原理介绍及特点

ANAPF系列有源电力滤波装置,以并联方式接入电网,通过实时检测负载的谐波和无功分量,采用PWM变流技术,从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统,从而实现谐波治理和无功补偿。

原理如下图:

 ANAPF不仅仅具有滤除谐波功能,还可以提供超前或滞后的无功电流,用于改善电网的功率因数和实现动态无功补偿。同时还具有补偿三相不平衡功能,减少中性线流过的电流。


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