數(shù)據(jù)中心有源諧波濾波器方案

數(shù)據(jù)中心有源諧波濾波器方案 內(nèi)部部分采用品牌、技術(shù)成熟、性能的元器件。獨(dú)立于電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗之外，不受電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗影響，不發(fā)生諧振與諧波電壓放大，安全性好。
一、概述

1.1 諧波的產(chǎn)生

電力系統(tǒng)中理想的電壓、電流波形都是頻率為50Hz的正弦波，但是非線(xiàn)性電力設(shè)備 （大功率可控硅、變頻器、UPS、開(kāi)關(guān)電源、中頻爐等）的廣泛應(yīng)用產(chǎn)生了大量畸變的諧波電流，諧波電流耦合在線(xiàn)路上產(chǎn)生諧波電壓。對(duì)非正弦的畸變電流作傅立葉級(jí)數(shù)分解，其中頻率與工頻相同的分量為基波，頻率是基波頻率整數(shù)倍的分量為諧波。諧波是電能質(zhì)量的指標(biāo)。

1.2 諧波的危害

●  諧波使公用電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生附加的損耗，降低了發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率。大量三次諧波流過(guò)中線(xiàn)會(huì)使線(xiàn)路過(guò)熱，甚至引起火災(zāi)。

●  諧波會(huì)影響電氣設(shè)備的正常工作，使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)和噪聲等；使變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱；使電容器、電纜等設(shè)備過(guò)熱、絕緣老化、壽命縮短，以致?lián)p壞。

●  引起電網(wǎng)諧振，使得諧波電流放大幾倍甚至數(shù)十倍，會(huì)對(duì)系統(tǒng)，特別是對(duì)電容器和與之串聯(lián)的電抗器形成很大的威脅，經(jīng)常使電容器和電抗器燒毀。

●  諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)，特別是微機(jī)綜合保護(hù)器與自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，造成不必要的供電中斷和生產(chǎn)損失。諧波還會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確，產(chǎn)生計(jì)量誤差，給用電管理部門(mén)或電力用戶(hù)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。

●  臨近的諧波源或較高次諧波會(huì)對(duì)通信及信息處理設(shè)備產(chǎn)生干擾，輕則產(chǎn)生噪聲、降低通信質(zhì)量、計(jì)算機(jī)無(wú)法正常工作，重則導(dǎo)致信息丟失，使工控系統(tǒng)崩潰。

1.3 有源電力濾波器產(chǎn)品效益

●  使諧波指標(biāo)滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)，避免供電部門(mén)罰款或中斷供電；

●  降低變壓器損耗；

●  減少諧波污染，降低諧波對(duì)自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量裝置、繼電保護(hù)裝置的干擾，保證供配電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行；

●  避免諧波過(guò)電壓和諧波過(guò)電流對(duì)電氣設(shè)備的危害，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；

●  節(jié)能降耗，提高功率因數(shù)，節(jié)約電費(fèi)，避免罰款。

安科瑞為您提供諧波治理用有源電力濾波裝置方案

二、介紹  數(shù)據(jù)中心有源諧波濾波器方案

1、產(chǎn)品介紹

1.1 有源諧波濾波器工作原理

ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線(xiàn)性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

圖2-1  ANAPF有源電力濾波器原理圖

1.2 柜式有源濾波器產(chǎn)品特點(diǎn)

●  DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有快的響應(yīng)時(shí)間，的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ雀摺⑦\(yùn)行更穩(wěn)定；

●  一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無(wú)功，可對(duì)2～31次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

●  具有完善的橋臂過(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)、裝置過(guò)溫保護(hù)功能；

●  模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

●  采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；

●  多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；

●  擁有自主技術(shù)。

APF有源電力濾波器是一種用于動(dòng)態(tài)諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Σ煌笮『皖l率的諧波進(jìn)行快速跟蹤補(bǔ)償，之所以稱(chēng)為有源，是相對(duì)于無(wú)源LC濾波器，只能被動(dòng)吸收固定頻率與大小的諧波而言，APF有源電力濾波器可以通過(guò)采樣負(fù)載電流并進(jìn)行各次諧波和無(wú)功的分離，控制并主動(dòng)輸出電流的大小、頻率和相位，并且快速響應(yīng)，抵消負(fù)載中相應(yīng)電流，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功和不平衡。
2、有源諧波濾波器產(chǎn)品

3、柜式有源濾波器產(chǎn)品命名

4、產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念及安裝說(shuō)明

有源諧波濾波器ANAPF通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線(xiàn)性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

有源電力濾波器，統(tǒng)稱(chēng)有源濾波器，英文名Active Power Filter，簡(jiǎn)稱(chēng)APF。是一種并聯(lián)諧波補(bǔ)償裝置。利用外部電流互感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載電流，內(nèi)部DSP計(jì)算負(fù)載電流的諧波含量，并將控制信號(hào)發(fā)送給逆變器。控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)注入電網(wǎng)的諧波電流，等于負(fù)載的諧波電流和反方向的諧波電流，實(shí)現(xiàn)了有源濾波功能。有源濾波器區(qū)別于傳統(tǒng)LC濾波器的固定補(bǔ)償方式，它實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償，能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，是目前應(yīng)用于電能質(zhì)量治理的新型電力電子裝置。
有源電力濾波器的作用
1、通過(guò)諧波，凈化電網(wǎng)，節(jié)約綜合用電相關(guān)費(fèi)用8％-20％，使用該設(shè)備能快速、收回投資成本（一般不超過(guò)兩年）。
2、節(jié)約電力變壓器、電纜擴(kuò)容費(fèi)用，提高電力變壓器使用壽命。
3、濾除諧波，保障供電安全，避免用電事故（如電氣火災(zāi)，或者因用電故障停產(chǎn)）。
4、濾除諧波，延長(zhǎng)電子設(shè)備及元器件壽命，如無(wú)功補(bǔ)償電容器。
5、提高功率因數(shù)，功率因數(shù)可達(dá)到0.95-1（滿(mǎn)足電力對(duì)企業(yè)用電的要求，避免高額處罰，甚至停止供電）。
4.1整柜安裝

4.2模塊式安裝

ANAPF板載式有源濾波裝置相較于公司前期的立柜式產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，體積更小、重量更輕、方便安裝、更美觀，這對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)安排和內(nèi)部集成度有了更高的要求。我司生產(chǎn)的ANAPF有源濾波裝置分為兩種安裝方式：抽屜式、壁掛式

4.2.1抽屜式模塊

抽屜式板載模塊外觀如圖所示：

其主要參數(shù)如下：

外形尺寸485×610×275 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當(dāng)提高）

額定電壓:AC380V

接線(xiàn)方式:三相三線(xiàn)或三相四線(xiàn)

進(jìn)線(xiàn)方式：后進(jìn)后出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL9004

防護(hù)等級(jí)：IP20

質(zhì)量：50KG

4.2.2壁掛式模塊

壁掛式板載模塊外觀如圖所示：

其主要參數(shù)如下：

外形尺寸485×275×610 （寬*深*高）

額定電流：50A（可按照需求適當(dāng)提高）

額定電壓:AC380V

接線(xiàn)方式:三相三線(xiàn)或三相四線(xiàn)

進(jìn)線(xiàn)方式：上進(jìn)上出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL7035

防護(hù)等級(jí)：IP20

質(zhì)量：50KG

接線(xiàn)示意圖如下：

該方式相對(duì)于傳統(tǒng)整柜式有以下幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：

（1）每個(gè)模塊容量為50A（可在適當(dāng)范圍內(nèi)浮動(dòng)），相同的柜體格局下有更多容量選擇，并可根據(jù)客戶(hù)實(shí)際需求增加模塊數(shù)量至6個(gè)以上（需加寬柜體尺寸，效果可參照?qǐng)D5）；

（2）可根據(jù)負(fù)載使用變化隨時(shí)增、減APF設(shè)備的容量（加、減模塊數(shù)量即可，并對(duì)人機(jī)界面作相應(yīng)參數(shù)設(shè)置）；

（3）每個(gè)模塊單獨(dú)安裝散熱單元，并可在柜體上加裝散熱風(fēng)扇，散熱效果良好，故障率低；

（4）多個(gè)模塊之間雖有通訊連接，但各臺(tái)的故障并不會(huì)相互影響其它模塊繼續(xù)工作（補(bǔ)償容量會(huì)相應(yīng)減小）；

（5）后期維護(hù)方便，可實(shí)現(xiàn)故障模塊單獨(dú)維修、更換；維護(hù)期間ANAPF有源濾波裝置可持續(xù)工作。

（6）結(jié)構(gòu)精巧，設(shè)計(jì)靈活，可作為零部件（模塊）單獨(dú)購(gòu)買(mǎi)，嵌入第三方柜體；柜型外觀、尺寸的改變基本不影響內(nèi)部安裝和整體使用效果。

（7）生產(chǎn)周期短，即使是非常規(guī)要求產(chǎn)品亦能保證及時(shí)投入使用，確保客戶(hù)經(jīng)濟(jì)利益。
APF有源電力濾波器主要采用FFT算法，DFT算法以及三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率理論算法；APF有源電力濾波器有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多；并聯(lián)APF有源電力濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)APF有源電力濾波器主要是治理電壓諧波等引起的問(wèn)題。
APF有源電力濾波器同無(wú)源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時(shí)濾除多次及高次諧波，不會(huì)引起諧振，但是價(jià)位相對(duì)高！實(shí)際應(yīng)用安全系數(shù)很低，普遍做法是以變壓器升壓，來(lái)保證可靠性，國(guó)家相關(guān)部門(mén)也要求以變壓器升壓的形式和APF有源電力濾波器結(jié)合，治理高壓諧波！
APF有源電力濾波器主要應(yīng)用場(chǎng)合：
1.變頻設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合　隨著技術(shù)的進(jìn)步，變頻設(shè)備大量應(yīng)用于各類(lèi)場(chǎng)合，變頻設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，因此，這類(lèi)場(chǎng)合是APF有源電力濾波器主要的目標(biāo)市場(chǎng)之一。
2.不穩(wěn)定負(fù)荷的應(yīng)用場(chǎng)合　不穩(wěn)定負(fù)荷不是APF有源電力濾波器的主要市場(chǎng)，但它是電力系統(tǒng)一個(gè)重要的方面，因?yàn)椴环€(wěn)定的負(fù)荷雖然所占比例不大，但是它們對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其它負(fù)荷所造成的影響，因此對(duì)于該類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合也應(yīng)作為APF有源電力濾波器的主要市場(chǎng)方向之一。
3.鋼鐵廠(chǎng)　鋼鐵廠(chǎng)的電弧爐、軋鋼機(jī)等是主要的諧波發(fā)生設(shè)備，且主要是沖擊性負(fù)荷，對(duì)鋼鐵廠(chǎng)附近的其它負(fù)荷有很大影響。同時(shí)，諧波問(wèn)題對(duì)鋼鐵廠(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠绊懞艽螅詰?yīng)以無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理同時(shí)處理作為目標(biāo)。
4.有色冶金　有色冶金的負(fù)荷除電弧爐性質(zhì)的負(fù)荷外，還由于采用直流濕法冶金而產(chǎn)生大量的直流成分。
5.港口機(jī)械　港機(jī)是大型的提升設(shè)備，一般都采用很大的變頻器，因此是港口機(jī)械主要的諧波發(fā)生源，因此對(duì)于該類(lèi)應(yīng)用場(chǎng)合也應(yīng)作為APF有源電力濾波器的市場(chǎng)方向之一。
6.電氣化鐵路　電氣化鐵路一般使用直流電機(jī)拖動(dòng)，因此是一個(gè)市政方面的主要諧波源。根據(jù)現(xiàn)有上海、北京等地電氣化鐵路的運(yùn)行情況，大多數(shù)系統(tǒng)都安裝了濾波器。預(yù)計(jì)本產(chǎn)品可以達(dá)到電氣鐵路濾波器國(guó)產(chǎn)化的作用。
7.高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)　高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)本身不產(chǎn)生諧波，但是對(duì)于電能質(zhì)量有很高的要求，因此需要在高精度自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)的供電側(cè)安裝APF有源電力濾波器，以降低諧波對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)的影響。
8.辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調(diào)集中場(chǎng)所辦公大樓、大型商業(yè)區(qū)等節(jié)能燈和空調(diào)集中場(chǎng)所的諧波情況也非常嚴(yán)重，治理方法宜采用集中治理方法，以節(jié)省成本。
安科瑞高度重視產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)創(chuàng)新，截止2019年底，公司擁有5項(xiàng)商標(biāo)、20項(xiàng)發(fā)明、81項(xiàng)實(shí)用新型、103項(xiàng)外觀、179項(xiàng)計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)，并參與多個(gè)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定。安科瑞在國(guó)內(nèi)主要城市配置銷(xiāo)售、團(tuán)隊(duì)，快速響應(yīng)客戶(hù)需求，為用戶(hù)提供優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。經(jīng)過(guò)多年的積累和發(fā)展，公司在產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)方面贏得了海內(nèi)外客戶(hù)的廣泛的贊譽(yù)。