云南徽科电力HK-APF有源电力滤波器说明文档

1、 电力有源滤波器 云南徽科电力设备有限公司 资料版本：V1.1 发布日期: 2013年10月 联系人：舒和钰 电话:告！只有授权的专业工程师才能安装、检修本装置；本产品的使用和日常维护必须由专业的电气人员进行，并且必须严格遵循用户手册中的安装程序和安全规程。警告！设备检修时必须断开断路器10分钟后才能打开柜门，用万用表测量直流侧电容两端，确保无电后方可进行检修。警告！有源滤波器运行时禁止更改设置，任何修改都必须在有源滤波器停止时进行，并及时保存。警告！有源滤波满负荷运行时将产生大量的热量，必须保证有源滤波通风良好。警告！有源滤波装置必须可靠接地。 目录一、概述11.1

2、产品概述11.2应用领域11.3满足的标准21.4 产品型号31.5技术参数4二、运输及储存62.1运输62.2储存6三、安装63.1机械安装63.1.1环境要求63.1.2柜体外型尺寸及柜体安装73.2电气安装103.2.1电气原理图103.2.2联接配线113.2.3接线位置及其规格12四、运行及操作步骤144.1开机步骤144.2 关机步骤14五、 操作控制显示面板145.1运行状态145.2故障列表155.3操作密码输入和修改165.4参数设置175.5 操作界面19六、维护及常见问题206.1维护206.2常见问题20一、概述1.1产品概述有源电力滤波器（Active Power F

3、ilter，简称HK-APF），是采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。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。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器（DSP）对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制（PWM）信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。HK-APF系列有源电力滤波器是利用全控电力电子元件满足对电能质量（功率因数和谐波）有高级别

4、要求的用户需求的装置。HK-APF装置并联在系统和用户设备之间，其主要功能是在电网供电过程中当负载侧产生谐波和无功电流时，保证系统侧的电流没有谐波和无功电流，使用户其他关键敏感设备得以在近似不受干扰的电气环境中正常运行，并且不会污染电网。HK-APF系列有源电力滤波器装置采用基于DSP的主控制器和模块驱动器的分层分布式控制器体系，并采用基于彩色触摸屏的人机界面，具有全数字化、自动化、智能化，人机界面友好，控制方法灵活等特点。目前，产品电压等级为380V和660V两种，单机最大滤波电流为300A。1.2应用领域谐波的产生是由于正弦波电压施加在非线性负载上，电流就变成了非正弦波，非正弦波电流在电网

5、阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。如今在通讯、半导体、石化、化纤、钢铁中频加热炉和汽车制造等行业中广泛使用的负载大部分为非线性负载，如变频调速设备、整流器、不间断电源、开关电源、电弧炉、焊接设备、电脑、电梯、变频空调、节能灯和复印机等等。由于这些非线性负载所产生的大量谐波电流涌入电网中，导致电压波形发生畸变现象。这种谐波污染对电网和用户产生了严重的危害。危害的种类有：l 造成电缆、电动机和变压器过热，导致其使用寿命下降或损坏；l 损坏敏感的设备，导致生产或实验中断，造成重大损失；l 引发断路器误动作，区域性停电事故；l 造成电容器过载或因故障而损毁；l 导致中性线上出现大电流而引发系

6、统故障；l 诱发电网谐振；l 电网中存在的谐波将降低供电效率；l 如谐波污染等级过高，将得不到供电部门的入网批准；应用领域包括：电气化铁道及轨道交通行业、工矿企业、石油和天然气行业、汽车行业、冶金钢铁行业、水处理行业、水泥行业、通信行业、矿山、造船业、纺织行业、市政、医院、企业自动化生产线、办公大楼及商业大厦、计算中心、住宅大厦、供配电系统等。1.3满足的标准HK-APF型有源电力滤波器满足以下标准或者与这些标准规定有关的条文。本产品出厂时，所示标准版本均为有效。 GB 156-2003 标准电压 GB 191-2000 包装储运图示标志 GB/T 1980-1996 标准频率 GB/T 24

7、23.10-1995 电工电子产品环境试验第二部分：试验方法 试验Fc和导则：振动（正弦） GB/T 2681 电工成套装置之中的导线颜色 GB/T 2682 电工成套装置之中的指示灯和按钮的颜色 GB/T 2900.1-1992 电工术语，基本术语 GB/T 2900.33-1993 电工术语，电力电子技术 GB/T 2900.34 电工术语，电气传动及其自动控制 GB/T 3797 电控设备 第二部分：装有电子器件的电控设备 GB/T 3859.1-1993 半导体变流器 基本要求的规定 GB/T 3859.2-1993 半导体变流器 应用导则 GB/T 3859.3-1993 半导体变流

8、器 变压器和电抗器 GB 4208-1993 外壳防护等级（IP代码） GB/T 4588.1-1996 无金属化孔单、双面印制板分规范 GB/T 4588.2-1996 有金属化孔单、双面印制板分规范 GB/T 7678 半导体自换相变流器 GB 9969.1-1998 工业产品使用说明书 总则 GB/T 13422-92 半导体电力变流器电气试验方法 GB/T 14436-93 工业产品保证文件 总则 GB/T 15139-94 电工设备结构总技术条件1.4 产品型号 HK APF- ×××/××/×工作方式 3：三相三线、4:

9、三相四线制补偿电流 A额定工作电压 V有源电力滤波装置公司产品代号HK-APF系列装置的额定补偿电流可以分为： 50A，75A，100A，150A，200A，300A，其他补偿电流可以与产品供应商协商，其中50A，75A为箱式结构，100A以上的为柜式结构例如：HK-APF-380V/200A/4表示HK-APF系列有源电力滤波器，额定电压380V，额定谐波补偿电流200A，三相四线制 1.5技术参数 主要技术指标额定容量50A100A150A200A300A额定电压 AC380V±15%/660V+15%电气接线三相三线、三相四线额定工作频率50Hz±5%滤波范围3-25

10、次谐波(可以选择性滤波，各次谐波补偿可分别设定)滤波程度选定每次谐波可进行幅值补偿设定自动限流输出功能当负载侧的谐波电流大于装置电流时，装置将输出电流限制在额定值过热保护IGBT温度超过65会自动启动风扇失压保护系统电压低于UN85%，主断路器会失压保护，装置停止工作负荷过流保护流经负荷的电流超过阀值，装置停止工作补偿过流保护设备具备软件和硬件两种保护，软件保护点（电流峰值）可自行设定一般可设定为额定电流（RMS）的2倍，硬件保护点为额定电流（RMS）的2.3倍，当补偿电流超过保护阈值时，设备停止，报相应故障系统电压保护系统侧电压欠压阀值或过压阀值，装置停止工作直流电压保护设备具备软件和硬件两

11、种保护，软件保护点可自行设定一般可设定为正常电压的1.1倍，硬件保护点为正常工作电压的1.3倍，当直流电压超过保护阈值时，设备停止，报相应故障IGBT保护温度超过120，装置停止工作，报IGBT故障冲击电流功率模块内IGBT额定电流的2倍滤波能力95%滤波效果 符合GB/T14549-93标准要求补偿模式1、 补谐波，谐波次数可选2、补谐波和无功，部分型号可选过载能力120%多台运行方式并联运行平均无故障时间10万小时开关频率6.4K20kHz响应时间<5ms控制算法具有自适应能力的领域筛选矢量补偿算法控制器数字式DSP显示方式液晶触摸人机界面通信功能采用Modbus远程通讯协议，通信接

12、口RS485/232控制连接光纤连接、电气连接装置功率损耗额定满载运行时，损耗不超过3%额定功率防护等级IP30雷害等级中雷区污秽等级装置应在不低于规定污染等级3的环境中使用冷却方式强迫风冷噪音 65dB（A声级）安装方式柜体为落地安装，可与相邻配电柜并列安装（等高），电缆可从装置底部进线，箱式可根据现场情况确定环境温度-5°C +40°C，且24h内平均气温不高于+35。存储温度-20°C 65°C；相对湿度室内温度在+20以下时15%90%，非凝露即可，在+40时不超过50%海拔高度安装海拔小于1000米柜体尺寸800×800*2200(m

13、m)1000*1000*2200(mm)柜体重量320Kg320Kg320Kg570Kg680Kg680Kg 序号设备名称型号规格单位数量备注1电力变压器SCB10-630KVA-10/0.69kV铜线带外壳台1成套2三相电力有源滤波柜 HK-APF-0.69-200A/4台1成套3三相电力有源滤波柜 HK-APF-0.69-250A/4台1成套4柜内主要元气件清单5塑壳断路器CM1-*M/3300/P常熟6主控制器ZK-II徽科7IGBTInfineon FF*R*ME4德国Infineon8风机EBM德国EBM9直流电容EACO UF/*V加拿大EACO10触摸屏昆仑通泰昆仑通泰11霍尔传

14、感器LEM305瑞士12光纤收发塑料光纤徽科13驱动板定制徽科14进线电抗器LB北京15滤波专用电抗器LB北京16风机FY-Z-250浙江17温度控制器WSK哈陆拉18成套柜体及铜排附件徽科 二、运输及储存 2.1运输 产品可用汽车、火车、飞机、轮船等交通工具运输。产品在运输过程中必须小心轻放。严禁雨淋、暴晒，不应有剧烈振动、撞击和倒放。运输温度应在4070范围内。 有源电力滤波器包装后最大高度为2500mm，选择运输工具时，请同时考虑运输过程中是否有高度限制等因素存在。 2.2储存 产品不得暴晒及淋雨，应存放在空气流通、周围介质温度在4070范围内，空气最大相对湿度不超过95（相当于空气温度

15、20±5时）及无腐蚀性气体的仓库中。 三、安装3.1机械安装3.1.1环境要求 为了有源电力滤波器能长期稳定和可靠地运行，对有源电力滤波器的安装环境作如下要求： 最低环境温度5，最高环境温度50，工作环境的温度变化应不大于5/h。 如果环境温度超过允许值，应考虑配备相应的空调或其它散热设备。 安装高度要小于海拔2000米 不要把有源电力滤波器安装在有较大灰尘、腐蚀或爆炸性气体、导电粉尘等空气污染的环境里。 避免暴露在腐蚀性气体(典型的如硫化物,氯化物)。 避免暴露在潮气过重的环境中(例如相对湿度大于95%)，滴水,蒸汽和冷凝水。湿度过高将导致在有源电力滤波器金属板表面凝结冷凝水。潮气

16、可导致设备的永久伤害(例如逆变电路)和对运行人员的可能伤害。 避免暴露在导电性灰尘如煤灰。一般来说，非导电性灰尘也要避免。 避免暴露在细小灰尘，油蒸汽，爆炸性混合物， 爆炸性气体，含盐的空气。尽管整机故障可能不会发生，但是暴露在这样的介质中可能导致设备寿命缩短。 避免震荡，冲击和倾斜。所有我们的有源电力滤波器设计时已考虑承受卡车运输时的冲击, 安装过程的一般颠簸和摇晃，但持续的机械冲击可导致器件的早期失效。 避免强磁场，核辐射和来自通讯设备的大功率的射频干扰。 3.1.2柜体外型尺寸及柜体安装 柜体正面图以及背面图 柜体正面图：HK-APF型有源电力滤波器面板上有三个指示灯，分别为运行、故障以

17、及电源。三个按钮为启动、停止、以及复位。绿色的“启动”按钮发出开机指令，使装置投入运行。红色的“停止”按钮对系统电源进行分闸。绿色的“复位”对系统内各参数进行复位。 柜体背面图：1、3、5为电抗器散热风扇2、4、6为功能模块散热通道7为柜顶风机柜体内部正面图：主断路器QF1：接通或分断电源的总开关，当系统过载或者发生短路故障时进行主保护。断路器QF、QF4以及QF3：断路器QF对隔离变压器T1以及T进行保护及开关。断路器QF4对控制回路以及柜顶风冷回路进行保护及控制。QF3对开关电源VC11以及VC12进行保护及控制。主控制器：对负荷以及系统内各参数进行采样，分析及计算，并做出及时反映。对AP

18、F的补偿电流进行输出和控制。柜体内部背面图：无源滤波回路: LRC开关次滤波回路安装于有源电力滤波器输出端，主要功能为吸收开关次谐波电流。电抗器: 电抗器为功能模块与电力系统之间电力传输介面元件。功能模块：由IGBT、直流电容、散热风机和散热片等组成。主要功能是将电力系统提供的能量转换成谐波补偿电流，回馈至电力系统上，达到消除谐波的功能。 有源电力滤波器安装时，考虑通风散热及操作空间的需要，整套装置背面距离墙面不得小于1000mm，装置顶部与屋顶空间距离不得小于200mm，装置正面离墙面距离不得小于1000mm。 安装过程中，要防止有源电力滤波器受到撞击和震动，所有柜体不得倒置，倾斜角度不得超

19、过30°。 安装时要将柜体与底部紧密焊接，做到有效可靠着地 为防止柜体变形，在搬运过程中请注意以下几点： 1现场搬运吊装前请先估计有源电力滤波器整体重量，该数据可从有源电力滤波器装箱清单中获得。 2有源电力滤波器开箱后的木板基座请不要破坏，可用其作为有源电力滤波器吊运的托架。 3在搬运过程中，有源电力滤波器不可倾斜，否则会引起有源电力滤波器柜体变形或损坏。3.2电气安装 3.2.1电气原理图 三相四线制电气一次原理图 三相三线制电气一次原理图3.2.2联接配线 机柜内部主断路器QF1为装置动力线接入点，用合适导线联接电网的A、B、C三相。机柜底部留有进线孔，动力线可以从柜体底部进线，

20、专用接地线连接至接地铜排或接地端子CT输出线，连接至电流信号端子（X1） 三相三线制配线示意图 三相四线制配线示意图 3.2.3接线位置及其规格EW-II系列有源电力滤波器作为谐波电流补偿设备，其产生的电流频率是基波频率的整数倍。电力电缆以及输入隔离设备，其额定值应为EW-II额定电流的125，以避免由于这些高频电流引起的集肤效应，而导致额外的发热。断器容及最小配线线径建议： 机型断路器容量三相动力线线径接地线线径CT接线线径HK-APF-380/50/3(4) 75A 16mm²6mm² 1.25mm²HK-APF-380/100/3(4) 150A 25mm&

21、#178;10mm² 1.25mm²HK-APF-380/200/3(4) 300A 70mm²35mm² 1.25mm²HK-APF-380/300/3(4)450A185mm²70mm²1.25mm² 中心线一般为不小于三相动力线线径的一半。注意：l 应严格按照A、B、C正相序连接，不可接错，否则将损坏装置。l 在接入前注意检查电网电压应在额定电压的±15%范围之内。l CT接线不得与动力线等靠近或平行走线，不能靠近强磁场设备和器件，防止信号受到干扰。l 安装位置：应处于本装置电网动力线接入点后方负载

22、一侧。l 在将电流传感器接入供电系统前，如果供电系统带电，应将电流传感器二次侧用导线短接，防止产生高压危及人身安全和损坏设备。下图为接线位置图：四、运行及操作步骤 4.1开机步骤 1、检查各线路是否异常，系统侧相序是否与APF设备侧相序一致。 2、依次合上外部电源总开关（如有该配置）、QF、QF4以及QF3。 3、触摸屏自动下载配方，完成后，“已下发”指示灯显示为红色 4、按下“启动”按钮，设备自动启动（如有该配置） 4.2 关机步骤 1、直接按下柜体前面的红色“停止”按钮， 2、切到“运行状态”界面，观测各相直流电压数值，等直流电容放电完毕即各相数值趋近于零后，依次断开QF3、QF4、QF以

23、及外部电源总开关。5、 操作控制显示面板HK-APF系列有源电力滤波器面板上配置有一台7寸的人机界面，主要实现设备运行参数的实时显示，故障报警显示，运行参数设置以及手动操作等功能。它主要由以下几个界面构成。5.1运行状态“运行状态”界面如下图1所示，它主要用于显示设备当前的各项测量结果以及主要的开关量状态。每项数据前一栏（黄绿红）是实时数据，后一栏（紫色框）是峰值。按下面板上的复位按键，峰值就会清零。图1. “运行状态”界面5.2故障列表“故障列表”界面如下图2显示，它主要显示当前设备存在的报警信息。当设备出现故障报警后，设备面板上的故障报警灯亮起，操作人员可以通过点击故障报警导航按钮打开该界

24、面，检查报警对象。如需重新启动，请按下面板上的复位按钮，清楚报警故障，进行重启。各故障的意义如下：序号液晶参数项故障状态项含义1负荷过流负荷电流超过阀值，报故障。ABC三相分别检测2补偿过流APF在补偿状态时，补偿输出电流超过阀值时报故障。ABC三相分别检测3系统过压APF系统侧检测电压，过压报故障。ABC三相分别检测4系统欠压APF系统侧检测电压，欠压报故障。ABC三相分别检测5直流过压设备直流侧电容过压。ABC三相分别检测6直流欠压设备直流侧电容欠压。ABC三相分别检测7IGBT功率模块IGBT发生过流，温度等保护动作。ABC三相分别检测8补偿过流（硬件）APF在补偿状态时，流经逆变单元电

25、流，硬件电路检测过流时报故障。ABC三相分别检测9直流过压（硬件）逆变单元直流电容过压，硬件电路检测。ABC三相分别检测10并网失败APF进线相序不对，造成并不上网11同步丢失APF系统侧缺相。A相电压无信号12辅助电源故障开入、开出电源故障13通讯故障硬件故障或通讯线异常 图2. “故障列表”界面5.3操作密码输入和修改密码输入界面如下图3.1显示。在进入“参数设置”和“操作界面”两种高级操作界面时，设备会提醒你输入操作密码，默认密码是123，输入密码后按确定即可进入相应界面。修改密码界面如下图3.2显示，可以供用户自行修改密码，最多可设置6位长度的密码。 图3.1 液晶显示器管理员密码输入

26、提示 图3.2 密码修改5.4参数设置参数设置主要包括三部分内容，一、基本参数设置，如下图4.1，它主要用于设置设备主要的运行参数和保护参数。 图4.1. “基本参数设置”界面二、采样参数设置，点击上图中的“采样参数设置”可以进入采样参数设置界面（如下图4.2），主要用于调整设备内各测量点的偏置和变比。按“返回基本参数设置”可以返回之前界面。 图4.2. “采样参数”界面三、配方管理，点击图4.1中的“下载配方”可以将人机界面存储的配置数据写入控制器中（本设备将所有界面上配置的参数都存储在人机界面中，设备上电后会自动下载配方）。点击“编辑配方”会打开下图4.3 “配方编辑窗口”用于修改人机界面

27、内保存的配方值，修改后按保存键就能保存该配方。所有参数设置界面上的参数输入位置都可以立即修改该参数，但掉电后，设备还是会下载原来保存在配方里面的配置参数，所以为掉电保存某一配置值，我们需要在配方编辑窗口内修改该参数。 图4.3.液晶显示器“配方编辑”界面5.5 操作界面“操作界面”如下图 5.1所示，主要用于调试时手动操作设备，本界面内的开关操作请在本公司售后人员的指导下进行。 图5.1. “操作界面” 点击上图中的“谐波补偿设置”会打开如下“谐波补偿设置”界面，可在该界面下对补偿的谐波次数进行使能（按绿色按钮）并对相位补偿以及幅值补偿进行设置。 图5.2. 液晶显示器“谐波补偿设置”界面六、维护及常见问题6.1维护 在检查滤波装置前，应确认供电回路主断路器已经断开，而且直流侧电容上的电压基本为零，电源板输出以及电容电压为零，方可检修。 每半年对散热器、进气口、排风道、风扇、过滤网除尘一次。6.2常见问题