低压配电系统无功补偿滤波设计.ppt

低压配电系统无功补偿滤波设计2010－4－82 内容23 1案例分析案例分析 - 谐波污染与无功补偿谐波污染与无功补偿 解决方案解决方案 - 非调谐补偿滤波方案原理与设计非调谐补偿滤波方案原理与设计产品简介产品简介 - 埃特罗斯电气补偿滤波产品埃特罗斯电气补偿滤波产品2010－4－83 谐波2010－4－85 谐波的产生 电阻加热器 白炽灯 … 变频器 UPS电源 荧光灯电脑 整流器 电梯开关电源 中频炉 …… 线性负载UI施加一个正弦波电压时它吸收的电流也是正弦波的负载非线性负载线性负载UI施加一个正弦波电压, 它吸收的电流为非正弦的负载2010－4－86 谐波的产生 产产生生电电流流谐谐波波产产生生电电压压谐谐波波非线性负载电流谐波电源电缆阻抗电压谐波2010－4－87 n谐波对无功补偿电容器的影响 2010－4－88 n案例1 n n电容器异常发热失效 2010－4－89 案例1 – 电容器异常发热失效n背景资料 o商业建筑物低压配电系统 o采用纯电容型无功功率补偿 o配电系统非线性负载主要为荧光灯和办公设备 o产生大量3，5，7，11次等奇次谐波 o 电流波形THDi=26%2010－4－810 案例1 – 电容器异常发热失效n问题与现象 o电容器表面温度>70 ℃ o电容器失效2010－4－811 案例1 – 电容器异常发热失效n原理分析 o配电系统谐波污染严重 o并联电容器对谐波呈现较低阻抗 o谐波导致电容器过载 ZCZC  ZZc =   C=  (2 f)C如如 f 增加增加2010－4－812 n案例2 n n纯电容补偿放大谐波 2010－4－813 案例2 – 电容器放大谐波n背景资料 o某商业数据中心配电系统 o330Kvar纯电容型无功功率补偿（1*50Kvar+7*40Kvar） o配电系统主要用电设备为三相UPS电源，产生大量5，7，11，13次等非零序奇次谐波电流波形 （电容器未投入）THDi=20% （电容器未投入）2010－4－814 案例2 – 电容器放大谐波n问题与现象 o投入两路电容器后，谐波放大严重 -THDi从20%增加到30% -THDv从3.2%增加到4.2% o补偿无法达到目标功率因数 o o n 电流波形电流波形THDi=20%THDi=30%THDv=3.2%THDv=4.2%2010－4－815 案例2 – 电容器放大谐波n原理分析 – 纯电容补偿对谐波的放大原理Ih a b f(Hz) |Z|(Ω) 250 （5次谐波）350 系统阻抗系统等 效感抗纯电容补偿系统+电容阻抗2010－4－816 案例2 – 电容器放大谐波n原理分析 – 并联谐振频率的计算IhXlXcIshIchIshUh分母等于零变压器容量无功补偿容量变压器短路阻抗为谐振条件2010－4－817 案例2 – 电容器放大谐波n原理分析 – 实例计算 o变压器容量Sn=1250Kva o变压器短路阻抗 5% o无功补偿分步容量 单步：50Kvar：40Kvar：40Kvar： 40Kvar： 40Kvar： 40Kvar： 40Kvar： 40Kvar 累计：50Kvar：90Kvar：130Kvar：170Kvar：210Kvar：250Kvar：290Kvar：330Kvar 根据计算，当投入到第二步（90Kvar）时，谐振频率处于次谐波位置，容易引起17次典型谐波放大 投切容量Kvar 50 90 130 170 210 250 290 330 谐振频率Hz 1118.0 833.3 693.4 606.3 545.5 500.0 464.2 435.2 谐振次数 22.4 16.7 13.9 12.1 10.9 10.0 9.3 8.7 2010－4－818 案例2 – 电容器放大谐波n原理分析 – 实际案例数据投切容量Kvar 50 90 130 170 210 250 290 330 谐振频率Hz 1118.0 833.3 693.4 606.3 545.5 500.0 464.2 435.2 谐振次数 22.4 16.7 13.9 12.1 10.9 10.0 9.3 8.7 2010－4－819 案例2 – 电容器放大谐波n原理分析 – 风险分析 o如果投入到第5步时，将造成11次谐波放大 o o o o o投入更多电容补偿会造成谐波电压超过国标限值要求 o THDv=3.2%THDv=4.2%投切容量Kvar 50 90 130 170 210 250 290 330 谐振频率Hz 1118.0 833.3 693.4 606.3 545.5 500.0 464.2 435.2 谐振次数 22.4 16.7 13.9 12.1 10.9 10.0 9.3 8.7 2010－4－820 n案例3 n n纯电容补偿放大谐波 2010－4－821 案例3 – 电容器放大谐波n商业写字楼配电系统纯电容谐波放大案例 o变压器容量Sn=800Kva o短路阻抗Usc%=6% o无功补偿4*30Kvar=120Kvar o主要负载：荧光灯，办公设备 o产生3，5，7，11，13次等奇次谐波2010－4－822 案例3 – 电容器放大谐波n理论数据与实测数据投切容量Kvar 30 60 90 120 谐振频率Hz 1054.1 745.4 608.6 527.0 谐振次数 21.1 14.9 12.2 10.5 未投入电容器投入30Kvar电容器投入90Kvar电容器投入120Kvar电容器2010－4－823 谐波的危害谐波与无功补偿电容器的互相影响产产生生谐谐波波非线性负载谐波造造成成影影响响 电容器故障发热 乏值损失严重 击穿 寿命减少 与系统产生谐振 …… 造造成成影影响响谐波放大干干扰扰设设备备2010－4－824 内容23 1案例分析案例分析 - 谐波污染与无功补偿谐波污染与无功补偿 解决方案解决方案 - 非调谐补偿滤波方案原理与设计非调谐补偿滤波方案原理与设计产品简介产品简介 - 埃特罗斯电气补偿滤波产品埃特罗斯电气补偿滤波产品2010－4－825 原理 2010－4－826 解决方案–RCT非调谐无功补偿滤波nRCT非调谐型无功补偿滤波原理（7%非调谐补偿举例）Ih a b 系统等 效感抗f(Hz) 50 250 350 系统阻抗系统+电容阻抗非调谐补偿滤波回路189 |Z|(Ω) 2010－4－827 解决方案–RCT非调谐无功补偿滤波n非调谐补偿滤波 － 原理（7％，189Hz举例）Ih a b 系统等 效感抗f(Hz) 250 350 系统阻抗系统+电容阻抗非调谐补偿189 |Z|(Ω) 容性感性50 2010－4－827 解决方案–RCT非调谐无功补偿滤波n非调谐补偿滤波 － 原理（7％，189Hz举例）Ih a b 系统等 效感抗f(Hz) 250 350 系统阻抗系统+电容阻抗非调谐补偿189 |Z|(Ω) 容性感性50 2010－4－828 解决方案–RCT非调谐无功补偿滤波n案例分析 o非调谐补偿滤波效果纯电容器组补偿RCT非调谐补偿2010－4－829 设计 2010－4－830 非调谐补偿滤波方案 构成方式2010－4－831 方式1RCT非调谐补偿滤波单元nRCT非调谐补偿滤波单元 o由RCT专用滤波电容器和RTF滤波电抗器组成 o专为谐波污染配电系统的无功补偿和滤波设计 o n产品优势 o采用480V（7%）和525V（14%）电容器 o单元回路额定电压提高到440V oH级绝缘，纯铜绕组电抗器 n 2010－4－832 方式2 RVM非调谐补偿滤波模块nRVM非调谐补偿滤波模块 o由滤波电容器、滤波电抗器、接触器(RVM) / 晶闸管（RVM-T）、熔断器、母线系统及相应的安装结构件集成安装构成 n n产品特点 o良好的兼容性，可以与各种柜体轻松匹配 o集成化的安装及优化的母线系统使安装更加简便，扩容方便 o标准化设计与制造，性能可靠 o检修方便，便于维护2010－4－833 方式3 RVP非调谐补偿滤波柜nRVP非调谐补偿滤波柜 o以RVM模块为基础集成安装构成的非调谐补偿滤波成套柜 n产品特点 o品牌成套补偿滤波柜，标准化的柜体设计与制造，实现元件与柜体的完美配合 o最优化的元器件布置，可靠的通风散热系统 n应用场合 o无功补偿滤波柜独立使用的场合 o有特殊需求的用户2010－4－834 非调谐补偿滤波方案 应用2010－4－835 调谐型无功功率补偿选型n工业配电系统特点 o三相非线性负载为主 o主要产生5，7，11次等非零序谐波 n工业配电系统非调谐补偿滤波方案 o电抗率7％，调谐频率189Hz o抑制5次及以上的谐波污染 n 2010－4－836 调谐型无功功率补偿选型n建筑配电系统特点 o单相和三相非线性负载为主 o主要产生3，5，7次等谐波 n建筑物配电系统非调谐补偿滤波方案 o电抗率14％，调谐频率134Hz o抑制3次及以上的谐波污染 n 2010－4－837 电气设计师常见问题2010－4－838 电气设计师的常见问题1n电容器实际工作电压？ o电抗器抬升电容器端电压如何量化？ o计算演示 o nRTR产品解决方案 o7%非调谐补偿方案采用480V电容器 o14 %非调谐补偿方案采用525V电容器 o采用额定电压为440V的滤波电抗器补偿回路的额定电压为440V2010－4－839 电气设计师的常见问题2n电抗器和电容器如何匹配？ o电抗器会“吃掉”一部分电容器容性无功 o电抗器会“抬升”电容器端电压 o电容器输出容量与工作电压相关 o？？？？？？ o演示计算 nRTR产品解决方案 o采用标准配置的RCT单元或RVM模块 o不需要单独计算电容器电抗器参数 o型号容量即为补偿回路整体输出容量 o如：RCT-25/P7 ------ 400V 25Kvar输出容量2010－4－840 电气设计师的常见问题3n补偿滤波的步数和组合 n n大容量步组合 o以300Kvar为例 o各电容器（组）均采用50Kvar -6*RCT-50/P14 n大容量、小容量相结合 o以250Kvar为例 o配置1-2组25Kvar电容器（组） ，其余电容器（组）均采用50Kvar -2*RCT-25/P14+ 4*RCT-50/P14 n小容量补偿 o以150Kvar为例 o各电容器（组）均采用25Kvar -6*RCT-25/P14 n 2010－4－841 电气设计师的常见问题4n主、辅柜原则 o单台变压器下补偿容量≤300Kvar建议采用单柜方式 o单台变压器下补偿容量＞300Kvar建议采用主辅柜方式 o柜体尺寸1000mm*1000mm*2200mm2010－4－842 非调谐补偿滤波方案 设计说明2010－4－843 推荐方案概览n建筑场合应用方案– 14%，134Hz o400V系统 -基于RCT单元的静态非调谐无功补偿滤波方案 -基于RCT单元的动态非调谐无功补偿滤波方案 -基于RVM模块的静态/动态非调谐无功补偿滤波方案 n工业场合应用方案 – 7%，189Hz o400V系统 -基于RCT单元的静态非调谐无功补偿滤波方案 -基于RCT单元的动态非调谐无功补偿滤波方案 -基于RVM模块的静态/动态非调谐无功补偿滤波方案 o690V系统 -静态非调谐无功补偿滤波方案 -动态非调谐无功补偿滤波方案2010－4－844 2010－4－845 设计图例n建筑物低压配电系统的补偿滤波案例 － 300Kvar/14%2010－4－846 内容23 1案例分析案例分析 - 谐波污染与无功补偿谐波污染与无功补偿 解决方案解决方案 - 非调谐补偿滤波方案原理与设计非调谐补偿滤波方案原理与设计产品简介产品简介 - 埃特罗斯电气补偿滤波产品埃特罗斯电气补偿滤波产品2010－4－847 产品概览2010－4－848 RCT系列非调谐补偿滤波单元n由RCT专用滤波电容器和RTF滤波电抗器组成 n专为谐波污染配电系统的无功补偿和滤波设计 n n产品优势 o采用480V（7%）和525V（14%）电容器 o单元回路额定电压提高到440V oH级绝缘，纯铜绕组电抗器 n o 2010－4－849 PR系列控制器nPR-8D系列功率因数控制器 o简单便捷的静态功率因数控制器 o人性化的参数自学习设置程序，使设置简单 o简洁、直观的前面板界面，易于操作和获取信息 o电容器组的任意组合功能，方便应用 o nPR-3000系列功率因数控制器 o功能丰富的静态/动态功率因数控制器 o完善的故障报警和保护功能，确保设备安全可靠运行 o丰富的电气参数测量功能 o优化的菜单设置，友好的操作界面，具备通讯功能PR-8D系列PR-3000系列2010－4－850 TST系列晶闸管投切模块n用于对低压电容器（及其串联电抗器）进行快速投切的电力电子功率器件。

n n产品特点 o安装、接线、维护简单方便 o过零投切，无涌流 o响应速度快，响应时间小于10ms o内置过温保护功能，内置冷却风扇 n应用范围 o适用于无功快速、频繁变化的配电系统 o如焊接设备，冲击性负载大量应用的场合TST系列晶闸管投切模块2010－4－851 RVMRVM系列非调谐补偿滤波模块n由滤波电容器、滤波电抗器、接触器(RVM) / 晶闸管（RVM-T）、熔断器、母线系统及相应的安装结构件集成安装构成 n n产品特点 o良好的兼容性，可以与各种柜体轻松匹配 o集成化的安装及优化的母线系统使安装更加简便，扩容方便 o标准化设计与制造，性能可靠 o检修方便，便于维护2010－4－852 内容23 1案例分析案例分析 - 谐波污染与无功补偿谐波污染与无功补偿 解决方案解决方案 - 非调谐补偿滤波方案原理与设计非调谐补偿滤波方案原理与设计产品简介产品简介 - 埃特罗斯电气补偿滤波产品与推荐方案埃特罗斯电气补偿滤波产品与推荐方案。