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FST-Sin模块化有源滤波器

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FST-Sin模块化有源滤波器
产品描述

  一.概 述

  随着经济高速发展,大功率可控硅(晶闸管、硅阀)的广泛应用,大量非线性负荷增加,特别是电力电子技术、节能技术和控制技术的进步,在化工、冶金、钢铁和交通等行业大量使用各种整流设备、交直流换流设备、电子电压调整设备、电熔炼设备、电化学设备、矿井起重及鼓风设备、露天采掘设备、电气机车等与日俱增,同时种类繁多的节能照明电器、娱乐设施、UPS、电脑、电梯、空调和复印机等,这些非线性负载会产生大量的谐波电流并注入到电网中,使电网电压产生畸变,这种“电力公害——谐波污染”会对电网和用户带来越来越多的干扰和影响,也成为了用户关注的焦点。

  电能质量关键指标主要包括:谐波、功率因数、三相不平衡、电压波动、闪变等。谐波是电能质量的重要指标,谐波电流是系统电压施加于非线性负载产生的,是频率为基波频率整数倍的电流。电能谐波对配电网络和各类用电负荷设备的影响及危害主要表现在多个方面如下:

配电系统设备

电缆线、汇流排等载流体导电能力下降,中性线因电流异常发热,易致火灾隐患;

谐波导致保护和自动装置误动引发非正常断电和设备中断事故,引致重大附加损失;

低压断路器开关开断能力下降,误动几率迅速上升甚至出现烧损;

电磁干扰影响(舰船通讯控制系统;大型精密实验、医疗、诊断治疗设备);

漏电保护、热继电器、接触器及保护设备等误动作或失灵;

系统功率因数降低;变压器、柴油发电机组负载能力下降。

各类负荷设备

电子装置因干扰误动作;

无功补偿设备功能异常;

整流设备换流失败;

电动机过热、输出容量下降;照明设备效率降低;

计算机程序错误、无故重启、死机;医疗诊断设备失灵、误动作或非正常停机。

   2018年低压有源电力滤波装置通过“苏州电器科学研究院”检测【报告编号:03601-A-17E0004-S】,国家质量认证中心CQC认证【证书编号:CQC18020192478】执行标准JB/T11067-2011。

   二.各类负荷设备产生的主要特征谐波

非线性负载设备

主要谐波成分

3

5

7

11、13及高次谐波

电梯、自动扶梯、升降机和提升机械

●●●

●●

变频、软启动、电脑、数据设备和通讯设备等

●●●

●●

UPS

单相

●●●

●●

三相

-

●●●

荧光灯、金卤灯、调光灯等非线性照明设备

●●●

●●

整流器、直流设备和充电器

●●●

●●

应急发电机组、电焊机和电弧焊接设备

●●●

●●

  ●的数量表示谐波源的污染程度。●●● 表示严重污染;●●表示中度污染;●表示轻度污染。

  一般地,包含单相整流电路的设备其特征谐波频谱包含了所有奇次谐波。三相整流设备的特征谐波符合以下规律:包含六脉动整流电路的设备,其特征谐波频次为:5,7,11,13,17,19…,即6K±1,其中K=1,2,3…为自然整数;当设备内部整流电路为12脉动时,其特征谐波频次为:11,13,23,25…,即12K±1,其中K=1,2,3…为自然整数。

  三.有源滤波器优点

  1)并联接入,便于安装与维护;

  2)同时滤除20多种以上谐波;

  3)最高可滤除到第50次谐波;

  4)主动滤波,保持谐波含量小于5%;

  5)动态实时跟踪补偿,响应速度快;

  6)滤波效果不受电网阻抗影响;

  7)自动抑制过载,且无共振危险;

  8)可同时补偿谐波与无功;

  9)无高频纹波电流干扰;

  10)滤波效率高,电能损耗低;

  11)多重保护功能,确保系统运行安全可靠;

  12)数字化控制,中文液晶显示;

  13)故障自诊断功能,历史事件记录功能;

  14)RS485接口,标准MODBUS通讯协议,计算机远程监控能。

  四.有源滤波器技术参数

  1)补偿方式:三相三线制/三相四线制;

  2)电流检测方式:源电流检测方式/负载电流检测方式;

  3)工作电压:380V -40%~+20%;工作频率:50Hz±5%;

  4)额定补偿电流:单机50A,100A,150A 并机200A,250A,300A,350A,400A~600A可并联运行;

  5)滤波能力:THDi(电流畸变率)<5%;

  6)滤波范围:2~50次谐波;

  7)整机效率:>97%;

  8)控制算法:FFT算法、瞬时无功算法;

  9)响应时间:<5ms;

  10)中性线滤波能力:3倍于相线;

  11)自诊断及保护功能:有;

  12)IGBT频率:20KHz;

  13)谐波补偿:支持; 无功补偿:支持;

  14)不平衡补偿:支持;

  15)通讯接口:RS485、网口;

  16)通讯协议:Modbus协议;

  17)保护功能:过压保护、欠压保护、短路保护、过温保护、过补偿保护;

  18)噪声指标:小于60dB;

  19)冷却方式:智能风冷;

  20)安装方式:单台模块壁挂或机架式安装、多台模块组柜安装;

  21)可并联台数:不限;

  22)CT互感器:150/5~10,000/5,3个1.0级以上;

  23)CT位置:支持负载侧及系统侧

  24)环境温度:-10℃~ +45℃;储存温度:-40℃~70℃;

  25)最大湿度:最大90%,无凝露;

  26)防护等级:模块IP20(可定制);成套IP30(可定制)

  27)海拔高度:≤1500m,1500~4000m之间,根据国GB/T3859.2,每增加100m,功率降低1%。

  五.有源滤波器型号定义

FST-Sin模块化有源滤波器

 

  六. 有源滤波器选型

FST-Sin模块化有源滤波器

规格型号

额定电流

安装方式

外形尺寸(W*H*D)mm3

FST-Sin50/0.4-4L

50A

机架式

484*232*611

详情见下示意图1

FST-Sin100/0.4-4L

100A

机架式

FST-Sin模块化有源滤波器

FST-Sin50/0.4-4L

50A

壁挂式

440*625*232

详情见下示意图2

FST-Sin100/0.4-4L

100A

壁挂式

FST-Sin150/0.4-4L

150A

壁挂式

500*710*232

详情见下示意图3


  七.有源滤波器外形及安装尺寸

FST-Sin模块化有源滤波器

 图1-50/100A-机架式有源滤波器外形及安装尺寸

FST-Sin模块化有源滤波器

 图2-50/100A-壁挂式有源滤波器外形及安装尺寸

FST-Sin模块化有源滤波器

图1-150A机架式有源滤波器外形及安装尺寸

FST-Sin模块化有源滤波器

图2-150A壁挂式有源滤波器外形及安装尺寸

  八.有源滤波设计

  1.谐波容量设计

  谐波源容量大小,影响谐波治理方案,对于大容量谐波源适合就地治理比较经济合理;小容量分散谐波源,由于谐波变动较大,随意性因数较多,导致谐波次数和含量无规律变化,适合于采用有源动态谐波滤波装置APF集中治理。

  由于谐波的流动、变化波动特性,如需要设计谐波治理方案或谐波滤波装置,可以通过电能质量分析仪测试谐波数据,这类情况适用于已经投运设备的电网或需要增容的电网谐波治理。当然,为了测试数据的可靠性和准确性,需要熟悉谐波源工作原理和工艺,了解电网结构,并根据GB/T 14549-93《电能质量 公用电网谐波》标准中附录D的要求,采用可靠的谐波测试仪和准确的测试方法。但对于新建项目,只是处于设计阶段,电气设计人员并不能获取足够多的电气设备谐波数据,鉴于此,对于众多行业的测试及经验总结,得到经验公式供电气设计人员在设计上图时作为参考。

  通过如下的经验公式,可以满足设计要求,根据计算出来的谐波电流来选型FST-Sin有源滤波装置。

  a.集中治理:

  集中补偿适用于负载类型较多的配电系统,非线性负载数量庞大、分散,并且单台非线性负载谐波含量小,可在电网的低压进线端安装FST-Sin有源滤波器,对配电系统中存在的谐波综合治理。

FST-Sin模块化有源滤波器

(公式1)

 

  *注意:上式适用于变压器二次侧进行集中治理。

  式中:S:变压器的容量;U:变压器的二次侧额定电压;K:负载率;IHR:谐波电流;THDi:电流谐波总畸变率。

  取值范围:

  -K表示变压器的负荷率,变压器设计时的取值范围在0.6~0.85;

  -THDi是上式中唯一的变量,它的取值范围视行业的不同、各行业负载的不同而定。

  b.就地治理:

  就地补偿适用于单台谐波含量较大且分布分散的配电系统,在负载的输入端安装FST-Sin有源滤波器可以达到理想治理效果。

  若配电中存在较大功率的谐波源负载,亦可在负载输入端进行就地治理。可使用如下公式2进行计算。

FST-Sin模块化有源滤波器

(公式2)

 

  其中I表示设备的额定电流。上述公式只考虑负载在满负荷(K=1)的情况下运行。设计中应考虑实际运行的NK值,如公式3。

  

FST-Sin模块化有源滤波器

(公式3)

 

  c.估算公式:

  日常设计中可采用估算公式4:

FST-Sin模块化有源滤波器

(公式4)

 

  通过以上计算出的谐波电流,再根据FST-Sin APF现有产品的型号,确定要安装的容量。FST-Sin APF的安装容量可以根据公式5来选择,前面的系数是为了保证APF有一定的裕量。

FST-Sin模块化有源滤波器

(公式5)IA表示APF的安装容量,IHR表示谐波电流大小。

 

  注:通过以上分析得出:THDi是需要确定的主要变量,此值选取可以参照P32《APF选型速查表》和《各行业谐波治理总结》。

  2.各行业谐波治理总结

行业类型

谐波源负载

推荐THDi

治理方式

办公楼宇

计算机设备、中央空调、各类节能灯、

办公类用电设备、大型电梯

15%

集中治理

医疗行业

重要医技设备:核磁共振设备、加速器、

CT、X光机、UPS等

20%

集中治理

通信机房

大功率UPS、开关电源

20%~25%

就地治理或者集中治理

公共设施

可控硅调光系统、UPS、中央空调

25%

集中治理

银行金融

UPS、电子设备、空调、电梯

20%

集中治理

生产制造

变频驱动、直流调速驱动

20%

集中治理

水处理厂

变频器、软启动器

40%

就地治理或者部分治理

其他行业

热轧机、冷轧机、点焊机、中频炉、

电弧炉、直流电机、变频器、电解槽等

≥50%

就地治理或者部分治理


  九.APF设计选型速查表

  1.集中治理速查表(以下按照K值为0.8计算,其中K值为变压器负荷率,不同负荷率情况可按比例计算)

FST-Sin模块化有源滤波器

  2.就地治理速查表

FST-Sin模块化有源滤波器

 

  ‒上表格中假定负载的自然功率因数为0.9且在满载工作状态下计算出来的谐波电流;THDi表示该负载推荐选取的电流总谐波畸变率;其中负载容量未列全部,但可根据容量的比例算出相应的谐波电流值。如200KW设备的谐波电流值是100KW的两倍。

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吉野
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