有源濾波器在水利行業(yè)中的利用
瀏覽：711 發(fā)布日期：2020-06-11 文章來(lái)源：安徽中電電氣有限公司
項目概況：
近年來(lái)多晶硅行業(yè)發(fā)展越來(lái)越迅速，但隨之而來(lái)的就是大量整流裝置、變頻器、可控硅調溫等非線(xiàn)性負載的使用，使得多晶硅供電系統和上級電網(wǎng)的電能質(zhì)量受到嚴重污染，整個(gè)系統的安全運行存在較大的隱患，消除諧波、減少諧波危害、改善電能質(zhì)量，是符合我國相關(guān)電能質(zhì)量的規定，同時(shí)亦給企業(yè)安全生產(chǎn)、提高效益方面帶來(lái)顯著(zhù)效果。
案例分析：
江西某水利局供電系統存在大量的諧波源負載：整流還原爐（12脈）、制氫設備（12脈）、可控硅調溫設備（6脈）、UPS設備（6脈）等，這就使得在該供電體統中存在大量的諧波電流，諧波電流主要以5、7、11、13次為主；大量諧波的存在嚴重干擾了其他負載的安全運行、產(chǎn)生計量誤差、影響設備使用壽命。
治理措施：
1 方案的確定
在該系統中有源系統功率因數比較高，而諧波頻譜多樣化，采用傳統的無(wú)源濾波很難達到實(shí)際的濾除效果：無(wú)源濾波器濾除效果依賴(lài)于系統阻抗和濾波設備容量。而高功率數就決定了其容量受到限制，因此需采用有源濾波器進(jìn)行諧波治理。
2 設備工作原理及方案實(shí)施
（1）原理：檢測電網(wǎng)中負載電流，快速分離出諧波電流分量，并根據諧波電流的大小產(chǎn)生控制指令，產(chǎn)生大小相等、方向相反的補償電流注入到電網(wǎng)中，實(shí)現諧波電流濾除。
圖1是有源濾波裝置治理諧波污染的原理示意圖，其治理目標是要在電源側得到只含有50Hz正弦波的電流。其中IL為非線(xiàn)性負載電流， Ic為有源濾波器發(fā)出的補償電流，Is為電源側總電流。有源濾波器投入前Is等于IL，圖2為有源濾波器投入后TEK示波器記錄的三個(gè)電流的波形，最上面的是諧波含量豐富的非線(xiàn)性負載電流IL，中間是有源濾波裝置發(fā)出的補償電流Ic，最下面的是補償后的諧波含量很小的總電流Is。
（2）、技術(shù)難點(diǎn)：
a）、海拔2500M、電壓等級為10kV：要求有源設備突破常規設計，高壓設備常規1000M，常規電壓等級為400V、690V。
b）、檢測信號多：根據現有的電氣系統進(jìn)行信號檢測，檢測電流信號多且各種電流互感器變比不同，需要有源設備具有完善的全面信號檢測系統，以保證完整信號的正確采取。
c）、電流互感器二次側額定電流為1A：要求信號處理系統的精確性和及時(shí)性，系統處理分析后能準確實(shí)時(shí)反應系統電流狀況，最大限度降低失真度。
d）、響應速度快速性：檢測信號的方法多樣性、距離遠，遠比低壓有源就近治理要求更高，這就要求響應速度更快。
e）、兩段母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)工作方式不確定性：兩段母線(xiàn)有可能獨立工作、有可能并聯(lián)工作、有可能一段進(jìn)線(xiàn)帶兩段負荷。
f）、控制策略特殊性：PI控制和重復控制的復合控制策略，無(wú)靜差策略分析、雙閉環(huán)控制。
(3) 治理安裝圖（2）、技術(shù)難點(diǎn)：
a）、海拔2500M、電壓等級為10kV：要求有源設備突破常規設計，高壓設備常規1000M，常規電壓等級為400V、690V。
b）、檢測信號多：根據現有的電氣系統進(jìn)行信號檢測，檢測電流信號多且各種電流互感器變比不同，需要有源設備具有完善的全面信號檢測系統，以保證完整信號的正確采取。
c）、電流互感器二次側額定電流為1A：要求信號處理系統的精確性和及時(shí)性，系統處理分析后能準確實(shí)時(shí)反應系統電流狀況，最大限度降低失真度。
d）、響應速度快速性：檢測信號的方法多樣性、距離遠，遠比低壓有源就近治理要求更高，這就要求響應速度更快。
e）、兩段母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)工作方式不確定性：兩段母線(xiàn)有可能獨立工作、有可能并聯(lián)工作、有可能一段進(jìn)線(xiàn)帶兩段負荷。
f）、控制策略特殊性：PI控制和重復控制的復合控制策略，無(wú)靜差策略分析、雙閉環(huán)控制。
針對多晶硅等高壓諧波治理工況，安徽中電電氣公司的有源濾波器APF突破傳統無(wú)源濾波技術(shù)的局限，充分發(fā)揮了其濾波范圍廣、容量不受系統自然功率因數限制等特點(diǎn)，有效地解決了供電系統中存在的諧波污染問(wèn)題，同時(shí)也達到了不向供電上級系統注入諧波電流的規范要求，實(shí)踐證明是非常有效的。
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