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    FST-Sin有源濾波裝置
    產品描述

      一.概 述

      隨著經濟高速發展,大功率可控硅(晶閘管、硅閥)的廣泛應用,大量非線性負荷增加,特別是電力電子技術、節能技術和控制技術的進步,在化工、冶金、鋼鐵和交通等行業大量使用各種整流設備、交直流換流設備、電子電壓調整設備、電熔煉設備、電化學設備、礦井起重及鼓風設備、露天采掘設備、電氣機車等與日俱增,同時種類繁多的節能照明電器、娛樂設施、UPS、電腦、電梯、空調和復印機等,這些非線性負載會產生大量的諧波電流并注入到電網中,使電網電壓產生畸變,這種“電力公害——諧波污染”會對電網和用戶帶來越來越多的干擾和影響,也成為了用戶關注的焦點。

      電能質量關鍵指標主要包括:諧波、功率因數、三相不平衡、電壓波動、閃變等。諧波是電能質量的重要指標,諧波電流是系統電壓施加于非線性負載產生的,是頻率為基波頻率整數倍的電流。電能諧波對配電網絡和各類用電負荷設備的影響及危害主要表現在多個方面如下:

    配電系統設備

    電纜線、匯流排等載流體導電能力下降,中性線因電流異常發熱,易致火災隱患;

    諧波導致保護和自動裝置誤動引發非正常斷電和設備中斷事故,引致重大附加損失;

    低壓斷路器開關開斷能力下降,誤動幾率迅速上升甚至出現燒損;

    電磁干擾影響(艦船通訊控制系統;大型精密實驗、醫療、診斷治療設備);

    漏電保護、熱繼電器、接觸器及保護設備等誤動作或失靈;

    系統功率因數降低;變壓器、柴油發電機組負載能力下降。

    各類負荷設備

    電子裝置因干擾誤動作;

    無功補償設備功能異常;

    整流設備換流失??;

    電動機過熱、輸出容量下降;照明設備效率降低;

    計算機程序錯誤、無故重啟、死機;醫療診斷設備失靈、誤動作或非正常停機。

      2018年低壓有源電力濾波裝置通過“蘇州電器科學研究院”檢測【報告編號:03601-A-17E0004-S】,國家質量認證中心CQC認證【證書編號:CQC18020192478】執行標準JB/T11067-2011。

      二.各類負荷設備產生的主要特征諧波

    非線性負載設備

    主要諧波成分

    3

    5

    7

    11、13及高次諧波

    電梯、自動扶梯、升降機和提升機械

    ●●●

    ●●

    變頻、軟啟動、電腦、數據設備和通訊設備等

    ●●●

    ●●

    UPS

    單相

    ●●●

    ●●

    三相

    -

    ●●●

    熒光燈、金鹵燈、調光燈等非線性照明設備

    ●●●

    ●●

    整流器、直流設備和充電器

    ●●●

    ●●

    應急發電機組、電焊機和電弧焊接設備

    ●●●

    ●●

      ●的數量表示諧波源的污染程度?!瘛瘛?表示嚴重污染;●●表示中度污染;●表示輕度污染。

      一般地,包含單相整流電路的設備其特征諧波頻譜包含了所有奇次諧波。三相整流設備的特征諧波符合以下規律:包含六脈動整流電路的設備,其特征諧波頻次為:5,7,11,13,17,19…,即6K±1,其中K=1,2,3…為自然整數;當設備內部整流電路為12脈動時,其特征諧波頻次為:11,13,23,25…,即12K±1,其中K=1,2,3…為自然整數。

      三.有源濾波器優點

      1)并聯接入,便于安裝與維護;

      2)同時濾除20多種以上諧波;

      3)最高可濾除到第50次諧波;

      4)主動濾波,保持諧波含量小于5%;

      5)動態實時跟蹤補償,響應速度快;

      6)濾波效果不受電網阻抗影響;

      7)自動抑制過載,且無共振危險;

      8)可同時補償諧波與無功;

      9)無高頻紋波電流干擾;

      10)濾波效率高,電能損耗低;

      11)多重保護功能,確保系統運行安全可靠;

      12)數字化控制,中文液晶顯示;

      13)故障自診斷功能,歷史事件記錄功能;

      14)RS485接口,標準MODBUS通訊協議,計算機遠程監控能。

      四.有源濾波器技術參數

      1)補償方式:三相三線制/三相四線制;

      2)電流檢測方式:源電流檢測方式/負載電流檢測方式;

      3)工作電壓:380V -40%~+20%;工作頻率:50Hz±5%;

      4)額定補償電流:單機50A,100A,150A 并機200A,250A,300A,350A,400A~600A可并聯運行;

      5)濾波能力:THDi(電流畸變率)<5%;

      6)濾波范圍:2~50次諧波;

      7)整機效率:>97%;

      8)控制算法:FFT算法、瞬時無功算法;

      9)響應時間:<5ms;

      10)中性線濾波能力:3倍于相線;

      11)自診斷及保護功能:有;

      12)IGBT頻率:20KHz;

      13)諧波補償:支持; 無功補償:支持;

      14)不平衡補償:支持;

      15)通訊接口:RS485、網口;

      16)通訊協議:Modbus協議;

      17)保護功能:過壓保護、欠壓保護、短路保護、過溫保護、過補償保護;

      18)噪聲指標:小于60dB;

      19)冷卻方式:智能風冷;

      20)安裝方式:單臺模塊壁掛或機架式安裝、多臺模塊組柜安裝;

      21)可并聯臺數:不限;

      22)CT互感器:150/5~10,000/5,3個1.0級以上;

      23)CT位置:支持負載側及系統側

      24)環境溫度:-10℃~ +45℃;儲存溫度:-40℃~70℃;

      25)最大濕度:最大90%,無凝露;

      26)防護等級:模塊IP20(可定制);成套IP30(可定制)

      27)海拔高度:≤1500m,1500~4000m之間,根據國GB/T3859.2,每增加100m,功率降低1%。

      五.有源濾波器型號定義

      

    有源濾波器選型

     

      六.有源濾波器選型

    有源濾波器選型

    FST-Sin50/0.4-4L

    50A

    立柜式

    標準GGD或MNS柜型,上進線/下進線,

    特殊柜體尺寸可定制。

    FST-Sin100/0.4-4L

    100A

    立柜式

    FST-Sin150/0.4-4L

    150A

    立柜式

    FST-Sin200/0.4-4L

    200A

    立柜式

    FST-Sin250/0.4-4L

    250A

    立柜式

    FST-Sin300/0.4-4L

    300A

    立柜式

    FST-Sin350/0.4-4L

    350A

    立柜式

    FST-Sin400/0.4-4L

    400A

    立柜式

    FST-Sin450/0.4-4L

    450A

    立柜式

    FST-Sin500/0.4-4L

    500A

    立柜式

    FST-Sin550/0.4-4L

    550A

    立柜式

    FST-Sin600/0.4-4L

    600A

    立柜式

      七.有源濾波設計

      1.諧波容量設計

      諧波源容量大小,影響諧波治理方案,對于大容量諧波源適合就地治理比較經濟合理;小容量分散諧波源,由于諧波變動較大,隨意性因數較多,導致諧波次數和含量無規律變化,適合于采用有源動態諧波濾波裝置APF集中治理。

      由于諧波的流動、變化波動特性,如需要設計諧波治理方案或諧波濾波裝置,可以通過電能質量分析儀測試諧波數據,這類情況適用于已經投運設備的電網或需要增容的電網諧波治理。當然,為了測試數據的可靠性和準確性,需要熟悉諧波源工作原理和工藝,了解電網結構,并根據GB/T 14549-93《電能質量 公用電網諧波》標準中附錄D的要求,采用可靠的諧波測試儀和準確的測試方法。但對于新建項目,只是處于設計階段,電氣設計人員并不能獲取足夠多的電氣設備諧波數據,鑒于此,對于眾多行業的測試及經驗總結,得到經驗公式供電氣設計人員在設計上圖時作為參考。

      通過如下的經驗公式,可以滿足設計要求,根據計算出來的諧波電流來選型FST-Sin有源濾波裝置。

      a.集中治理:

      集中補償適用于負載類型較多的配電系統,非線性負載數量龐大、分散,并且單臺非線性負載諧波含量小,可在電網的低壓進線端安裝FST-Sin有源濾波器,對配電系統中存在的諧波綜合治理。

    FST-Sin有源濾波裝置

    (公式1)

     

      *注意:上式適用于變壓器二次側進行集中治理。

      式中:S:變壓器的容量;U:變壓器的二次側額定電壓;K:負載率;IHR:諧波電流;THDi:電流諧波總畸變率。

      取值范圍:

      -K表示變壓器的負荷率,變壓器設計時的取值范圍在0.6~0.85;

      -THDi是上式中唯一的變量,它的取值范圍視行業的不同、各行業負載的不同而定。

      b.就地治理:

      就地補償適用于單臺諧波含量較大且分布分散的配電系統,在負載的輸入端安裝FST-Sin有源濾波器可以達到理想治理效果。

      若配電中存在較大功率的諧波源負載,亦可在負載輸入端進行就地治理??墒褂萌缦鹿?進行計算。

    FST-Sin有源濾波裝置

    (公式2)

     

      其中I表示設備的額定電流。上述公式只考慮負載在滿負荷(K=1)的情況下運行。設計中應考慮實際運行的NK值,如公式3。

      

    FST-Sin有源濾波裝置

    (公式3)

     

      c.估算公式:

      日常設計中可采用估算公式4:

    FST-Sin有源濾波裝置

    (公式4)

     

      通過以上計算出的諧波電流,再根據FST-Sin APF現有產品的型號,確定要安裝的容量。FST-Sin APF的安裝容量可以根據公式5來選擇,前面的系數是為了保證APF有一定的裕量。

    FST-Sin有源濾波裝置

    (公式5)IA表示APF的安裝容量,IHR表示諧波電流大小。

     

      注:通過以上分析得出:THDi是需要確定的主要變量,此值選取可以參照P32《APF選型速查表》和《各行業諧波治理總結》。

      2.各行業諧波治理總結

    行業類型

    諧波源負載

    推薦THDi

    治理方式

    辦公樓宇

    計算機設備、中央空調、各類節能燈、

    辦公類用電設備、大型電梯

    15%

    集中治理

    醫療行業

    重要醫技設備:核磁共振設備、加速器、

    CT、X光機、UPS等

    20%

    集中治理

    通信機房

    大功率UPS、開關電源

    20%~25%

    就地治理或者集中治理

    公共設施

    可控硅調光系統、UPS、中央空調

    25%

    集中治理

    銀行金融

    UPS、電子設備、空調、電梯

    20%

    集中治理

    生產制造

    變頻驅動、直流調速驅動

    20%

    集中治理

    水處理廠

    變頻器、軟啟動器

    40%

    就地治理或者部分治理

    其他行業

    熱軋機、冷軋機、點焊機、中頻爐、

    電弧爐、直流電機、變頻器、電解槽等

    ≥50%

    就地治理或者部分治理


      八.APF設計選型速查表

      1.集中治理速查表(以下按照K值為0.8計算,其中K值為變壓器負荷率,不同負荷率情況可按比例計算)

    FST-Sin有源濾波裝置

      2.就地治理速查表

    FST-Sin有源濾波裝置

    ?上表格中假定負載的自然功率因數為0.9且在滿載工作狀態下計算出來的諧波電流;THDi表示該負載推薦選取的電流總諧波畸變率;其中負載容量未列全部,但可根據容量的比例算出相應的諧波電流值。如200KW設備的諧波電流值是100KW的兩倍。

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