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有源电力滤波器工程应用案例及应用问题分析 2012 2012年年4 4月月提高电能质量 优化用电环境 公司及产品介绍 电能质量危害介绍 总结 应用案例及工程问题分析电能质量概述电能质量概述(1/(1/2 2) )n电能质量的定义电能质量的定义：从普遍意义上讲是指供电和用电质量，包括电压、电流从普遍意义上讲是指供电和用电质量，包括电压、电流的稳态及暂态量值的偏差、波形畸变的程度、闪变等对的稳态及暂态量值的偏差、波形畸变的程度、闪变等对用电设备造成影响的用电设备造成影响的供电和用电问题供电和用电问题电能质量概述电能质量概述(2/(2/2 2) )n电能质量问题电能质量问题： 现阶段，国内研究最多（且有成熟的相对应解决方案）现阶段，国内研究最多（且有成熟的相对应解决方案）的电能质量问题主要集中两个方面：的电能质量问题主要集中两个方面：Ø 谐波谐波Ø 无功无功谐波与无功的危害谐波与无功的危害(1/4)(1/4)Ø对输线路的影响对输线路的影响高分子材料的热老化方程为高分子材料的热老化方程为 ：：Ø对变压器的影响对变压器的影响 ü均方根值电流增加均方根值电流增加负荷电流含有谐波时，将在三个方面引起压器发热的负荷电流含有谐波时，将在三个方面引起压器发热的增加：增加：ü涡流损耗涡流损耗ü铁芯损耗铁芯损耗谐波的谐波的危害危害(2/4)(2/4)若变压器正常的绝缘寿命为2020年，由于谐波引起附加的温升与变压器绝缘寿命的对应表为：Ø对电容器的影响对电容器的影响 电力谐波和电容器之间的作用是相互的，它不仅在电容器中产生额外的电力损耗，而且可能与电容器一起产生串联或并联谐振。

谐波的危害谐波的危害(3/4)(3/4)在电容器的作用下，谐波电流可以被放大2 2～～5 5倍，而在谐振时可达3030倍以上谐振引起的过电压和过电流会大大增加电容器的损耗和过热，这往往导致电容器的损坏 Ø对继电保护装置的影响对继电保护装置的影响谐波对继电保护的影响主要表现为使继电器动作特性畸变或效果降低，其后果常是保护装置的拒动拒动或误动误动 谐波的谐波的危害危害(4/4)(4/4)Ø对电能表的影响对电能表的影响 目前，计量中采用静电感应式电能表是按工频(基波50Hz)纯正弦交流额定工况设计制造的存在电力谐波时，基波电流和谐波电流都会在电能表转盘上产生涡流，因而谐波存在会影响计量的准确性Ø增加设备容量增加设备容量无功功率的增加，会导致电流增大和视无功功率的增加，会导致电流增大和视在功率增加，从而使发电机及其他电气设备容量和导线容在功率增加，从而使发电机及其他电气设备容量和导线容量增加同时，电力用户的启动及控制设备、测量仪表的量增加同时，电力用户的启动及控制设备、测量仪表的尺寸和规格也要加大尺寸和规格也要加大 Ø设备及线路损耗增加设备及线路损耗增加无功功率的增加，使总电流增大，无功功率的增加，使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增加，这是现而易见的。

设线路因而使设备及线路的损耗增加，这是现而易见的设线路总的电流为总的电流为 线路的电阻为，则线路的线损为：线路的电阻为，则线路的线损为：式中式中 这一部分损耗就是由于无功引起的这一部分损耗就是由于无功引起的无功无功的的危害危害(1/2)(1/2)Ø使线路及变压器的电压降增大使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性无功功率，如果是冲击性无功功率负载，还会使电压产生剧烈波动，使电能质量降低负载，还会使电压产生剧烈波动，使电能质量降低 在一般电网中在一般电网中 比比 小的多，因此可以得出这样的结论：有功功率的波动小的多，因此可以得出这样的结论：有功功率的波动一般对电网电压的影响较小，电网电压的波动主要是由无功功率的波动引一般对电网电压的影响较小，电网电压的波动主要是由无功功率的波动引起的电动机在启动期间功率因数很低，这种冲击性无功功率会使电网电起的电动机在启动期间功率因数很低，这种冲击性无功功率会使电网电压距离波动，甚至使接在同一电网上的用户无法正常工作电弧炉、轧钢压距离波动，甚至使接在同一电网上的用户无法正常工作电弧炉、轧钢机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击，严重影响电网质量。

机等大型设备会产生频繁的无功功率冲击，严重影响电网质量 无功的无功的危害危害(2/2)(2/2) 公司及产品介绍 电能质量危害介绍 总结 应用案例及工程问题分析企业基本情况企业基本情况◆ ◆ 位于西安高新区，占地面积位于西安高新区，占地面积2020亩，厂房面积亩，厂房面积2800028000平方米，员工人数平方米，员工人数310310人；人；◆ ◆ 有源电力滤波器行业标准起草单位之一、陕西省第一批高新技术企业、国家有源电力滤波器行业标准起草单位之一、陕西省第一批高新技术企业、国家科技部中小企业创新基金支持单位、科技部中小企业创新基金支持单位、 国家火炬计划承担单位、西安市电力国家火炬计划承担单位、西安市电力电子产业联盟核心成员；电子产业联盟核心成员；◆ ◆ 专注于电力电子电能变换和控制，提高电能变换效率和使用效能，提升电能专注于电力电子电能变换和控制，提高电能变换效率和使用效能，提升电能价值、助力绿色环保价值、助力绿色环保◆ ◆ 西安交通大学电力电子及新能源技术研究中心和西安爱科电子有限责任公司西安交通大学电力电子及新能源技术研究中心和西安爱科电子有限责任公司联合创办的高新技术企业联合创办的高新技术企业 。

◆ ◆ 19961996年成立的股份制有限责任公司；年成立的股份制有限责任公司；赛博电能质量产品发展历程赛博电能质量产品发展历程国家级奖项国家级奖项证书证书核心价值核心价值总人数：总人数：310人人 平均年龄平均年龄2828～～2929岁，骨干员工全体持股岁，骨干员工全体持股人力资源人力资源市场能力市场能力◆◆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；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；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；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；◆◆拥有拥有5050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、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、快捷服务快捷服务研发能力研发能力◆研发经费大于年销售收入的研发经费大于年销售收入的1010％；％；◆研发设计人员超过员工总数的研发设计人员超过员工总数的4747％；％；◆高素质研发团队，博士高素质研发团队，博士3 3人，硕士人，硕士1717人，教授级高工人，教授级高工2 2人；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；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 5个专业个专业 组，是组，是IGBTIGBT变流器最具实力的研发团队之一；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; ;◆◆取得和获受理专利取得和获受理专利2626项，发明专利项，发明专利6 6项项. .成果与创新成果与创新◆ ◆ 承担国家和行业标准编制：承担国家和行业标准编制： 民航行业标准民航行业标准《《飞机地面静变电源飞机地面静变电源》》 国家标准国家标准《《中频设备电压规格中频设备电压规格》》 机械行业标准机械行业标准《《低压有源电力滤波装置低压有源电力滤波装置》》◆ ◆ 国家支持：国家支持： 《《能量回馈型交直流电子负载能量回馈型交直流电子负载》》创新基金创新基金 《《有源电力滤波器有源电力滤波器》》创新基金创新基金/ /火炬计划火炬计划 《《中压有源谐波及动态无功补偿设备中压有源谐波及动态无功补偿设备》》创新基金创新基金◆◆参与多项国家军用重点型号工程和国家重大科学工程参与多项国家军用重点型号工程和国家重大科学工程: : 大型预警机地面电源保障系统大型预警机地面电源保障系统 大型舰船配套用高可靠电源系统大型舰船配套用高可靠电源系统 国家重大科学工程国家重大科学工程----上海同步辐射光源上海同步辐射光源 国家大科学工程国家大科学工程----中国散裂中子源中国散裂中子源 核心技术核心技术• 大功率大功率IGBTIGBT变流器及应用技术变流器及应用技术• 变流器单元串并联及多重化技术变流器单元串并联及多重化技术• 逆变电源并联冗余和并网回馈技术逆变电源并联冗余和并网回馈技术• 大功率动态电源输入功率波动控制技术大功率动态电源输入功率波动控制技术• 电源动态跟踪控制技术电源动态跟踪控制技术• 电源高精度数字控制技术电源高精度数字控制技术• 谐波动态监测和控制技术谐波动态监测和控制技术• 装置故障诊断、智能监控和成套技术装置故障诊断、智能监控和成套技术• 电源虚拟仪器测试技术电源虚拟仪器测试技术行业影响行业影响◆◆中国电源学会会员、理事单位中国电源学会会员、理事单位◆◆中国电源学会电能质量专委会秘书长单位中国电源学会电能质量专委会秘书长单位◆◆中国电工技术学会电力电子学会常务理事中国电工技术学会电力电子学会常务理事◆◆欧盟欧盟- -亚洲电能质量项目中国合作组成员亚洲电能质量项目中国合作组成员◆◆全国电力电子学标准化技术委员会委员全国电力电子学标准化技术委员会委员◆◆全国电压电流及频率标准化技术委员会委员全国电压电流及频率标准化技术委员会委员◆◆西安市电力电子产业联盟核心成员西安市电力电子产业联盟核心成员西安市电力电子产业联盟核心成员西安市电力电子产业联盟核心成员加入欧亚电能质量项目中国合作组加入欧亚电能质量项目中国合作组生产能力和质量保证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公司通过十几年的发展，已初步形成了稳定的工艺流程和1000MVA1000MVA的年生产能的年生产能力，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。

品试验车间◆ ◆ 20092009年通过北京新时代认证中心年通过北京新时代认证中心ISO 9001ISO 9001：：20082008质量管理体系认证，具备完质量管理体系认证，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善的功能、性能，以及电磁兼容、气候、环境等型式试验条件 有源电力滤波器技术特点有源电力滤波器技术特点l智能化控制电路智能化控制电路l先进的功率变换技术先进的功率变换技术l模块化设计与并联扩容模块化设计与并联扩容l灵活的补偿方式灵活的补偿方式l简单的操作机构简单的操作机构l高可靠性高可靠性l多项业界领先的自主知识产权核心技术多项业界领先的自主知识产权核心技术APFAPF模块技术特点模块技术特点l模块体积小模块体积小l与电容组合后，一台设备可与电容组合后，一台设备可同时实现有源滤波与无功补偿同时实现有源滤波与无功补偿lAPF模块与无源滤波器可模块与无源滤波器可灵活组合，补偿灵活组合，补偿2~50次谐波l操作机构操作机构简单安全简单安全l价格低于纯价格低于纯APF 有源电力滤波器市场概况有源电力滤波器市场概况产业化时间最早产业化时间最早应用行业最广应用行业最广2003年开始将西安交通大学有源电力滤波器的技术转化为产品目前在化工、光伏、建筑、烟草、电力、冶金、纺织、交通、军工、铁路等数十个行业应用覆盖30A、50A、75A、120A、150A、200A、240A、300A、400A等系列超过2000台产品规格系列最全产品规格系列最全累计运行数量最多累计运行数量最多 T-APFT-APF滤波器技术特点滤波器技术特点u混合型滤波器（T-APF）一般适用于负载谐波状况变化不大，但谐波频次种类较多的情况。

使用无源滤波器对低频的谐波如5、7次进行治理，使用有源滤波器对高频的其他谐波进行治理可大大减少有源滤波部分的设备容量，进而提高性价比 混合型滤波器的型号，以混合型滤波器的型号，以200kvar无源无源100A有有源滤波器为例：源滤波器为例： ----3指三相三线 ---200指无源滤波器部分容量为指无源滤波器部分容量为200kvar；； ---100指有源滤波部分容量为指有源滤波部分容量为100A；；T-SPA3-200-100A/0.4 T-APFT-APF滤波器技术特点滤波器技术特点 T-APFT-APF滤波器工作原理图滤波器工作原理图滤波器容量的选择分为数据计算数据计算及按照图纸估算按照图纸估算1.数据计算需要得到两个数据：负载总电流有效值、负载谐波电流畸变率2.按照图纸估算：根据变压器容量，负载类型及容量估算谐波含量 当含有三次谐波时，选用如下型号有源电力滤当含有三次谐波时，选用如下型号有源电力滤波器：波器：SPA4-100A/0.4SPA4-100A/0.4不含有三次谐波时，选用如下型号有源电力滤不含有三次谐波时，选用如下型号有源电力滤波器：波器：SPA3-100A/0.4SPA3-100A/0.4 APFAPF选型指南选型指南lAPF的选型lAPF容量的计算例如计算的谐波电流有效值为100A，则： APFAPF选型指南选型指南有源电力滤波器安装图有源电力滤波器安装图 APFAPF选型指南选型指南 APFAPF上图指南上图指南 静止无功发生器技术特点静止无功发生器技术特点响应时间最快响应时间最快安全性能最好安全性能最好补偿功能多样化补偿功能多样化谐波含量极低谐波含量极低占地面积最小占地面积最小操作更简单操作更简单静止无功发生器产品特点静止无功发生器产品特点应用灵活应用灵活功能强大功能强大单机容量最大单机容量最大适用范围广适用范围广单机最小容量35kvar，可与电容补偿灵活组合单机可达1000kvar，占地面积小可以补偿无功、滤除谐波、消除三相不平衡不受谐波及系统阻抗影响，可适用任何场合的无功补偿 电容成套补偿装置（电容成套补偿装置（SPF-TSPF-T系列）系列）响应时间较快响应时间较快价格较低价格较低采用晶闸管投切，涌流小采用晶闸管投切，涌流小谐波含量极低谐波含量极低操作简单操作简单 混合补偿系统混合补偿系统T-T-SVG（（SVG+TSC系列）系列）响应时间较快响应时间较快实现连续线性补偿实现连续线性补偿不会发生过补不会发生过补功率因数可保持在功率因数可保持在0.99以上以上设备成本较设备成本较SVG低低操作简单操作简单安全性高安全性高 SVGSVG选型指南选型指南Ø无功补偿容量计算无功补偿容量计算无功补偿容量可按照变压器容量的无功补偿容量可按照变压器容量的30%30%选择。

选择例如：某配电所变压器容量为例如：某配电所变压器容量为1250kVA1250kVA，该变电所需，该变电所需 要补偿的无功功率为：要补偿的无功功率为： 1250 1250××30%=375kVar30%=375kVar考虑一定裕量，可选择补偿容量为考虑一定裕量，可选择补偿容量为400kVar400kVar的补偿装的补偿装置 SVGSVG上图指南上图指南 公司及产品介绍 电能质量危害介绍 总结 应用案例及工程问题分析问题描述：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：原因分析：大量使用变频器，谐波电流以大量使用变频器，谐波电流以5 5、、7 7、、1111、、1313、、1717次为主次为主 治理措施：治理措施：采用采用SPA3SPA3系列有源电力滤波器对谐波电流进行集中治理系列有源电力滤波器对谐波电流进行集中治理 典型应用案例一典型应用案例一 一般工业现场一般工业现场 APF APF 应用应用治理效果：治理效果： 治理后畸变率降至治理后畸变率降至3.4%3.4%，谐波电流大幅度降低，电容补偿可，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靠性明显提高，功率因数稳定补偿至0.950.95以上。

以上 典型应用案例一典型应用案例一 一般工业现场一般工业现场 APF APF 应用应用典型应用案例一典型应用案例一 一般工业现场一般工业现场 APF APF 应用应用典型应用案例一典型应用案例一 一般工业现场一般工业现场 APF APF 应用应用问题描述：问题描述：功率因数低，无功功率大，造成无功罚款功率因数低，无功功率大，造成无功罚款治理措施：治理措施： 采用采用SPSPS S系列静止无功发生器（系列静止无功发生器（SVGSVG）提高功率因数治理谐）提高功率因数治理谐波波 典型应用案例二典型应用案例二 钢铁行业钢铁行业 SVG SVG 应用应用原因分析：原因分析： 金属冶炼系统中存在大量冲击性非线性负载，功率因数低金属冶炼系统中存在大量冲击性非线性负载，功率因数低且变化快，谐波含量大（轧机系统）且变化快，谐波含量大（轧机系统） 典型应用案例二典型应用案例二 钢铁行业钢铁行业 SVG SVG 应用应用典型应用案例二典型应用案例二 钢铁行业钢铁行业 SVG SVG 应用应用典型应用案例二典型应用案例二 钢铁行业钢铁行业 SVG SVG 应用应用典型应用案例三典型应用案例三 某楼宇谐波治理某楼宇谐波治理问题描述：问题描述： 办公大楼大量计算机、电梯、节能灯等非线性负载的使办公大楼大量计算机、电梯、节能灯等非线性负载的使用使得电流电压严重畸变，而且中线电流过大，出现用使得电流电压严重畸变，而且中线电流过大，出现N N线绝缘老化导线绝缘老化导致跳闸现象。

致跳闸现象原因分析：原因分析： 由于楼宇中众多的非线性负载的存在，会在电网中产生由于楼宇中众多的非线性负载的存在，会在电网中产生大量的大量的3 3次、次、5 5次、次、7 7次等谐波，尤其中线次等谐波，尤其中线3 3次谐波电流较大次谐波电流较大 治理措施：治理措施： 用用SPA4SPA4系列有源电力滤波器对办公大楼进线进行集中系列有源电力滤波器对办公大楼进线进行集中治理治理治理效果：治理效果： 办公大楼进线的各相谐波电流畸变率大幅度降低，而且中线电流从办公大楼进线的各相谐波电流畸变率大幅度降低，而且中线电流从65.0A65.0A下降至下降至12.5A12.5A，有效避免了中性线过载事故的发生，有效避免了中性线过载事故的发生典型应用案例三典型应用案例三 某楼宇谐波治理某楼宇谐波治理典型应用案例三典型应用案例三 某楼宇谐波治理某楼宇谐波治理集中补偿时带集中补偿时带有电容器负载有电容器负载危险危险可能危险可能危险建议建议负载侧负载侧电网侧电网侧负载侧负载侧电网侧电网侧负载侧负载侧电网侧电网侧工程应用问题分析工程应用问题分析补偿照明类负载补偿照明类负载n荧光灯常用荧光灯常用电感电感镇流器镇流器(少少)、、电子电子镇流器镇流器(多多)工程应用问题分析工程应用问题分析n电子镇流器电子镇流器种类很多种类很多补偿照明类负载补偿照明类负载工程应用问题分析工程应用问题分析n镇流器种类很多，用户用什么也不是十分清晰；镇流器种类很多，用户用什么也不是十分清晰；n荧光灯现在用电子镇流器较多；荧光灯现在用电子镇流器较多；n荧光灯和金卤灯可能混接；荧光灯和金卤灯可能混接；小结：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。

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补偿照明类负载工程应用问题分析工程应用问题分析 选用电能质量设备就是为了保证系统可靠的运行，延长供电系统中其选用电能质量设备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他电力设备的使用寿命及提高系统的可靠性可靠性总的来说，解决电能质量问总的来说，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、高标准的环境运行环境运行 电能质量问题不能理解为用某一种产品（有源电力滤波器或者静止无电能质量问题不能理解为用某一种产品（有源电力滤波器或者静止无功发生器）就可以解决问题，要整体考虑，我们最大的优势就是和设计师、功发生器）就可以解决问题，要整体考虑，我们最大的优势就是和设计师、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！品实施解决！总总 结结 西安赛博电气有限责任公司西安赛博电气有限责任公司谢谢谢谢大家！大家！。