王長幸
江蘇安科瑞電器制造有限公司
1、引言
目前隨著技術(shù)的發(fā)展，商務(wù)酒店自動化程度越來越高，自動控制設(shè)備越來越多，EIB智能照明系統(tǒng)已逐漸成為商務(wù)酒店的標準配置。同時為了節(jié)能，變頻器在空調(diào)系統(tǒng)和電梯中大量使用。但上述設(shè)備在工作中產(chǎn)生大量諧波，以變頻器為例，既有整流器又有高頻逆變，在高低頻段同時產(chǎn)生大量的諧波。諧波已與電磁干擾、功率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)的三大公害。因此對諧波的測量和分析是電力系統(tǒng)分析和控制中的一項重要工作，是繼電保護、故障測量等工作開展的重要前提。
- 商務(wù)酒店諧波的危害
商務(wù)酒店非線性負載在客觀上產(chǎn)生高次諧波，由于諧波量太大,不僅會對供電電網(wǎng)造成污染，而且會對商務(wù)酒店的通訊及電力設(shè)備產(chǎn)生不利影響。
2.1對供電電網(wǎng)的危害
對供電電網(wǎng)造成污染引起電網(wǎng)中元件產(chǎn)生附加損耗，降低發(fā)電、配電及用電設(shè)備的使用效率，甚至使線路過熱引發(fā)火災(zāi)；由于電流中諧波部分的影響，對電網(wǎng)電壓也帶來影響，使電網(wǎng)電壓的總諧波畸變率也超出國家標準。
2.2 對商務(wù)酒店運行的危害
- 對設(shè)備本身產(chǎn)生附加損耗，影響商務(wù)酒店電氣設(shè)備正常工作，產(chǎn)生機械振動、噪音、過電壓，使變壓器、電容器、電線等設(shè)備過熱，絕緣老化，壽命縮短；
（2）對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者引起噪音，降低通信質(zhì)量，重者導(dǎo)致信息的丟失，使通信系統(tǒng)無法工作。
（3）由于商務(wù)酒店后勤要求，負載啟停頻繁，造成電網(wǎng)浪涌、瞬變嚴重。電壓、電流的突變會引起過電壓，大大縮短了用電設(shè)備的壽命，無形中增加設(shè)備投資成本。
（4）電流諧波指標嚴重超標，對EIB 等系統(tǒng)造成一定的沖擊，經(jīng)常引起系統(tǒng)的無故故障。
3、商務(wù)酒店諧波的解決方案
為保證商務(wù)酒店運行的高可靠性要求, 在設(shè)計和施工階段, 目前主要采取以下措施預(yù)防諧波對設(shè)備的干擾。
( 1) 為電子設(shè)備設(shè)計回路供電, 盡可能避免諧波干擾沿供電線路竄入。
( 2) 為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器, 消除或抑制諧波分量, 達到凈化電源的目的。
( 3) 使該類設(shè)備配線盡可能遠離諧波電流畸變嚴重的線路, 以避免空間電磁干擾。
然而，這些措施卻不是從源頭對諧波污染進行治理。
根據(jù)電網(wǎng)諧波國家標準要求，從改善系統(tǒng)電力品質(zhì)、保障設(shè)備安全和正常運行、綜合提升設(shè)備運行效率和電力能源使用效率的目的出發(fā)，可采用ANAPF低壓有源濾波器，在消除諧波的同時，可以有效、干凈地吸收線路中的諧波和浪涌。達到優(yōu)化線路電力品質(zhì)，減少諧波危害，達到保護設(shè)備運行，節(jié)約用電的效果。
3.1 ANAPF工作原理
ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。
ANAPF原理如圖一所示：
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3.2 ANAPF技術(shù)參數(shù)
表一：ANAPF技術(shù)參數(shù)
接線方式 | 三相三線或三相四線 |
接入電壓 | 3×380V ±10% |
接入頻率 | 50Hz ±2% |
動態(tài)補償響應(yīng)時間 | 動態(tài)響應(yīng)＜4ms，全響應(yīng)時間＜20ms； |
開關(guān)頻率 | 10kHz |
功能設(shè)置 | 只補償諧波、只補償無功、既補償諧波又補償無功；手動、自動切換。 |
諧波補償次數(shù) | 2-21次 |
保護類型 | 直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護 |
過載保護 | 自動限流在設(shè)定值，不發(fā)生過載 |
冷卻方式 | 智能風(fēng)冷 |
噪音 | ＜ 65db(處于柜內(nèi)并運作于額定狀態(tài)) |
工作環(huán)境溫度 | -10℃～+45℃ |
工作環(huán)境濕度 | ＜85%RH 不凝結(jié) |
安裝場合 | 室內(nèi)安裝 |
海拔高度 | ≤1000m（更高海拔需降容使用） |
進出線方式 | 下進下出 |
防護等級 | IP21 |
智能通信接口 | RS485/MODBUS-RTU |
遠程監(jiān)控 | 可選 |
外形尺寸(mm) (W×D×H) | 30A | 50A | 7 | 100A |
600×500×1500 | 600×500×1500 | 600×500×1800 | 800×600×2200 |
重量(kg) | 三相四線 | 三相三線 |
30A、50A | 7、100A | 30A、50A | 7、100A |
280 | 360 | 240 | 290 |
4、ANAPF低壓有源濾波器在商務(wù)酒店中的應(yīng)用案例
該商務(wù)酒店總建筑面積20萬平米，中央空調(diào)、電梯全部為變頻拖動，有數(shù)個大型數(shù)據(jù)機房全部安裝UPS，同時全樓裝有EIB智能照明系統(tǒng)。根據(jù)該商務(wù)酒店各變壓器非線性負荷設(shè)備的負載率大小和相應(yīng)的諧波畸變率，在配電室變壓器母線處、中央空調(diào)制冷機變頻器旁配置ANAPF有源濾波器。其次在中控室、弱電機房、總統(tǒng)套房等重要設(shè)備旁配置ANAPF有源濾波器。
下面以配電室配電變壓器母線處ANAPF有源濾波器投入運行前、后配電系統(tǒng)電能質(zhì)量測試情況的對比分析為例來具體描述。
4.1 有源濾波器運行前后的數(shù)據(jù)
（1）有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴重，三相電流諧波含量分別為30.5%、35.2%、29.7%，三相電流分別為147A、168A、148A，中性線電流為1A。
（2）有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯改善，三相電流諧波含量明顯降低，分別為3.1%，4.1%，3.7%，三相電流分別為144A、168A、148A，中性線電流為1A。
4.2 有源濾波器投運前后測試記錄數(shù)據(jù)
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5 ANAPF低壓有源濾波器報價及主要元件清單
型號：ANAPF100-400/B |
參考價格：12萬元/臺 |
主要產(chǎn)品明細： |
序號 | 名 稱 | 型 號 | 數(shù)量 |
1 | APF電氣柜 | 800X600X2200 | 1 |
2 | 變流器 | APFCOV-CVT100 | 1 |
3 | 控制器 | APFMC-C100 | 1 |
4 | 電抗器 | APF-RE.(S)DG-100 | 1 |
5 | 有源電流互感器 | LT208-S7 | 3 |
6 | 濾波器 | DL-1TH1 | 2 |
7 | 斷路器 | CVS160FTM160D4P3D | 1 |
8 | 接觸器 | LC1D150M7C | 1 |
9 | 微型斷路器 | NDM1-63C32 | 1 |
10 | 中間繼電器 | MY4NAC | 2 |
11 | R型變壓器 | R320-0.38/0.22 | 1 |
12 | 諧波檢測儀 | ACR350EGH | 1 |
13 | 電線 | 16mm2 | 若干 |
14 | 電線 | 4mm2 | 若干 |
6 結(jié)論
本文分析了諧波對商務(wù)酒店的危害，介紹ANAPF低壓有源濾波器的原理以及功能，通過某商務(wù)酒店低壓配電系統(tǒng)中有源濾波器的應(yīng)用案例，分析了有源濾波器投入運行前后諧波的治理情況。有源濾波器對商務(wù)酒店的諧波進行了治理，改善了電能質(zhì)量，總體提升了設(shè)備的運行效率和電力能源的使用效率。
【參考文獻】
1、鄭國興.浙江大學(xué)建筑設(shè)計研究院.諧波保護器及其在智能建筑中的應(yīng)用.現(xiàn)代建筑，2007:55-58
2、安科瑞電氣股份有限公司產(chǎn)品手冊.2013.01.版
作者簡介：
王長幸，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電，: :
《ANAPF有源電力濾波裝置設(shè)計與應(yīng)用圖集》（圖集號：ACR13CDX701）由安科瑞電氣股份有限公司主編，本圖集結(jié)合ANAPF有源電力濾波裝置產(chǎn)品的特點，依據(jù)電氣設(shè)計規(guī)范，研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題，達到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全運行的目的。圖集適用于新建、改建、擴建和技改項目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的諧波抑制及綜合治理的設(shè)計與改造。凡需要圖集的請?zhí)峁┵F單位名稱、部門、地址、、、、等信息，傳真:、郵件:或:至安科瑞王長幸工程師收，安科瑞電氣免費贈送。
