谐波治理柜 数据中心谐波治理

板载式有源滤波装置产品介绍
ANAPF板载式有源滤波装置是我公司研发的电能补偿装置的一种，采用现代电力电子技术，基于高速全数字控制方式的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。与传统无源滤波器（相当于给谐波电流提供了接近于0的较低阻抗通道，以免谐波电流注入系统）相对比，有源滤波装置通过IGBT逆变模块实现了各次谐波的动态滤除。
ANAPF板载式有源滤波装置工作原理
ANAPF板载式有源滤波装置可以通过外部电流互感器，实时检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取并计算出负载电流的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT，控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中抵消对应谐波电流，达到滤波目的。
ANAPF板载式有源滤波装置结构介绍及优势分析
ANAPF板载式有源滤波装置相较于公司前期的立柜式产品来说，体积较小、重量较轻、方便安装、较美观，这对产品的结构安排和内部集成度有了较高的要求。
其中壁挂式结构适用于负荷容量较小或场地紧凑的场合，一般推荐为单立运行时使用；抽屉式结构多采用多模块并联安装在抽屉柜体中的安装方式，可根据实际补偿容量需求增减柜体内模块数量，适用于大负荷容量的场合。目前我司常规产品为6个模块组合，并且正在向更多模块数，较大容量化方面研究与发展。
该方式相对于传统整柜式有以下几项优点：
（1）每个模块容量为50A（可在适当范围内浮动），相同的柜体格局下有更多容量选择，并可根据客户实际需求增加模块数量至6个以上（需加宽柜体尺寸，效果可参照图5）；
（2）可根据负载使用变化随时增、减APF设备的容量（加、减模块数量即可，并对人机界面作相应参数设置）；
（3）每个模块单独安装散热单元，并可在柜体上加装散热风扇，散热效果良好，故障率低；
（4）多个模块之间虽有通讯连接，但各台的故障并不会相互影响其它模块继续工作（补偿容量会相应减小）；
（5）后期维护方便，可实现故障模块单独维修、更换；维护期间ANAPF有源滤波装置可持续工作。
（6）结构精巧，设计灵活，可作为零部件（模块）单独购买，嵌入第三方柜体；柜型外观、尺寸的改变基本不影响内部安装和整体使用效果。
（7）生产周期短，即使是非常规要求产品亦能保证及时投入使用，确保客户经济利益。

APF有源电力滤波器主要特点：
1、具备多种补偿模式（谐波、无功、三相不平衡、电容器投切控制），可同时进行上述各种补偿，并可设置谐波、无功、三相不平衡补偿容量的比例，全面解决低压配电侧电能质量问题；
2、装置可同时滤除2～50次的谐波，也可根据设置滤除2～50次内特定次数谐波；
3、装置能够动态平滑补偿感性、容性无功功率，补偿后系统功率因数大于0.99；
4、额定容量内补偿后系统三相有功负荷电流不平衡度小于5%；
5、响应速度快、可控性高、自动限流功能，不会发生过载；
6、无论是谐波滤除、无功补偿还是三相不平衡补偿，装置都可以根据系统谐波电流、无功功率、三相不平衡负荷自动补偿，不会出现过补偿问题；
7、模块化设计，具**架式、壁挂式等多种安装方式，可多机并联运行，限度满足实际需求；
8、具有多重保护功能，过流、过压、过温、相序错误、缺相等；
9、配置RS485、CAN标准通信接口，可以实现与其它单元设备进行信息交换，也可配置有线/无线通信模块实现远程数据监测。

有源电力滤波器原理：
有源电力滤波器的基本原理是实时检测电网谐波及补偿对象的电压和电流，经指令电流运算单元计算出补偿电流指令信号，利用可控电力电子器件产生与之大小相等、相位相反的补偿电流，注入电网与负载中的谐波电流抵消，使得电源中电流中只含基波，终达到消除电源电流中谐波的目的；同时，有源滤波器发出基波无功电流，进行无功补偿。
有源电力滤波器从理论上讲可以产生任意波形的电流。与传统的无源滤波器一样，有源电力滤波器也是给谐波电流或谐波电压提供一个在谐振频率处等效导纳为无究大的并联网络或等效阻抗为无穷大的串联网络。
根据接入电网的方式，有源电力滤波器可以分为并联型、串联型。每一种类型的有源电力滤波器结构不同，因其工作原理、特性各不相同。

谐波主要危害：
· 增加电力设施负荷，降低系统功率因数，降低发电、输电及用电设备的有效容量和效率，造成设备浪费、线路浪费和电能损失；
· 引起无功补偿电容器谐振和谐波电流放大，导致电容器组因过电流或过电压而损坏或无法投入运行；
· 产生脉动转矩致使电动机振动，影响产品质量和电机寿命；
· 由于涡流和集肤效应，使电机、变压器、输电线路等产生附加功率损耗而过热，浪费电能并加速绝缘老化；
· 谐波电压以正比于其峰值电压的形式增强了绝缘介质的电场强度，降低设备使用寿命；
· 零序（3的倍数次）谐波电流会导致三相四线系统的中线过载，并在三角形接法的变压器绕组内产生环流，使绕组电流**过额定值，严重时甚至引发事故。
· 谐波会改变保护继电器的动作特性，引起继电保护设施的误动作，造成继电保护等自动装置工作紊乱；
· 谐波变改变了电压或电流的变化率和峰值，延缓电弧熄灭，影响断路器的分断容量；
· 使计量仪表特别是感应式电能表产生计量误差；
· 干扰邻近的电力电子设备、工业控制设备和通讯设备，影响设备的正常运行。
谐波治理经济效益：
1、节能5%～8%
某IDC机房7台400KVAUPS不间断电源，08年电费支出约1500万元，治理谐波后年节约电费110万元，节能效果7.3%。
2、降容减少变压器、断路器、电缆投资
某工厂安装国电中自有源滤波器，退还一台变压器给供电局，节省100多万投资保护设备、减少设备投资；
河南某纸厂变频器产生的谐波每月烧毁两台风机，每月损失3万元。
3、提高生产率和保持连续供电
大庆腈纶厂治理谐波后日产量从197吨提高到210吨。
优缺点编辑
优点：可动态滤除各次谐波，对系统内的谐波能够完全吸收；不会产生谐振。
缺点：造价太高；受硬件限制，在大容量场合无法使用:有源滤波容量单套不**过100KVA,适用电网电压不**过690V。
应用场合编辑
有源电力滤波器可广泛应用于工业、商业和机关团体的配电网中，如：电力系统、电解电镀企业、水处理设备、石化企业、大型商场及办公大楼、精密电子企业、机场/港口的供电系统、机构等。根据应用对象不同，有源电力滤波器的应用将起到**供电可靠性、降低干扰、提高产品质量、增长设备寿命减少设备损坏等作用。
■通信行业
为了满足大规模数据中心机房的运行需要，通信配电系统中的UPS使用容量在大幅上升。据调查，通信低压配电系统主要的谐波源设备为UPS、开关电源、变频空调等。其产生的谐波含量都较高，且这些谐波源设备的位移功率因数较高。通过使用有源滤波器可以提高通信系统及配电系统的稳定性，延长通信设备及电力设备的使用寿命，并且使配电系统较符合谐波环境的设计规范。
■半导体行业
大多数半导体行业的3次谐波非常严重，主要是由于企业中使用了大量的单相整流设备。3次谐波属于零序谐波，具备在中性线汇集的特点，导致中性线压力过大，甚至出现打火现象，存在着较大的生产安全隐患。谐波还会造成断路器跳闸，耽误生产时间。3次谐波在变压器内形成环流，加速了变压器的老化。严重的谐波污染必然对配电系统中的设备使用效率和寿命造成影响。
■石化行业
由于生产的需要，石化行业中存在着大量泵类负载，并且不少泵类负载都配有变频器。变频器的大量应用使石化行业配电系统中的谐波含量大大增加。绝大部分变频器整流环节都是应用6脉冲将交流转化为直流，因此产生的谐波以5次、7次、11次为主。其主要危害表现为对电力设备的危害及在计量方面的偏差。使用有源滤波器可以很好地解决这方面的问题。
■化纤行业
为大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化质量，以及延长炉龄、节省能源，在化纤行业常用到电助熔加热设备，借助电极把电直接送入燃料加热的玻璃池窑中。这些设备会产生大量的谐波，且三相谐波的频谱和幅值差别比较大。
■钢铁/中频加热行业
钢铁业中常用到的中频炉、轧机、电弧炉等设备都会对电网的电能质量产生重大的影响，使电容补偿柜过载保护动作频繁、变压器和供电线路发热严重、熔断器频繁熔断等，甚至引起电压跌落、闪变。
■汽车制造业
焊机是汽车制造业中不可少的设备，由于焊机具有随机性、快速性及冲击性的特点，使大量使用焊机造成严重的电能质量问题，造成焊接质量不稳、自动化程度高的机器人由于电压不稳而不能工作，无功补偿系统无常使用等情况。
■直流电机谐波治理
大型直流电机场所都需要先通过整流设备将交流电转换为直流电，由于此类工程的负载容量都较大，因此在交流侧存在严重的谐波污染，造成电压畸变，严重时会引起事故。
■自动化生产线和精密设备的使用
在自动化生产线和精密设备场合，谐波会影响到其正常使用，使智能控制系统、PLC系统等出现故障。
■系统
对供电的连续性和可靠性有非常严格的要求，0类场所自动恢复供电时间T≤15S，1类场所自动恢复供电时间0.5S≤T≤15S， 2类场所自动恢复供电时间T≤0.5S，电压总谐波畸变率THDu≤3%，X光机、CT机、核磁共振都是谐波含量较高的负载。
■剧场/体育馆
可控硅调光系统、大型LED设备等都是谐波源，在运行过程中会产生大量的三次谐波，不但造成配电系统的电力设备效率低下，而且还会造成灯光频闪，对通信、有线电视等微弱电回路产生杂音，甚至产生故障。
发展状况编辑
随着电力电子技术和控制技术的进步，国产有源滤波器已经在各种重大项目上的代替的进口产品，仅2012年，国产有源滤波器产品的销售额已经**过进口5倍之多，有源电力滤波器APF以其巨大的技术优势、强大功能、逐渐下降的价格，必将终取代传统无源型滤波器PF。
在APF的发展过程中，模块化的有源滤波设备以其体积小，安装方便，集成化程度高，工作稳定，扩容方便等优点慢慢取代了传统的柜式APF，在未来的5年中，模块化的有源滤波APF与静止无功发生器SVG的组合必将成为电能质量行业中有力的解决方案，并被市场广泛的认可。

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