Elspec谐波治理建议

1、以色列ELSPEC动态谐波治理的应用和建议Elspec是在国际上领先进行动态无功补偿和滤波的公司，在全球有4个工厂（以色列、葡萄牙、美国），总部位于以色列CaesareaIndustrialPark,主要市场在欧洲、亚洲I、美洲，具有遍及全球的业绩、全球性的销售网络，曰spec公司在全世界70多个国家有销售，北美的通用电气、施耐彳i用曰spec的产品OEM去销售，西门子每年从曰spec采购1000万美金的设备，可以看出该产品在国际上的地位。一。可控硅TSC投切的无浪涌方式补偿方式L2L21_3L1L2L3L2L32-and3-PhaseSwitchingStructureTSC低压动态无功补偿

2、是采用晶闸管作为开关，投切电力电容器组、实现无功补偿的装置。该装置能有效改善用电负荷的功率因数，具有显著的节能效果；同时在TSC系统中采用特定的电感器,可有效防止谐波放大、有效吸收大部分谐波电流，达到谐波治理的目的。如果使用接触器投切的补偿会引起很大的浪涌电流和电压，这些火花将会引起电气伤害、导致供电故障，参见下图。接触器投切的机电方式：(1)由于技术的限制，机电开关投切的开关反应时间很慢。接通一组需要10-30秒的时间，完成全部补偿需要几分钟的时间。(2)接触器投切的补偿引起很大的浪涌电流和电压，这些火花将会引起电气伤害、导致供电故障，也是变压器补偿系统接触器烧坏的主要原因。(3)接触器投切

3、的电容器组，因为有很大的浪涌冲击电流，而导致电容器、接触器的寿命很短，寿命是有限的，需要经常地更换。(4)不平衡的周期：传统系统里的组数是依靠实际的负载，通常情况下第一组最经常的使用，和其他步数比较使用周期最长。(5)当一段时间以后评估机电开关设备，实际的费用和间接的损失将比初始的投资来得大。Elspec提供的电子投切的无浪涌方式：(1)电子开关在电流过零时开断投/切，此时电压梯度为零，充放电电流很小，无浪涌电流出现，因此延长了补偿电容的使用寿命(电容器最怕大电流冲击)，不会产生电压过高的闪变现象。(2)电容器的容量很多年后都是固定的，这样可以避免更换电容器。同时，调谐频率很长时间保持不变，这

4、样可以让系统特性尽量保持高水平。(3)可以保持很长的寿命和减少维护费用，达到增强下列的寿命：开关模块、电容器、敏感设备。(4)电容器使用时间(扫描周期)：独特的扫描周期可以保护ELSPEC的电容器，减少它们的平均电流和温升，使得每一组都能平均使用，提高使用寿命。(5)晶闸管投切的初始投资可能比传统的机电控制的系统高一点，但是当考虑到运行和维护传统系统所需要的费用(更换接触器、电容器和损坏的器件)，整体投资比机电开关投切的系统低。电子开关由于开关的伏野没百浪涌电流（见图）防止磨演无限的开关操作次数EuuklmrEuuklmrEkocinniMtwilentEkocinniMtwilentCurr

5、cnlCurrcnlEXTmVEXTmVJtkVACioeJtkVACioe：!Qseovf.?!*.*.)VTRIGrB-20y.)VTRIGrB-20y.二.关于无功补偿和谐波治理当用电容器补偿无功能量的时候，电容器和电网之间有并联谐振。如果谐振频率正好和某次谐波的频率相同，电流会在电网和电容器之间循环， 引起线路上的高电压。 电流水平将会超过电容器额定电流的2-3倍， 会引起变压器毁坏。工业场合由谐波引起的电流增大、烧坏电容柜的现象，主要原因并不是谐波本身，而是因为选用无功补偿电容柜不当产生并联谐振、造成了谐波电流放大，如果不投无功补偿的话电流反而会下降。TSC系统中采用特定的电感器，可

6、有效防止谐波放大、有效吸收大部分谐波电流，达到谐波治理的目的。特制的电抗器，与电容器相并联，防止谐振、并将电容/电网的谐振点移到低于第一个谐振频率。失谐系统一一在失谐系统里，电抗器与电容器串联安装在一起，转移电容器/电网的谐振频率，到低于主要的谐波次数(通常是5次)。下面中间的图显示电容器/电网的放大因子，把系统的谐振频率从接近5次谐波转移到接近3次谐波。系统选型举例一：AR550/11-2-400.50-P7-10,容量为550KVAR、400V/50Hz，分11步投切、每步50KVAR,串7%电抗器防止5次谐波谐振，电子开关投切。系统选型举例二：AR550/11-2-400.50-P14-

7、10,容量为550KVAR、400V/50Hz,分11步投切、每步50KVAR,串14%电抗器防止3次谐波谐振，电子开关投切。滤波系统一一在防止谐振的同时，如果还需要滤除谐波，可以使用滤波系统。电容器/电抗器分支是用来吸收特定次数的谐波，减少系统总的谐波畸变分量(THD)。下图显示用滤波器的例子：电压畸变降低了70%(从8.8%跌到2.5%),主要次数谐波(5次谐波和11次谐波)降低了75%。系统选型举例三：AR550/11-2-400.50-P4.5-10,容量为550KVAR、400V/50Hz,分11步投切、每步50KVAR,主要滤除5th谐波，对7th、11th谐波也是低阻，电子开关投

8、切。系统选型举例四：AR550/11-2-400.50-PX-10,容量为550KVAR、400V/50Hz，分11步投切、每步50KVAR,X为用户要求滤除的谐波、可以是几个主要谐波的组合，电子开关投切。Elspec在中国市场销售的产品全部串联电抗器以防止谐振，推荐使用串7%、14%电抗的抗谐振系统，可有效防止谐波放大、有效吸收部分谐波电流，而且价格比滤波系统便宜，这是一个在技术上、经济上可行有效的方法，是绝大多数工业用户的最佳选择。同时日spec还可以提供5th滤波系统、5th+7th的滤波系统，应用于客户有滤波需求的场合，减少系统总的谐波畸变分量(THD)。国外专业的滤波与补偿公司根据系

9、统的情况，针对主要的谐波进行：我们看到过的1440kvar的系统会分成12步，每一步都是5th+7th,容量也分得很细。这样动态投切的时候每一步对谐波的阻抗都相同，也避免了各滤波支路之间的谐振，但价格很贵。在有些情况下也会根据仿真结果，每一步都是5th,对于5th、7th谐波都是低阻回路，价格可以降低、也能最好地解决问题。国内一般会推荐6步投切方式，每步分别为：5th、5th、7th、11th、11th、11th,按照先进后出的投切原则，依次从低到高投入、从高到低切除。这样做的问题是每一步投入滤波支路的次数不同、对谐波的阻抗都不一样，动态情况下会在各次滤波支路之间造成新的谐振。TSF两个不同次

10、数的滤波回路，在动态投切的时候，一个在特征谐波频率下呈感性、另一个呈容性，也会产生并联谐振、使谐波放大，要尽量避免。目前国内动态滤波产品与国外同类产品相比，从性能上、元器件的质量、产品结构上还有一定的差距，主要表现在：一.动态响应时间上较慢，动态响应时间重复性不好；二.滤波补偿功率不能一步到位，冲击电流过大；三.系统滤波特性容易漂移，维护成本高。Elspec以成套柜的方式提供给用户是因为：动态电容柜是由控制器、电子开关模块、电子开关附加回路、滤波电抗器、补偿电容组成的，动态性能是经过整体设计、制作的；如果单提供控制器给用户，采用不同公司的元器件进行组装，很难保证良好的动态响应时间、准确的投切功

11、率，系统的性能可能会受到影响。在组装工艺偏差的情况下，会影响滤波补偿的可靠性、稳定性，维护成本高、造成设备整体投资费用高。相比较于无源滤波，有源滤波器的价格十分昂贵，目前还难以普遍推广，有源滤波器自身会消耗3%的系统能量，作为高频开关设备，其长期运行的维护成本也比较高。有源滤波器在工作频率附近会产生次数很高的谐波，其产生的高频补偿电流也会注入到已装的电容补偿柜、或者系统的其他敏感设备中，谐波短路可能造成某些设备工作不正常、或使用寿命的减少，在工业现场要增加其他的措施。有源滤波器和无源滤波器的混合使用，负荷的等效谐波阻抗将减小、要考虑电网阻抗特性，否则可能会产生谐波短路，在工程实践中需要特殊设计

12、，并不是简单地1+1进行并联，这在研究有源滤波器较早的国家已得到验证。使用日spec公司的电子投切产品，可以达到以下的功效：(1)功率因数达标，避免功率因数他低引起的罚款；(2)大幅度降低损耗，降低生产成本；(3)增加供电变压器使用能量，增加负载能力；(4)稳定网压，保证设备的可靠运行，保证产品质量；(5)滤除谐波、降低能耗，投资回报率在2-4年；(6)长时间的使用寿命，日spec产品一般统计超过10年。选用抗谐振系统一一上面的图是说明用串7%电抗的系统，将系统谐振频率从5次转移到了3次。可有效防止谐波放大、有效吸收部分谐波电流，而且价格比滤波系统便宜，这是一个在技术上、经济上可行有效的方法，

13、是绝大多数工业用户的最佳选择。选用滤波系统一一电容器/电抗器分支用来吸收特定次数的谐波，减少系统总的谐波畸变分量（THD）。下面的图说明了：电压畸变率降低了70%（从8.8%跌到2.5%）,主要次数谐波（5次和11次谐波）降低了75%。Elspec电压谐波滤波的例子下面的图是说明单用5t滤波系统：对5th谐波回路阻抗很低，吸收5th谐波，同时对于其他次数的谐波也可以起到低阻、也可以起到吸收作用（从阻抗的平滑度可看出，对7th谐波、11th谐波也是低阻抗）。日spec于98年进入中国，在20多个省市有非常出色的业绩，在制造业、冶金、化工、电力、汽车、造船、建筑、通信、医院等各个领域广泛应用，形成

14、了良好的口碑，节能效果、运行性能等得到普遍认可，以下是日spec在国内的部分用户（排名不分先后）：上海通用汽车有限公司、东风汽车有限公司、沈阳金通汽车有限公司、一汽海南马自达有限公司、上海大众汽车有限公司、陕西重型汽车有限公司、广州本田汽车有限公司、沈阳金杯汽车有限公司、安徽奇瑞汽车有限公司、武汉艾帕克汽车配件公司、广州爱机汽车配件公司、外高桥造船基地、长兴岛造船基地、沪东中华造船公司、中船三井柴油机公司、四川攀枝花钢铁公司、河南安阳钢铁有限公司、上海宝山钢铁股份公司、河北唐山钢铁有限公司、辽宁本溪钢铁有限公司、河北华龙钢管有限公司、河北巨龙钢管有限公司、镇江市大港铜排厂、河南龙泉铝业公司、中

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