滤波器HR_B0803

今日世界，电能源是一切工商业和生活设施的第一驱动力，随着用电设备大量采用二次电源技术非线性负载大量增加，伴随产生了大量的电能质量问题。影响电能质量的因素包括电压突变和谐波畸变，比较普遍和主要的因素是电能谐波畸变。电磁设备、电力电子装置等非线性负载和供电设备都产生程度不一的谐波污染。目前消除谐波影响的技术方式包括：传统采用L-C谐振技术的无源滤波器和采用数字电力电子技术的有源滤波器。RESINEAPC全功能有源谐波滤波器是国际领先的适用于单相和三相三线、三相四线配电系统，采用OCDI技术清除用电电路中2~51次电能谐波危害。RESINEAPC全功能有源谐波滤波器完全遵循有关谐波的国际、国内标准：„IEC1000-3-4„IEEE519-1992„UK:ERG5/3„GB/T14549表1：各类负荷设备产生的主要特征谐波主要谐波成分非线性负载设备35711、13及高次谐波电梯、自动扶梯、升降机和提升机械zzzzzzz变频、软启动、电脑、数据设备和通讯设备等zzzzzzz单相zzzzzzzUPS三相-zzzzz荧光灯、金卤灯、调光灯等非线性照明设备zzzzzzz整流器、直流设备和充电器zzzzzzz应急发电机组、电焊机和电弧焊接设备zzzzzzz一般地,包含单相整流电路的设备其特征谐波频谱包含了所有奇次谐波。三相整流设备的特征谐波符合以下规律，包含六脉动整流电路的设备，其特征谐波频次为：5，7，11，13，17，19，…等，即6K1，其中K=1，2，3…为自然整数；当设备内部整流电路为12脉动时，其特征谐波频次为：11，13，23，25，…等，即12K1，其中K=1，2，3…为自然整数。概述：非线性负载电能谐波相关标准图F1a：典型非线性负载设备的某相电流波形（UPS与VFD设备）图F1b：上述负载电流中的工频基波成分图F1c：上述负载电流除开工频基波部分之外的谐波成分电能谐波对配电网络和各类用电负荷设备的影响和危害主要表现在以下多个方面，见下表2。表2：电力谐波对配电网络和各类负荷设备的影响电缆线、汇流排等载流体导电能力下降，中性线因电流异常发热，易致火灾隐患。谐波导致保护和自动装置误动引发非正常断电和设备中断事故，引致重大附加损失。低压断路器开关开断能力下降，误动几率迅速上升甚至出现烧损。电磁干扰影响（舰船通讯控制系统；大型精密实验、医疗、诊断治疗设备）。漏电保护、热继电器、接触器及保护设备等误动作或失灵。配电系统设备系统功率因数降低;变压器、柴油发电机组负载能力下降。电子装置因干扰误动作。无功补偿设备功能异常。整流设备换流失败。电动机过热、输出容量下降；照明设备效率降低。各类负荷设备计算机程序错误、无故重启、死机；医疗诊断设备失灵、误动作或非正常停机。有源滤波技术原理RESINEAPC有源滤波装置采用世界领先的主动控制动态谐波注入（OCDI）技术，通过检测负载回路中电流波形获取负载电流谐波信号，采用先进数字信号技术分析处理谐波信号并经由智能IGBT控制技术，将反相谐波电流注入负载配电系统中实现对2~51次谐波的完全消除。有源滤波器工作原理如图F2所示，图中表示了系统电流、负载谐波源畸变波形和有源滤波器产生的反向谐波电流波形。功能构成RESINE有源滤波装置采行模块化结构，其主要原理结构如图F3所示，包括：„电源接入断路器和高速熔断保护；„EMF涟波滤波模块；„SCM柔性启动开关；„TPA模组；„ICM智能反向谐波电流发生模块；谐波的主要危害ReSine原理和组成图F3:RESINE主要部件框图图F2：有源滤波器工作原理示意图Il负载电流波形Ie:反向谐波电流波形Is:系统供电电流波形„DCB模块；此外还包括信号采集电流互感器和功能操作面板，以及可选配的电能质量监测功能单元，可进行远程控制管理，实现多台有源滤波器的联合集群控制，也能实现与电能质量监控系统和智能配电管理系统的数据通讯。RESINE滤波器的型号所标明的技术指标包括；所接入系统接线类别、系统额定频率、系统额定电压、额定谐波电流容量、安装方式、面板附件选择、滤波功能适应类别（包括滤波频谱和响应时间）等。型号选择表RESINEAPC有源滤波器选择参数如下表3，以下举例说明。表3：RESINE型号选择表RSÃÃÃÃÃÃÃÃ适用系统接线类别T3三相三线系统T4三相四线系统TM适用三相三线和三相四线系统工作系统频率X50HzY60Hz系统额定电压（伏特）A173vB400vC480vD660v相额定滤波电流（安培）À注:仅指单个柜体容量XX=25;30;50;60;75;90;100;120;150;180;200;210;240;270;300;330;360面板监视附件PPQML简易操作界面（附LED指示）柜体安装形式SM直立落地柜式安装WM壁挂式安装通讯接口N无通讯口XX=S2为RS232;S4为RS485;C为CAN；U为USB;EN为以太网滤波器功能适用类别IN一般工业应用EX精密应用容量计算举例某金融机构数据中心机房，新配置1台200KVAUPS系统，满载输入电流350A@380VAC,THDI为30%@380VAC.则计算可得:基波电流I1为:I1=IR/(1+THDI2)1/2=350/(1+0.32)1/2=335安培，总谐波电流为:IH=THDI*I1=0.3*335=100.6安培。由此，考虑系统允许谐波电流限制值之后，选择一台用于电信数据中心UPS的有源滤波系统装置容量为90安培，考虑到电信数据中心要求的电源可靠性和电能质量要求，结合考虑电信配电系统允许谐波水平，选择滤波功能使用类别为精密应用级，滤波频谱宽度达到2~51次谐波，响应时间1毫秒，最后的设计选定型号如下：RS-TM-X-B-90-L-SM-S4-EX其中，滤波系统工作于400V的50Hz交流配电系统（系统接线方式为3P3W或3P4W可现场设定）；额定每ReSine型号选择与工作方式相总谐波电流消除容量为90A；滤波系统装置的安装方式为与标准配电柜并柜的直立落地式安装；配置RS485串行通讯接口；选择适应精密通讯数据要求的高精度滤波装置，滤波频谱达到2~51次宽频谱。电流互感器RESINEAPC有源滤波器出厂配置的标准精密信号采集用电流互感器标配规格为：2000:1或4000:1，其二次电流额定值为1安培。一般情况下，也可采用用户配置的标准精度电流互感器（包括二次电流为5安培的型号），用户自备电流互感器时需要在订货时申明参数规格。对于三相三线系统配置两相电流互感器，对三相四线系统配置三相电流互感器。电流互感器二次电流信号采用屏蔽双绞线电缆连接电流互感器采集的负载电流信号。对于不停电装设滤波器的场合，RESINEAPC有源滤波系统提供分裂式电流互感器选择。有源滤波器工作模式RESINEAPC有源滤波器具备完全滤波、滤波+无功补偿、完全无功补偿三种工作模式，可以在现场经由RSTPROTM软件设定，也可进行远程通讯设定。RESINE滤波器具有毫秒级的高速响应性，同时具有可编程设定的自适应调节瞬时无功电流注入能力，通过及时注入动态补偿电流能减轻电压骤降的影响，并提供对瞬时电磁暂态过程所需无功电流的补偿。无功补偿功能调节范围可设定在功率因数为-1.0~+1.0之间任意值，以便根据需要实现输出容性无功功率或感性无功功率。有源滤波器在系统中配置位置选择RESINEAPC有源滤波器可以有多种配置方式，安装位置的选择直接关系到所选择的RESINE滤波器容量和型号要求。几种典型安装位置如图F4：c变压器低压侧母线集中滤波；d二次配电屏集中滤波；e对负载设备就地分散滤波。在现场安装时RESINE通常应独立安装，通过电缆连接至接入点。有源滤波器容量扩展RESINE有源滤波器对于随负荷增长的谐波影响，可根据需要进行扩展。RST3/4型号有源滤波器可通过增加并联RST3/4单元的方式扩充滤波容量。RSTM型号有源滤波器可通过在柜内增加有源滤波功能模块RSTM_P形式实现更灵活的容量扩充，在一定容量范围内不需要增加新的安装柜体；如由于容量需要进一步扩充，可以有一个到多个标准柜体并联成组。滤波器设计容量选择提示RESINE有源滤波器的型号选择很方便，相对于无源滤波器设计时大量繁杂的现场测量和后续复杂的分析与仿真计算，有源滤波器由于原理上采用了先进的自适应数字控制技术和智能电力电子科技，RESINE有源滤波器工作时并不依靠进行阻抗调整的谐振效应，因此无须进行事先的测量分析，也完全不用担心以后电路中电容参数变化和谐振。有源滤波器容量选择主要根据所接负载额定工作容量对应谐波电流容量进行。虽然具体负荷设备的特征谐波差异性和容量各有不同，但基本可以归结为几大类型，设计时可分类统计不同谐波源负载的容量和主要谐波源负载容量，通过典型谐波畸变率计算谐波电流统计值，从而计算近似的谐波电流容量，得到符合工程实际需要的滤波器设计选择容量。实际设计中，还要考虑主要谐波源负载设备的分布、实际运行特点等，以此优化滤波器的配置，从而得到符合项目实际需要的最优滤波配置方案。具体设计时可参考有关标准和典型设计。图F4:RESINE主要配置方式配置方式根据谐波源设备的分布情况，RESINE的安装方式可选择集中安装和靠近谐波源设备的分散就地安装两种方式。一般集中安装方式时，如容量大的落地柜式结构，可选择与低压配电柜成列安装，柜体可根据低压柜要求选择尺寸，如图F6。当安装于较集中谐波源负载前端时，如图7所示。对于容量较小型号可选择挂墙式结构或小型落地柜结构，就近安装在谐波源设备的进线开关附近。设备结构RESINEAPC有源滤波器包括一体化结构和标准组合模块结构两类，能够根据需要进行选择。常规情形下根据消除谐波电流容量大小及安装方式分为：小型挂墙安装式箱体形式和标准落地柜RESINE设备架构与安装方式B相A相C相N负载设备电源侧*负载侧MCBRESINEAPC有源滤波器图F5：RESINE在三相四线配电系统中的电气接线原理图注：图中“½”表明选择采用闭环控制模式时CT需要安装在电源侧。G图F6：RESINE集中安装方式图F7：RESINE在三相四线UPS配电系统中的安装位置图F8：RESINE柜内部件示例图F8a信号检测与驱动控制电路图F8b：简易人机界面的标准操作面板图F8c：DC母线储能电容组式两种结构类型。根据现场条件，可提供前后通风和上下通风两种冷却通风方式。RESINEAPC有源滤波器根据其功能要求，包括了信号检测、分析、控制电路模块和主回路电气功能部件与模块等不同部分。图F8图示了RESINE柜体前面板打开后其内部部件情况，其中可看到有关信号检测与驱动控制电路及DC母线储能电容等部件情况。现场安装方式RESINE现场安装分为挂墙式和落地式两种方式，周围的空间距离如图F9所示。落地式RESINEAPC(100A~360A)100mm800mm200mm挂墙式RESINEAPC(25A~90A)600mm维修空间200mm200mmResine正前方Resine正前方其它设备图F9：RESINEAPC安装场地位置示意（下进上出通风模式）RESINEAPC运行时LCD显示系统侧与负载侧电流波形图F11：RESINE投入系统前后的波形和谐波频谱滤波器投入前谐波频谱幅值滤波器投入后谐波频谱幅值典型应用初始调试与开通由于有源滤波器是精密电力电子设备，必须在合格的调试工程师指导下进行有源滤波设备安装和设备初始投运设置，请使用专业电能质量分析仪器进行电路测试和参数检测，在进行了全面测试后开通设备。在滤波器投入运行后应进行必要的年度检测，确保滤波设备正常运行。滤波效果评估RESINEAPC有源滤波器的谐波消除能力可采用一般谐波抑制比H.A.R.(HarmonicAttenuationRatio)表示，如图F10所示：HAR=Ilh/Ish对于有源滤波器的容量选择和投运后对系统的改善应参照相应电能质量标准进行评估。在配置了足够容量的有源滤波装置后，有源滤波器进行初始化调试开通后实际运行的H.A.R.应大于10，范围可达10~30。图F11表