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APF 有源电力滤波器应用行业的分析(APF)有源电力滤波器应用行业的分析 2011年08月23日 有源电力滤波器应用场合 作者：高万杰（北京思能达电力电子技术有限公司） 一、轨道交通行业 城市轨道交通牵引系统（地铁）： a.电动机车运行所需要的牵引负荷 b.车站、区间、车辆段、控制中心等其他建筑物所需要的动力照明用电，诸如：通风机、空调、自动扶梯、 电梯、水泵、照明、AFC系统、FAS、BAS、通信系统、信号系统等。 城市轨道交通的供电系统中谐波源主要为： a. 牵引整流逆变装置产生的高次谐波（11次、13次等）； b. 其次是站用变电站中的大量非线性负荷（3次、5次、7次等）； 由于牵引负荷安装在35KV侧，一般采用12脉波的整流装置，谐波含量会降低；如果谐波含量不超标，可考虑只在低压0.4KV侧治理第二大用电群产生的谐波。 城市公交充电站： 城市公交很多城市已经向电动公交发展，在电动公交集体充电的充电站，大量冲电机同时工作的时候产生的谐波会对周围电网和设备造成很大影响。 二油田平台工程 海上石油平台钻井设备的电动机配置如下：2组泥浆泵组的电机、绞车电机、转盘电机、顶驱电机。每一段母线上有4台由全交流变频驱动系统控制的大型电动机。交流变频驱动系统会产生大量的高次谐波，6脉波交流变频驱动系统，将会产生5次，7次，11次，13次等 次谐波。 由于变频器功率因数较高，一般在0.9以上，同时产生大量的谐波，电流谐波畸变率THDI达30%以上，因此在治理谐波的同时，必须保证系统不会过补偿。 三汽车制造行业 汽车制造行业：车身车间大量使用电焊机、激光焊机和大容量感性负荷（以电动机为主）等非线性负荷，导致了该车间所有变压器负荷电流都存在严重的谐波电流3次、5次、7次、9次和11次为主，400V低压母线的电压总畸变率达到5%以上，电流总畸变率（THD）达到了40左右，造成400V低压供配电系统电压总谐波畸变率严重超标，并导致了用电设备和变压器存在严重的谐波功率损耗。同时，该车间所有变压器负荷电流都存在严重的无功功率需求，部分变压器平均功率因数仅为0.6左右，存在严重的功率损耗问题，并导致变压器输出有功容量严重不足。 四机场：机场的办公中心、电梯、照明设备。 五大学城与体育场馆: 大量的电梯、荧光灯、电脑、UPS电源、打印机等设备产生大量的三次谐波三次谐波会在中性线上叠加，会造成中性线电流过大从而损坏绝缘。还会造成继电保护设备的误动和拒动。 六冶金: 炼钢企业：大量采用的是中频炉加热设备，变频驱动设备。电弧炉、中频炉在正常生产时会对电网造成高次谐波、电压闪变、电压波动、三相电压及电流不平衡。 轧钢企业：轧钢机、打磨机、电机拖动设备，都是采用变频驱动的来实现的，在设备运行过程中会产生5、7 、11 、13 次特征谐波。 七石化: 石化企业低压配电系统主要谐波源：1.机泵的变频调速装置（VVVF）； 工艺装置或水系统使用变频调速装置主要目的是： a 节约能源 某些机泵实际工作点(流量、压力)可能偏离设计值，在一个较大的范围内变化，用调节原动机(电动机)转速的方法可以带来显著的节能效果； b 用调节原动机速率实现控制功能，取代工艺控制阀，避免控制阀的严重磨损； 大多数变频调速装置整流环节为三相桥式可控整流，注入电源系统主要是5次谐波， 2.不间断电源装置（UPS）； 用于对一级负荷中特别重要的负荷供电，这些负荷包括：工艺过程控制DCS系统，配电系统的微机监控系统，火灾报警系统以及工厂智能化信息管理系统等 UPS产生的谐波主要为 次谐波，按照容量不同可能注入系统的谐波电流为 a.变电所用直流电源成套设备； b.电动机的软起动设备； c.新型照明灯具（节能灯、采用电子镇流器的日光灯） d.其它电子设备； 八造纸 ： 变频器作为设备传动的核心部件在造纸行业应用广泛，变频器的大量应用，必将产生大量的5、7、11、13次谐波，我们的解决方案是根据负荷特性设计调谐式滤波器或采用无源和有源混合滤波装置。 九通讯：联通、电信、网通的办公大楼。 电信建筑中通信设备、数据机房设备、专用机房空调设备对供电连续性要求非常高，对电压波动各种非常敏感，电磁干扰会数据交换设备造成影响。电力谐波会对通信网络产生干扰，降低通信质量甚至导致通信故障。 电信建筑中存在大容量的谐波源负载，大部分为单相非线性负荷，包括： a.UPS电源，单机容量大，大部分为6脉波的UPS不间断电源设备（3次、5次、7次等) b.开关电源，主要用于计算机等办公设备供电电源，数量多（3次、5次、7次等） c.变频空调、电梯、水泵等，大量使用，变频驱动设备为主要谐 波源（5次、7次等） 十医院配电系统： 医院有大量的一级负荷，例如：手术室系统、急救设备等。在医院建筑中安装有大量的单相非线性谐波源负载，如：大型医疗设备（CT机、B超、X光机、核磁共振）的调压设备、现代照明设备、变频空调电梯等。大部分医疗设备对供电质量要求非常高，对电压波动和谐波非常敏感。谐波源负荷分布分散，设备运行时谐波变化大 十一烟草行业： 卷烟厂的负荷种类多，包括： a.生产设备：制丝生产线、卷机包生产线、装封箱等生产线上的生产设备；这些生产设备均为变频驱动设备，谐波污染严重。 b.动力中心负载：包括风机、水泵等。有大量的变频设备，谐波污染严重。 十二、网络数据中心： 假如百度、新浪、163、阿里巴巴.这些公司的机房和办公场所应用大量的计算机设备。计算机的开关电源主要产生3、5、7次谐波会对精密系统的稳定性造成威胁。 十三、宝石、单晶硅、玻璃合成行业 宝石、单晶硅、玻璃在合成的时候采用的加热设备都是中频炉。在中频炉的整流设备产生的谐波会对电网造成危害。中频炉造成的谐波畸变严重，但是功率因数高达0.9以上，无源滤波治理困难，容易造成过补偿 十四、塑料纸薄膜生产和芯片生产线：这些生产自动控制系统对电能质量的要求很高，供电电源的任何“扰动”都能影响到设备的正常运行，是产品的次品率增加。可以这样说，电能质量的好坏关系到产品质量的好坏！ 十五、港口码头： 港口机械上电子变频装置和晶闸管整流装置的使用越来越广，所占的容量比例也越来越大。非线性的用电负载设备产生的谐波大量地注入电网，使系统电压电流波形发生畸变，严重影响了港区的电气质量，