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劉細鳳
摘 要:本文介紹了ANAPF有源濾波器模塊化設(shè)計的特點,并結(jié)合實際應(yīng)用介紹了抽屜式APF模塊在柜體內(nèi)的安裝指引,以及壁掛式APF模塊掛墻安裝的方式,體現(xiàn)了模塊化設(shè)計在安裝、售后維護、擴容等方面的勢,同時為用戶節(jié)約了成本。
關(guān)鍵詞:有源濾波器 抽屜式 壁掛式 模塊化特點 安裝勢
引 言:ANAPF有源濾波器是種常用的用于諧波治理的產(chǎn)品,目前市場上大部分都是柜體式的產(chǎn)品,柜體式設(shè)計方案存在生產(chǎn)效率低,安裝及售后服務(wù)不方便、無法擴容、成本高等缺陷,有時嚴重影響客戶交期,為此 模塊式設(shè)計方案可以解決上述問題。
1.ANAPF有源濾波器的工作原理
ANAPF有源電力濾波器(以下簡稱APF)并聯(lián)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中,能夠?qū)討B(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。其原理為:ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統(tǒng)諧波電流,經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量,產(chǎn)生諧波電流指令,通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流,并注入電力系統(tǒng)中,從而抵消非線性負載所產(chǎn)生的諧波電流。
(上圖為ANAPF有源電力濾波器原理圖)
2.APF模塊的介紹
APF模塊化設(shè)計根據(jù)安裝方式分為兩種:抽屜式模塊和壁掛式模塊
2.1抽屜式模塊:
外形尺寸485×610×275 (寬*深*高)
額定電流:30A 50A
額定電壓:AC380V
接線方式:三相三線或三相四線
進線方式:后進后出
額定頻率:50Hz
模塊殼體顏色:RAL9004
防護等級:IP20
質(zhì)量:50KG
2.2壁掛式模塊:
外形尺寸485×275×610 (寬*深*高)
額定電流:30A 50A
額定電壓:AC380V
接線方式:三相三線或三相四線
進線方式:上進上出
額定頻率:50Hz
模塊殼體顏色:RAL7035
防護等級:IP20
質(zhì)量:50KG
單個模塊zui大容量達50A,可單獨安裝使用,壁掛式模塊適用于負荷容量較小或場地緊湊的場合,可直接掛在墻上,也可根據(jù)實際容量、柜體尺寸要求,采用合適的模塊數(shù)量掛在柜體中,通過并機滿足客戶諧波容量需求。抽屜式也可采用多個50A模塊并聯(lián)安裝在柜體中形成大電流補償裝置,根據(jù)實際補償容量需求增減柜體內(nèi)模塊數(shù)量,較于壁掛式模塊安裝更方便、適用于大負荷容量的場合。
3.APF模塊化設(shè)計特點
3.1模塊化設(shè)計、積木擴展式并聯(lián)結(jié)構(gòu),安裝便利、方便擴容、可作為部件單獨使用。
模塊化有源濾波器為積木擴展式并聯(lián)結(jié)構(gòu),主電路中的每個電氣元件都小型化和標準化,整個拓撲封裝在個模塊內(nèi),APF模塊與柜體采用鈑金固定,用戶擴容時把APF裝進預(yù)留空間的APF柜體內(nèi),插上光纖即可
3.2維護便捷,支撐在線維護
任何個電氣元件損壞只會影響當前模塊運行,APF柜內(nèi)其他模塊正常運行,不會導致整套APF癱瘓。維護時只需把故障APF模塊從柜體中移出,更換上新的APF模塊即可。
3.3可靠性高、溫度均勻
逆變單元中的IGBT、LCL濾波器中的濾波電感和阻尼都微型化、功率小,發(fā)熱元件平均分配到每個濾波模塊中,熱量均勻,電氣元件不易發(fā)生因為溫度過高而失效,同時每個模塊中都配有散熱風機。
3.4控制器線路板與APF模塊及APF模塊之間采用光纖傳輸數(shù)據(jù)
控制器與功率單元之間采用光纖連接,整個數(shù)據(jù)傳輸都為光信號,不會受到電磁干擾。在信號衰弱方面,光纖傳輸衰減遠遠小于傳統(tǒng)排線傳輸
3.5實時跟隨、動態(tài)補償
采用基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測技術(shù),實時監(jiān)測諧波電流,通過瞬時電流跟蹤控制,實現(xiàn)諧波電流動態(tài)補償,自動跟蹤電網(wǎng)諧波變化,具有高度可控性和快速響應(yīng)性。
3.6補償方式靈活
機多能,不僅能治理諧波,而且能補償無功、提高功率因數(shù)。既可對單個諧波源獨立補償,也可對多個諧波源集中補償。
4.APF模塊化安裝的介紹
APF有源濾波器電流規(guī)格分別為:50A、100A、150A、200A、250A、300A. 按單個模塊zui大容量50A。例:100A為2個模塊組成,依次類推300A為6個模塊組成。
4.1標準APF柜體結(jié)構(gòu)示意(柜體可根據(jù)客戶要求定制)
柜體型材:C型材
柜體尺寸:寬*深*高800*1000*2200 防護等級:IP30
柜體顏色:RAL7035
標準眉頭(圖示:A):高60mm,紅底白字,前后眉頭,眉頭頂部與柜頂齊平
眉頭絲印內(nèi)容:
圖示B和F分別為母線區(qū)前后門,有封板式和柜門式兩種,圖示為柜門式,高度有180、200、220可供選擇,也可根據(jù)客戶要求定制。
C為柜底擋板區(qū),高度有100、120兩種尺寸,也可根據(jù)客戶要求定制。
D為母線區(qū),高度有200、250兩種尺寸,也可根據(jù)客戶要求定制。
E為地排區(qū),標準高度為150㎜,其他高度會影響柜體備貨和模塊安裝數(shù)量。
圖示柜體前后門為標準前后門,小門寬度200㎜,大門寬度600㎜。柜子前后門上需多開散熱孔,便于通風散熱。
4.2 抽屜式模塊在柜內(nèi)的安裝
目前常規(guī)的APF柜內(nèi)空間有限,抽屜式模塊zui多安裝6個,組合容量為300A的有源濾波器。但是,我們正在向更多模塊數(shù),更大容量化的方向進行研究與發(fā)展。
4.2.1抽屜式模塊外形及安裝孔尺寸
模塊實物正視
模塊實物背視
模塊安裝孔尺寸
4.2.2抽屜式模塊安裝說明
6個模塊,容量為300A的APF模塊安裝示意圖
● 柜內(nèi)模塊支撐支架由上往下左右兩邊支撐支架序號分別是1、2、3、4、5.支架置于柜內(nèi)側(cè)橫梁上,每個支架上有對應(yīng)序號數(shù)量的小孔,僅僅作為支架的區(qū)別用,不做安裝使用。柜內(nèi)4個模塊及以下模塊固定位置從支撐支架3開始安裝,即APF1模塊置于支架3上,APF2模塊置于支架4上,若4個模塊,以此類推,APF4模塊置于柜內(nèi)底支撐梁上。5個模塊時APF1模塊在支撐支架2上。如下圖()所示。
● 每個APF模塊根據(jù)上述安裝固定位置要求,放置于柜內(nèi)相應(yīng)位置,模塊前面板上的安裝孔剛好對應(yīng)柜內(nèi)安裝支架上的安裝孔,然后用M6的螺釘緊固,如下圖:
圖()
● 每個模塊配個微型斷路器(現(xiàn)以天水213品牌微型斷路器為例),起保護、分合作用,便于以后檢修。微斷的安裝位置與板載模塊位置相對應(yīng),置于柜左側(cè)小門里的35㎜的導軌上。
4.2.3抽屜式模塊接線說明
APF板載模塊原理圖
4.2.3.1次電纜接線
圖(二) 圖(三) 圖(四)
如圖(二)、(三)所示,模塊上A、B、C、N四相線分別接于微型斷路器下樁頭上,然后A、B、C、N四相線從微型斷路器上樁頭分別接在柜內(nèi)A、B、C、N四根匯流排上,客戶進線分別引至這四根匯流排上,見圖(四)。完成次電纜連接。
4.2.3.2光纖連接
如圖(五)兩圖所示:APF1模塊上R1不接、T1接于APF2模塊上R1,APF2模塊上T1接于APF3模塊上R1,依此類推,柜內(nèi)zui后個模塊上的T1不接。
圖(五)
4.2.3.3互感器信號線纜連接
圖(六)外接互感器原理圖
如圖(六)所示,CT1~CT3為外接互感器,APF1模塊上Ia*、Ib*、Ic*引至柜內(nèi)第1、2、3片試驗端子上,分別對應(yīng)接外接互感器A、B、C相S1,APF1模塊上Ia、Ib、Ic分別接APF2模塊上Ia*、Ib*、Ic*,APF2模塊上Ia、Ib、Ic分別接APF3模塊上Ia*、Ib*、Ic*,以此類推,柜內(nèi)zui下端個模塊上的Ia、Ib、Ic環(huán)繞起分別接至第4、5、6片試驗端子上,分別對應(yīng)外接互感器A、B、C相S2端,如圖(七)所示。
圖(七)端子
4.3 壁掛式模塊掛墻安裝的說明
4.3.1壁掛式模塊實物外形
壁掛式模塊實物正視
4.3.2壁掛式模塊安裝說明
圖(八)
圖(九) 圖(十)
我司提供安裝支架,如圖(八)(九)所示,安裝支架用M10的膨脹螺栓固定在墻上,模塊后側(cè)掛墻安裝孔對應(yīng)安裝在安裝支架上。便于接線及模塊散熱要求。
4.3.3壁掛式模塊接線說明
例100A的有源濾波器,可以用兩個容量50A模塊并排安裝。
4.3.3.1次電纜接線
圖(十)
用16㎜²線纜分別從兩模塊上端A、B、C、N引至4級塑殼斷路器樁頭上或3極加N排。
4.3.3.2光纖接線
如上圖(十)所示,APF1模塊上R1不接、T1接于APF2模塊上R1,APF2模塊T1不接。
4.3.3.3互感器信號線纜接線
如圖所示,CT1~CT3為外接互感器,APF1模塊上Ia*、Ib*、Ic*分別對應(yīng)接外接互感器A、B、C相S1,APF2模塊上Ia、Ib、Ic環(huán)繞起分別對應(yīng)外接互感器A、B、C相S2端。
4.3.4 例:APF100A壁掛式模塊的安裝示意圖
5.APF容量計算方法
諧波是由非線性設(shè)備產(chǎn)生的,而每種設(shè)備的實際工作狀態(tài)都不同。因此實際諧波電流需采用專門設(shè)備進行測量,考慮到設(shè)備的技術(shù)及經(jīng)濟性,設(shè)計諧波治理裝置的額定諧波補償電流應(yīng)略大于系統(tǒng)諧波電流。由于諧波電流本身的測量與計算比較復雜,況且在設(shè)計時往往很難采集到足夠的電氣設(shè)備使用中的諧波數(shù)據(jù),可以根據(jù)下列公式估算諧波電流進行選型。
5.1 根據(jù)負載額定電流和行業(yè)類型選型
5.2 根據(jù)變壓器容量和行業(yè)類型選型
諧波補償電流的大小可安排專業(yè)售前工程師協(xié)助測量或根據(jù)變壓器容量和行業(yè)類型自行估算后選擇。
常見諧波負載的諧波含量
負載類型 | 典型諧波含量(%) | 負載類型 | 典型諧波含量(%) |
變頻器 | 33~50 | 中頻感應(yīng)加熱電源 | 30~35 |
電梯 | 15~30 | 六脈沖整流器 | 28~38 |
LED燈 | 15~20 | 十二脈沖整流器 | 10~12 |
節(jié)能燈 | 15~30 | 電焊機 | 25~58 |
電子鎮(zhèn)流器 | 15~18 | 變頻空調(diào) | 6~34 |
開關(guān)電源 | 20~30 | UPS | 10~25 |
6.結(jié)束語:
模塊化設(shè)計有源濾波器結(jié)構(gòu)輕巧、安裝方便,為用戶節(jié)約了投資成本,縮短了生產(chǎn)工期;制造趨于標準化,減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)的規(guī)格變化,更適宜大批量、標準化生產(chǎn),產(chǎn)品品質(zhì)更有保障。多模塊并聯(lián)有源濾波器補償方式比較靈活,采用不同數(shù)量補償模塊并聯(lián)后,可以用于不同容量及要求的諧波抑制場合,因此在解決各種不同的工業(yè)及商業(yè)應(yīng)用場合方面具有可靠性和更高的靈活性。為低壓配電網(wǎng)的諧波治理工程提供了的補償裝置,具有良好的應(yīng)用價值和應(yīng)用前景。
【參考資料】
作者簡介:劉細鳳,女,本科。任職單位:現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司