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低压有源滤波装置在商务酒店谐波治理中的应用

2013-03-15 10:57:47 来源：安科瑞王海芹

1、引言

目前随着技术的发展，商务酒店自动化程度越来越高，自动控制设备越来越多，EIB智能照明系统已逐渐成为高档商务酒店的标准配置。同时为了节能，变频器在空调系统和电梯中大量使用。但上述设备在工作中产生大量谐波，以变频器为例，既有整流器又有高频逆变，在高低频段同时产生大量的谐波。谐波已与电磁干扰、功率因数降低并列为电力系统的三大公害。因此对谐波的测量和分析是电力系统分析和控制中的一项重要工作，是继电保护、故障测量等工作开展的重要前提。

2、商务酒店谐波的危害

商务酒店非线性负载在客观上产生高次谐波，由于谐波量太大,不仅会对供电电网造成污染，而且会对商务酒店的通讯及电力设备产生不利影响。

2.1对供电电网的危害

对供电电网造成污染引起电网中元件产生附加损耗，降低发电、配电及用电设备的使用效率，甚至使线路过热引发火灾；由于电流中谐波部分的影响，对电网电压也带来影响，使电网电压的总谐波畸变率也超出国家标准。

2.2 对商务酒店运行的危害

（1）对设备本身产生附加损耗，影响商务酒店电气设备正常工作，产生机械振动、噪音、过电压，使变压器、电容器、电线等设备过热，绝缘老化，寿命缩短；

（2）对邻近的通信系统产生干扰，轻者引起噪音，降低通信质量，重者导致信息的丢失，使通信系统无法工作。

（3）由于商务酒店后勤要求，负载启停频繁，造成电网浪涌、瞬变严重。电压、电流的突变会引起过电压，大大缩短了用电设备的寿命，无形中增加设备投资成本。

（4）电流谐波指标严重超标，对EIB 等系统造成一定的冲击，经常引起系统的无故故障。

3、商务酒店谐波的解决方案

为保证商务酒店运行的高可靠性要求, 在设计和施工阶段, 目前主要采取以下措施预防谐波对设备的干扰。

( 1) 为电子设备设计专用回路供电, 尽可能避免谐波干扰沿供电线路窜入。

( 2) 为易受干扰设备加装线路滤波器, 消除或抑制谐波分量, 达到净化电源的目的。

( 3) 使该类设备配线尽可能远离谐波电流畸变严重的线路, 以避免空间电磁干扰。

然而，这些措施却不是从源头对谐波污染进行治理。

根据电网谐波国家标准要求，从改善系统电力品质、保障设备安全和正常运行、综合提升设备运行效率和电力能源使用效率的目的出发，可采用ANAPF低压有源滤波器，在消除谐波的同时，可以有效、干净地吸收线路中的谐波和浪涌。达到优化线路电力品质，减少谐波危害，达到保护设备运行，节约用电的效果。

3.1 ANAPF工作原理

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。

ANAPF原理如图一所示：

3.2 ANAPF技术参数

表一：ANAPF技术参数

接线方式	三相三线或三相四线
接入电压	3×380V ±10%
接入频率	50Hz ±2%
动态补偿响应时间	动态响应＜4ms，全响应时间＜20ms；
开关频率	10kHz
功能设置	只补偿谐波、只补偿无功、既补偿谐波又补偿无功；手动、自动切换。
谐波补偿次数	2-21次
保护类型	直流过压　IGBT过流　装置温度保护
过载保护	自动限流在设定值，不发生过载
冷却方式	智能风冷
噪音	＜ 65db(处于柜内并运作于额定状态)
工作环境温度	-10℃～+45℃
工作环境湿度	＜85%RH 不凝结
安装场合	室内安装
海拔高度	≤1000m（更高海拔需降容使用）
进出线方式	下进下出
防护等级	IP21
智能通信接口	RS485/MODBUS-RTU
远程监控	可选
外形尺寸(mm) (W×D×H)	30A	50A	75A	100A
	600×500×1500	600×500×1500	600×500×1800	800×600×2200
重量(kg)	三相四线		三相三线
	30A、50A	75A、100A	30A、50A	75A、100A
	280	360	240	290

4、ANAPF低压有源滤波器在商务酒店中的应用案例
该商务酒店总建筑面积20万平米，中央空调、电梯全部为变频拖动，有数个大型数据机房全部安装UPS，同时全楼装有EIB智能照明系统。根据该商务酒店各变压器非线性负荷设备的负载率大小和相应的谐波畸变率，在配电室变压器母线处、中央空调制冷机变频器旁配置ANAPF有源滤波器。其次在中控室、弱电机房、总统套房等重要设备旁配置ANAPF有源滤波器。

下面以配电室配电变压器母线处ANAPF有源滤波器投入运行前、后配电系统电能质量测试情况的对比分析为例来具体描述。

4.1 有源滤波器运行前后的数据

（1）有源滤波器投入前电流波形畸变比较严重，三相电流谐波含量分别为30.5%、35.2%、29.7%，三相电流分别为147A、168A、148A，中性线电流为1A。

（2）有源滤波器投入后电流波形畸变情况明显改善，三相电流谐波含量明显降低，分别为3.1%，4.1%，3.7%，三相电流分别为144A、168A、148A，中性线电流为1A。

4.2 有源滤波器投运前后测试记录数据

5 ANAPF低压有源滤波器报价及主要元件清单

型号：ANAPF100-400/B
参考价格：12万元/台
主要产品明细：
序号	名称	型号	数量
1	APF电气柜	800X600X2200	1
2	变流器	APFCOV-CVT100	1
3	控制器	APFMC-C100	1
4	电抗器	APF-RE.(S)DG-100	1
5	有源电流互感器	LT208-S7	3
6	滤波器	DL-1TH1	2
7	断路器	CVS160FTM160D4P3D	1
8	接触器	LC1D150M7C	1
9	微型断路器	NDM1-63C32	1
10	中间继电器	MY4NAC	2
11	R型变压器	R320-0.38/0.22	1
12	谐波检测仪	ACR350EGH	1
13	电线	16mm2	若干
14	电线	4mm2	若干

6 结论

本文分析了谐波对商务酒店的危害，介绍ANAPF低压有源滤波器的原理以及功能，通过某商务酒店低压配电系统中有源滤波器的应用案例，分析了有源滤波器投入运行前后谐波的治理情况。有源滤波器对商务酒店的谐波进行了治理，改善了电能质量，总体提升了设备的运行效率和电力能源的使用效率。

【参考文献】

［1］郑国兴.浙江大学建筑设计研究院.谐波保护器及其在智能建筑中的应用.现代建筑，2007:55-58

［2］安科瑞电气股份有限公司产品手册.2013.01.版

《ANAPF有源电力滤波装置设计与应用图集》（图集号：ACR13CDX701）由安科瑞电气股份有限公司主编，该图集的编制得到了中国建筑学会电气分会副理事长、全国建筑电气情报网副理事长、上海建筑设计研究院电气总工陈众励专家的关心和支持。该图集适用于新建、改建、扩建和技改项目中工业与民用及公共建筑内电气设备的谐波抑制及综合治理的设计与改造。凡需要该图集的设计、使用、生产、安装与施工单位，可向安科瑞电气股份有限公司索取，请提供贵单位名称、部门、地址、邮编、联系人、联系电话、邮箱等信息，传真021-69158302、邮件acrelwhq@163.com或QQ2880157862至安科瑞王海芹工程师收，安科瑞电气可免费赠送《ANAPF有源电力滤波装置设计与应用图集》。