有源濾波在某棉紡企業低壓配電室節能實踐與選型

安科瑞 陳聰

0引言

在電力系統中，諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。由于棉紡企業的絕大部分設備大量使用電子設備、變頻器、整流器等，因此會產生大量諧波電流。我公司環錠紡細紗、絡筒車間配電設備受諧波影響。造成低壓總進線斷路器燒損、電氣設備運行溫度超標使絕緣老化、用電量電損增加等問題。影響配電設備的正常運行。為根本解決諧波治理、消除用電安全隱患、節約電能結合行業相關棉紡企業諧波治理經驗邀請相關技術人員進行論證，確定諧波治理方案。

1車間供電現狀

棉紡企業各車間大量的非線性負載(整流器變頻器、開關電源等)投運后。電網諧波及無功含量日益嚴重，大量諧波的存在會使用電設備的附加損耗增加，其中5次、7次、11次、13次諧波分量嚴重超標。與此同時，有害諧波源已經污染到外部供電電網中，對工業園區110kV變電站的供電設備也造成了嚴重的威脅甚至引起變電站的電壓互感器損壞。

對比目前常用的幾種諧波治理方案,確定使用有源濾波器(APF)作為諧波治理的主要手段APF可有效治理2次~51次諧波，且不會產生諧振和放大諧波電流。

首先,用專門的精密儀器實際測量變電室的運行負荷量和各種諧波源的實際占比情況，根據測得的實際數據確定各個變電室是否需要加裝有源濾波設備。以我們環錠紡2#配電室為例：測試時電流2880A左右，電流波形發生明顯的畸變，諧波電流畸變率24.5%、電壓畸變率10.1%；主要以5次和7次諧波電流為主，其中5次諧波電流達到664A，諧波嚴重，需要及時治理。

2諧波裝置投運

諧波治理裝置投運后，系統功率因數提升到0.95以上；后紡供電系統運行電流從2500A(量大運行電流)減小至2400A左右，單相*大可減小100A電流，電壓、電流波形均有很好的改善；諧波含量減小，諧波電壓畸變率由9.1%降至4.6%、諧波電流畸變率由18.7%減至5.0%，在容量范圍內很好地改善了系統的諧波含量值：可在配電室中振動、噪聲以及無功諧波引起的溫度均有良好的改善。

3有源濾波使用效果

有源濾波裝置不但能凈化供電質量確保供電設備的良好運行，還有一定的節電效果。每個變電室節約電流在100A左右，如果按照60A的節約量計算，每年可節約電量1.732*380V*60A*0.95*24h*30天*12月/1000=324130kw·h。按照0.4元/(kw·h)計算，每個變電室每年可節約電費約12.97萬元，6個配電室每年可節約電費77.82萬元。有源濾波設備總投資216.36萬元(含18個有源濾波柜、備品備件工具、安裝調試、運保費等),保守估計3年內可以收回成本。

4安科瑞APF有源濾波器產品選型

4.1產品特點

(1)DSP+FPGA控制方式，響應時間短，全數字控制算法，運行穩定；

(2)一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～51次諧波進行全補償或特定次諧波進行補償；

(3)具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

(4)模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實現參數設置和控制，使用方便，易于操作和維護；

(6)輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統的影響；

(7)多機并聯，達到較高的電流輸出等級；

4.2型號說明

4.3尺寸說明

4.4產品實物展示

ANAPF有源濾波器

5安科瑞智能電容器產品選型

5.1產品概述

AZC/AZCL系列智能電容器是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。它由智能測控單元，晶閘管復合開關電路，線路保護單元，兩臺共補或一臺分補低壓電力電容器構成?？商娲Ｒ幱扇劢z、復合開關或機械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內和柜面由導線連接而組成的自動無功補償裝置。具有體積更小，功耗更低，維護方便，使用壽命長，可靠性高的特點，適應現代電網對無功補償的更高要求。

AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數、頻率、電容器路數及投切狀態、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內部晶閘管復合開關電路，自動尋找適宜投入（切除）點，實現過零投切，具有過壓保護、缺相保護、過諧保護、過溫保護等保護功能。

5.2型號說明

AZC系列智能電容器選型：

AZCL系列智能電容器選型：

5.3產品實物展示

AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊

安科瑞無功補償裝置智能電容方案

6結束語

此項目在2022年6月份進行全面實施，通過3個月實際測量統計，電網諧波數據得到較大改觀。公司供電質量得到很大的改善。保證了供電設備的可靠運行。經3個月的實際運行，估算年節約電費可達100余萬元，節能效果較好。

參考文獻

[1]成衛東,薛梅,程衛平，張洪衛.棉紡企業低壓配電室增設有源濾波設備節能實踐[J].棉紡織技術,2023,51(02):24.

[2]安科瑞企業微電網設計與應用手冊2022.05版.