有源电力滤波器工程应用案例及应用问题分析

2012年 5 月 西安

第一部分：典型应用案例

第二部分：应用问题分析

第三部分：企业介绍

典型案例一 发电厂空冷机组谐波治理问题描述：保护装置经常性误动作，影响空冷岛正常工作。

原因分析：空冷岛使用了大量变频器，尽管变频器进线侧串联了滤波电抗器，但是谐波电流仍旧很大，影响保护装置正常工作。

治理措施：选择 SPA 系列有源电力滤波器滤除谐波电流。治理措施：选择 SPA 系列有源电力滤波器滤除谐波电流。

治理效果： 治理后畸变率降至 3.3% ，谐波电流大幅度降低，保护装置误动作现象明显减少，设备正常工作。

治理效果： 治理后畸变率降至 3.3% ，谐波电流大幅度降低，保护装置误动作现象明显减少，设备正常工作。

典型案例一 发电厂空冷机组谐波治理

典型案例一 发电厂空冷机组谐波治理

典型应用案例二 石化行业谐波治理问题描述：电容补偿柜经常损坏，功率因数过低，造成无功罚款。

原因分析：大量使用变频器，谐波电流以 5 、 7 、 11 、 13 、 17次为主。 治理措施：采用 SPA3系列有源电力滤波器对谐波电流进行集中治理。 治理措施：采用 SPA3系列有源电力滤波器对谐波电流进行集中治理。

1#总盘

2#电容柜

APF

P4出线柜

P5出线柜

P6出线柜

P9出线柜

P10出线柜

P11出线柜

P12出线柜

1#电容柜

3#电容柜

4#电容柜

2#总盘

P8出线柜

P7母联柜

10kV母线

1#变压器10kV/0.4kV

2#变压器10kV/0.4kV

0.4kV母线测试点

典型应用案例二 石化行业谐波治理

治理效果： 治理后畸变率降至 3.4% ，谐波电流大幅度降低，电容补偿可靠性明显提高，功率因数稳定补偿至 0.95 以上。

治理效果： 治理后畸变率降至 3.4% ，谐波电流大幅度降低，电容补偿可靠性明显提高，功率因数稳定补偿至 0.95 以上。

典型应用案例二 石化行业谐波治理

典型应用案例二 石化行业谐波治理

10 kV 母线

10/0.4kV

1# 变压器10/0.4kV

2# 变压器

0.4 kV 母线

2000kVA 2000kVA

母联开关

有源电力滤波器电容柜1 充电器充电器 有源电力滤波器 电容柜充电器充电器

0.4 kV 母线

滤波器 滤波器

典型应用案例三 某充电站谐波治理案例问题描述： 充电机开启时出现计量不准确及控制系统通信故障。

原因分析： 充电机在工作过程中向电网注入了大量谐波电流，给系统造成污染。

治理措施： 选择 SPA3 系列有源电力滤波器对充电机产生谐波进行治理。治理措施： 选择 SPA3 系列有源电力滤波器对充电机产生谐波进行治理。

典型应用案例三 某充电站谐波治理

治理效果： 谐波畸变率大幅度降低，出现的干扰及计量不准确问题被有效解决。

治理效果： 谐波畸变率大幅度降低，出现的干扰及计量不准确问题被有效解决。

典型应用案例三 某充电站谐波治理

MM

660V母线

开卷电机 卷取电机1 主轧机1 卷取电机2

240kW 460kW 240kW

M

460kW

M M

2800kVA

主轧机2

SVG&APF

补偿系统

典型案例四 煤炭行业谐波与无功综合治理问题描述：无功冲击大、谐波含量大，变压器利用率低，发热严重。

原因分析：直流传动系统工作过程中消耗大量无功及产生大量谐波电流，传统电容补偿无法满足要求。

治理措施：选择 SPS 系列静止无功发生器解决轧机系统电能质量。治理措施：选择 SPS 系列静止无功发生器解决轧机系统电能质量。

典型应用案例四 某煤化工企业电能质量解决方案问题描述： 供电系统电流严重畸变， PLC 控制系统经常受到干扰，继电器也发生过多次误动作甚至出现继电器烧坏的事故。

原因分析： 变频器工作时会产生 3-13 次的谐波电流。

治理措施： 采用 SPA3 系列有源电力滤波器对谐波电流进行集中治理。 治理措施： 采用 SPA3 系列有源电力滤波器对谐波电流进行集中治理。

电容柜 负载

``

1#变压器6/0.4KV

6KV母线

有源电力滤波器(100A)

K1

负载 负载…………

滤波器接入点 信号采

集点

CT

治理效果： 谐波电流大幅度降低，畸变率降至 1.3% ，从根本上改善了供电系统的电能质量，避免了继电误动作甚至烧毁的事故。

治理效果： 谐波电流大幅度降低，畸变率降至 1.3% ，从根本上改善了供电系统的电能质量，避免了继电误动作甚至烧毁的事故。

典型应用案例四 某煤化工企业电能质量解决方案

典型应用案例四 某煤化工企业电能质量解决方案

典型案例五 制药行业谐波与无功综合治理问题描述：无功罚款高、开关无故跳闸。

原因分析：系统中大量变频器及电机，谐波电流较大，尤其五次谐波电流，功率因数低。

治理措施：选择 SPA 系列有源滤波器与无源滤波器组成混合式滤波器综合治理谐波及无功问题。治理措施：选择 SPA 系列有源滤波器与无源滤波器组成混合式滤波器综合治理谐波及无功问题。

典型案例五 制药行业谐波与无功综合治理治理效果： 功率因数 0.95以上，每月有奖励，同时解决开关无故跳闸现象。

治理效果： 功率因数 0.95以上，每月有奖励，同时解决开关无故跳闸现象。

典型案例五 制药行业谐波与无功综合治理

MM

660V母线

开卷电机 卷取电机1 主轧机1 卷取电机2

240kW 460kW 240kW

M

460kW

M M

2800kVA

主轧机2

SVG&APF

补偿系统

典型案例六 冶金行业谐波与无功综合治理问题描述：无功冲击大、谐波含量大，变压器利用率低，发热严重。

原因分析：直流传动系统工作过程中消耗大量无功及产生大量谐波电流，传统电容补偿无法满足要求。

治理措施：选择 SPS 系列静止无功发生器解决轧机系统电能质量。治理措施：选择 SPS 系列静止无功发生器解决轧机系统电能质量。

治理效果： 无功功率及谐波电流大幅度降低，变压器温度降低 10度以上。

治理效果： 无功功率及谐波电流大幅度降低，变压器温度降低 10度以上。

典型案例六 冶金行业谐波与无功综合治理

典型案例六 冶金行业谐波与无功综合治理

典型案例六 冶金行业谐波与无功综合治理

第一部分：典型应用案例

第二部分：应用问题分析

第三部分：企业介绍

参数 1 ：补偿次数补偿次数是可补偿的谐波次数，国外厂家一般定义 2-60次同时可选 20种。不是补偿次数越高性能就越好。

需注意以下问题：

1 、弄清负载的谐波电流哪些频次是必须补偿的，若负载的高次谐波电流很小就没有补偿的必要，一般而言 25次以上的谐波电流很小。

2 、不是任何频次电流都可以达到额定值，如： 75A的APF出 75A的 50次谐波电流。

3 、 APF输出电流的频次分配比例是按典型负载设计的。越是高次电流 (13次 ) 以上，输出能力越差。

有源电力滤波器关键参数

参数 2 ：补偿率 在负载谐波电流处于 APF补偿电流范围内时，单台 APF谐波补偿率η的定义如下：

补偿率是针对典型负载的，不是任何负载时都能达到。任何厂家的补偿率都是针对典型负载的，且定义有差别，起草中的 APF国标对补偿率的定义及测试方法有明确规定。

(1 ) 100%hh

nh

IK

I

Ih—滤波装置工作后，电网侧的第 h 次谐波电流方均根值；Inh—滤波装置工作前，电网侧的 h 次谐波电流方均根值，

参数 3 ：响应时间响应时间是指谐波负载投入后，经过多长时间电网的谐波电

流被完全滤除 ( 只有基波 ) 。

图 (a) 给出了电网电流和负载电流的波形；图 (b) 给出了电网电流和 APF 输出电流的波形。可看出，负载电流从 0 到额定电流130A 时，经过 10ms 后 APF 完全补偿了谐波电流，这证明了APF 的响应时间为 10ms 。

1 、响应时间指的是谐波电流被完全消除所需的时间。瞬时响应时间指的是开始出谐波的时间，有的厂家给出us级的瞬时响应时间和响应时间没有关联。

2 、响应时间越小跟踪速度越快，可以应用于负载快速波动的场合，达到 10ms一般而言就可以应用到电焊机负载中。

3 、有的厂家给出的不是谐波电流被完全消除所需的时间，可能是消除 50-90%谐波所需时间。超过 40ms的响应时间不适于负载快速波动的场合。

集中补偿时带有电容器负载

危险的

可能的

建议的

负载侧电网侧

负载侧电网侧

负载侧电网侧

应用问题分析

补偿电容滤波类负载

电容器

补偿电容滤波类负载

(a) 补偿前电网 (b) 补偿后电网

(c) 补偿后负载

补偿电容滤波类负载

(a)APF和负载 (b) 电网与负载

(c)电网与负载 ( 短周期 )

补偿电容滤波类负载

可以完全补偿，但负载中的谐波电流将变大；

若使负载电流不变，补偿率较低，即谐波治理效果差；

现在现场集中补偿时补偿率不高；

国产 <50~90kW 变频器都没有加装进线电抗；

现场负载混合时最危险，从总电流很难分辨；

镇流器种类很多，用户用什么也不是十分清晰；

荧光灯现在用电子镇流器较多；

荧光灯和金卤灯可能混接；

小结：

由于照明系统中的电子镇流器趋于容性，使用有源电力滤波器的随意性受到限制，必须要一定的技术支撑。

补偿照明类负载

第一部分：典型应用案例

第二部分：应用问题分析

第三部分：企业介绍

经营领域致力于电力电子电能变换和控制领域提供效率更高、效能更佳的电能变换设备和解决方案致力于电力电子电能变换和控制领域提供效率更高、效能更佳的电能变换设备和解决方案

发电：新能源 / 分布式电源电网接入设备 将新能源发出的电能变换为满足用电设备使用和电网接入要求的电能电能质量控制设备 接入新能源电网联接点，提高送入电网的电能质量

供配电：电能质量控制设备 接入供配电系统，控制接入点的谐波、无功、电压，提高电能质量，优化用电环境，实现安全、节能

用电：电源设备 将公用电网的电能，变换为满足用电器需要的电能，实现高效、合理、精确使用

赛博电能质量产品发展历程

核心价值

总人数： 400 人 平均年龄 28～ 29 岁，骨干员工全体持股

人力资源

市场能力

◆ 公司通过十几年的发展，在细分市场领域已经形成品牌，具有较高的知名度；◆ 与相关领域的客户形成了稳定的战略合作关系，为客户提供最佳服务；◆ 设有北京、西安、武汉、上海、广州、成都、济南、南京等办事处，销售网络完善；◆拥有 50余人的专业客户服务队伍，在售前、售中、售后全过程为客户提供全方位的优

质、快捷服务。

研发能力◆研发经费大于年销售收入的 10％；◆研发设计人员超过员工总数的 47％；◆ 高素质研发团队，博士 3 人，硕士 17 人，教授级高工 2 人；◆ 与国内业界重点大学建立了产学研一体化战略合作关系；◆ 设有系统与控制、功率变换、信号处理、监控与软件、结构工艺 5 个专业 组，是 IGBT 变流器最具实力的研发团队之一；◆ 西安市认定的电力电子企业技术服务中心 ;

◆取得和获受理专利 26项，发明专利 6 项 .

生产能力和质量保证

◆ 公司通过十几年的发展，已初步形成了稳定的工艺流程和 1000MVA 的年生产能力，建有防静电焊接车间、组件生产车间、整机装配车间、产品调试车间和产品试验车间。◆ 2009 年通过北京新时代认证中心 ISO 9001： 2008 质量管理体系认证，具备完善的功能、性能，以及电磁兼容、气候、环境等型式试验条件。

证书

电能质量问题涉及的方面很广，这里也仅对其中的一部分做了介绍。对于冶金企业，无功、谐波、电压闪变等问题，都是需要解决的。通过电能质量的治理就是为了保证系统可靠的运行，延长供电系统中其他电力设备的使用寿命及提高系统的可靠性。总的来说，解决电能质量问题最重要是要有正确的理念，使整个供电系统达到一个环保的、高标准的环境运行。

电能质量问题不能理解为用某一种产品就可以解决问题，要整体考虑，我们最大的优势就是和客户共同讨论，找到解决企业电能质量的问题，然后用系列的电能质量产品实施解决，实现多赢。

期待与您的合作！期待与您的合作！高鹏 1352199935