厂矿企业配电网低压侧并联有源滤波装置应用及优势概述

淮亚利

安科瑞电气股份有限公司   嘉定   201801

摘要：本文介绍了并联有源滤波装置的工作原理和在厂矿企业配电网中应用，就谐波治理中的无源及有源滤波技术进行了对比，结合实践证明并联有源滤波装置是治理谐波污染的有效设备，今后将具有广阔的运用前景。

关键词：谐波 有源滤波装置 混合补偿

    引言：近年来，许多厂矿企业大量使用可控硅整流和换流设备、电弧炉、中频炉等谐波干扰源负荷设备，这些设备在吸收大量无功功率、降低用户的功率因数的同时，也使谐波问题日趋严重。根据电力工业电能质量方面的标准及管理规定，各地供电部门出台了相应的谐波限制准则及措施，并对谐波污染严重的企事业单位进行考核和治理。因此，滤除谐波、提高功率因数、延长设备寿命是这类企业节能降耗、提高生产效益和产品质量的当务之急。

   传统的谐波抑制和无功补偿方法是采用由电感和电容构成的无源滤波装置，该装置与需补偿的非线性负载并联，在为谐波提供低阻通路的同时，也为负载提供了所需的无功功率。虽然无源滤波装置具有简单、方便的优点，但它也存在许多缺点。

    有源电力滤波（active power filter，APF）装置不仅可减小占地面积，而且可有效解决无源滤波装置存在的问题。有源滤波与无源滤波存在着本质区别，它是根据动态补偿谐波的原理，应用现代电力电子器件和计算机技术，快速跟踪谐波产生的谐波大小和特性，由装置发出相应频率的反向电流，从而达到同时滤除多种成分谐波的目的。它一般由电子电力变流器构成，具有半导体功率变流器的高可控性和快速响应性。

1 ANAPF低压有源滤波器在工厂中的应用案例

1.1项目简介

    秦皇岛某电子有限公司配电系统中接有5套整流变压器，主要给10个熔化中频电炉供电。该类设备采用12脉波晶闸管整流方式，在生产过程中产生严重的非正弦畸变和大量高次谐波，对自身配电系统和公共电网造成严重干扰。同时，由于该非线性负载为感性的，使自身配电系统的功率因数恶化，10kV进线侧11次和13次谐波电流超出国家标准要求，进而大大影响了配电系统和公共电网的电能质量。如果不进行谐波治理，不仅对该公司自身配电系统造成危害，而且会危及公共电网安全。

1.2 ANAPF滤波装置原理

    ANAPF系列有源电力滤波装置，以并联方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变流技术，从变流器中产生一个和当前谐波分量和无功分量对应的反向分量并实时注入电力系统，从而实现谐波治理和无功补偿。

原理如下图：

1.3方案设计

    10kV高压系统分4段和5段母线，每段母线的有源电力滤波器容量为450A，使用型号为ANAPF100-400/B的滤波器3台并联，通过0.4kV/10kV的谐波变压器将谐波送至10kV侧与负载谐波叠加，达到与电网谐波抵消的作用。

滤波器投运后系统图

1.4治理前后谐波电流频谱对比图：

1.5治理效果

    在10kV母线4段和5段使用两套有源电力滤波器装置进行治理后，系统谐波得到了很好的抑制，*将11次、13次谐波限制在国家标准的范围内，提升的供电可靠性，消除了系统谐波对电网系统影响的隐患，收到了良好效果，达到改善电网电能质量的目的。

2 ANAPF有源滤波器简介

2.1技术参数

2.2 ANAPF有源滤波器报价及元件清单