APF_轨道交通_090324

1、www.sy-有源电力滤波装置有源电力滤波装置APF在轨道交通的应用在轨道交通的应用钟丽丽 思源清能电气电子有限公司清华大学柔性输配电研究所目录目录谐波的危害与治理2APF在地铁应用4公司介绍3 1QNAPF的原理、特点与优势3 3QNSVG 原理及技术特点5售后服务7QNSVG 的应用6www.sy-第一部分第一部分公司简介公司简介思源电气股份有限公司思源电气股份有限公司公司介绍公司介绍公司与清华大学柔性输配电系统研究所全面紧密合作公司与清华大学柔性输配电系统研究所全面紧密合作（清华提供基础技术研究及技术指导），（清华提供基础技术研究及技术指导），柔性输配电研柔性输配电研究所所长、博士生导师

2、刘文华教授担任北京思源清能公究所所长、博士生导师刘文华教授担任北京思源清能公司、暨研发中心总经理，清华大学韩英铎院士担任技术司、暨研发中心总经理，清华大学韩英铎院士担任技术顾问顾问。目前，该公司研发团队近四十人，其中博士。目前，该公司研发团队近四十人，其中博士8人，人，硕士硕士22人，是国内大功率电力电子应用、无功补偿与谐人，是国内大功率电力电子应用、无功补偿与谐波治理领域实力最为强大的研发团队。波治理领域实力最为强大的研发团队。电力系统无功补偿与谐波治理装置电力系统无功补偿与谐波治理装置 SVG，APF，并联电抗器、电力电容器、串联电抗器，并联电抗器、电力电容器、串联电抗器 无功补偿与谐波治

3、理领域各电压等级、从基础的固定无功补偿与谐波治理领域各电压等级、从基础的固定补偿到最先进的动态补偿各类产品补偿到最先进的动态补偿各类产品www.sy-第二部分第二部分谐波的危害与治理谐波的危害与治理电力系统谐波电力系统谐波电流（或电压）波形为非正弦，含有基波以外的成分 如图所示电流中含有3、5、7等次谐波谐波及其危害谐波及其危害谐波是困扰供电部门与用户如冶金、电铁、化工谐波是困扰供电部门与用户如冶金、电铁、化工等各行各业的远未解决的老问题。等各行各业的远未解决的老问题。谐波引起的严重问题：谐波引起的严重问题： 1、影响配电线路运行稳定性、恶化电网电能质量影响配电线路运行稳定性、恶化电网电能质量

4、2、严重影响用电设备安全（电容器、电动机、变压器、严重影响用电设备安全（电容器、电动机、变压器、电缆、断路器等等）电缆、断路器等等） 3、降低用电设备的使用寿命、降低用电设备的使用寿命 4的的3次谐波，异步电机寿命缩短次谐波，异步电机寿命缩短15 4的的5次谐波，异步电机寿命缩短次谐波，异步电机寿命缩短8牵引供电系统牵引供电系统系统谐波系统谐波负荷谐波负荷谐波牵引供电系统牵引供电系统轨道交通供电系统一般由高压电源系统、牵引供电系统、动力照明供电系统等3部分组成。高压电源系统是通过主变电所将城市电网提供的110KV电源降为轨道交通牵引和动力照明供电系统所需要的1035KV。牵引供电系统是通过牵引

5、变电所将1035KV电源降压、整流得到轨道交通车辆所需直流电源1500V。动力照明供电系统是通过降压变电所降压得到车站和区间各类照明、自动扶梯、风机、空调、通信、自动化等设备所需要的电源（0.4KV）。牵引供电系统牵引供电系统谐波谐波在牵引供电系统中，各牵引变电所一般采用12脉波整流机组和24脉波整流机组。12脉波整流机组理论上会产生11、13、23、25次谐波；24脉波整流机组理论上只产生23、25次谐波。实际上，由于各种非理想因素（如电网电压不对称和触发延迟不对称等）的存在，不可避免的产生非特征次数的谐波。按照整流器厂和电力工业部电气设备质量检测测试中心测试报告中提供的数据，对24脉波整流

6、机组而言，23次谐波最大，其次顺序为25、5、7、11、13次。动力照明供电系统动力照明供电系统动力照明供电系统中的各类照明、自动扶梯、风机、空调、通信、自动化等设备中，存在大量的谐波污染源。 照明系统，荧光灯（电子镇流器）主要产生3次谐波；EPS电源屏，变电所交直屏，因为设备存在整流和逆变，主要产生5、7次谐波。 弱电系统（通信，信号，安全门，监控防灾报警，自动售票），采用开关电源及整流，主要产生3、5、7次谐波。 通风空调等系统（排风机、冷水机组、电梯、扶梯），采用变频器控制，主要产生5、7次谐波。总结：轨道交通在牵引供电系统，因整流存在主要会有23、25、5、7、11、13次谐波，在动力

7、照明供电系统中，因荧光灯(整流器)，以及其他整流、变频设备的存在，主要会有3、5、7次谐波。动力照明供电系统动力照明供电系统谐波谐波Current Ph3 (%) Thd = 7.74%04812162024283236404448525660thd01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Voltage Ph3 (%) Thd = 2.97%04812162024283236404448525660thd00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0Current Ph2 (%) Thd = 7.59%04812162024283236404448525

8、660thd01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Voltage Ph2 (%) Thd = 2.84%04812162024283236404448525660thd00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0Current Ph1 (%) Thd = 8.53%04812162024283236404448525660thd01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Voltage Ph1 (%) Thd = 2.67%04812162024283236404448525660thd00.51.01.52.02.53.03.5

9、4.04.55.0测试时间：2008年3月26日轨道交通供电系统谐波的危害轨道交通供电系统谐波的危害1、变压器损耗增加，利用率下降；、变压器损耗增加，利用率下降；2、电容器集中补偿装置：谐波使电容器过流发热，甚至绝缘击穿。、电容器集中补偿装置：谐波使电容器过流发热，甚至绝缘击穿。 3、电线电缆：谐波引起的集肤效应使电缆阻抗增加，温度升高，、电线电缆：谐波引起的集肤效应使电缆阻抗增加，温度升高， 损耗增大。损耗增大。 谐波存在使得中性线发热，严重时会引发火灾。谐波存在使得中性线发热，严重时会引发火灾。4、其他设备：谐波引发继电器误动甚至拒动，干扰通信及信号系、其他设备：谐波引发继电器误动甚至拒动

10、，干扰通信及信号系 统，严重影响轨道交通运营安全。统，严重影响轨道交通运营安全。上海城市轨道交通无功补偿及谐波治理设计指导意见上海城市轨道交通无功补偿及谐波治理设计指导意见谐波的抑制方法谐波的抑制方法LC无源滤波器无源滤波器有源滤波器有源滤波器无源滤波或电容补偿的不足无源滤波或电容补偿的不足1.一种参数只能补偿基波或针对特定次数谐波补偿，无法跟踪谐波或无功的变化进行动态补偿；2.补偿谐波时，可能产生多余的无功；3.系统阻抗小时补偿效果难以令人满意；4.改变系统阻抗特性，可能导致谐振；5.参数稳定性差，特别是电容参数易变，导致失谐节能降耗与谐波治理节能降耗与谐波治理无功补偿加剧谐波影响无功补偿加

11、剧谐波影响电网中并联电容补偿应用日益广泛，以降低线损提高供电电压质量；并联电容广泛应用又使谐波放大现象更加普遍，加剧了谐波的影响及恶化了电能质量、又增加了电能损耗.谐波治理谐波治理APF的应用日益广泛对节能降耗及电能质量要求对节能降耗及电能质量要求越来越高越来越高节能降耗日益重要：电力电子设备越来越多，谐波日益增加；同时以计算机为代表的大量敏感设备普及应用，人们对公共电网的供电质量要求越来越高有源有源补偿补偿技术技术能够有效的解决电网中存在的矛盾！能够有效的解决电网中存在的矛盾！www.sy-第三部分第三部分 APF原理与构成原理与构成有源滤波器有源滤波器APF的的滤波原理与构成滤波原理与构成

12、APF电气原理图电气原理图二种类型二种类型APF三相三线制APF，适用于整流器、变频器、大型UPS、中频炉、电弧炉等工业非线性负载。可同时滤除250次的全部或选定次数的谐波，响应时间小于1ms，是工业谐波负载的有效治理设备三相四线制APF，适用于低压动力照明、商用办公大楼照明、电脑、UPS、电梯、变频等在中线中产生三次谐波电流的负载。可同时滤除250次的全部或选定次数的谐波，响应时间小于1ms，是商业谐波负载的有效治理设备。轨道交通一般选择三相四线制的有源滤波轨道交通一般选择三相四线制的有源滤波APF！德国德国BlueWave APF：谐波源：谐波源国内外所处水平国内外所处水平德国德国Blue

13、Wave APF：滤波效果：滤波效果THD=10.2%负荷电流THD:24.6%系统电流THD:4.4%不控整流负荷测试不控整流负荷测试可控整流负荷测试可控整流负荷测试负荷电流THD:42.2%系统电流THD:10.1%国内外所处的水平国内外所处的水平硬件： QNAPF采用优质进口元器件谐波检测算法、自动电流限幅算法等处于国际先进水平；软件： QNAPF 的核心控制程序为自主研发，并已申请专利；整套装置已通过“电力工业电力设备及仪表质量检验测试中心”型式试验，整体达到国际同类产品水平。QNAPF主要元器件材料清单主要元器件材料清单名称名称规格型号规格型号材料产地及供应商材料产地及供应商空气开关

14、AC220V施耐德柜顶风机W2E200德国吸收电容PMB2123意大利ICEL电解电容ERWF451日本CHEMICON中间继电器DC24V欧姆龙温度继电器KSD-301 欧姆龙接触器CJ20西门子断路器NM1-160H西门子霍尔电流传感器LT208北京LEM公司（独资）IGBTFF300德国EUPECIGBT驱动模块2SD315瑞士CONCEPT电抗100uh德国Hans Von MangoldtDSP芯片TMS2812美国TIFPGA芯片XC2S美国XILINX端子UK2.5B凤凰端子QNAPF接线方式接线方式三相三线制APF三相四线制APFwww.sy-第四部分第四部分QNAPF应用介绍

15、应用介绍上海地铁人民广场站上海地铁人民广场站APF应用应用 投入投入APF后后投入投入APF前前徐家汇徐家汇APF电气接线图电气接线图谐波补偿效果谐波补偿效果母线母线类别类别补偿前补偿前补偿后补偿后I I段段基波电流基波电流370A370A368A电流电流THDTHD（% %）4.124.12% %1.50%电压电压THDTHD（% %）3.053.05% %2.95%谐波补偿频谱谐波补偿频谱APF投入使用前投入使用前 APF投入使用后投入使用后第五部分第五部分低压低压SVG原理及技术特点原理及技术特点 QNSVGQNSVG的基本原理的基本原理 低压低压QNSVGQNSVG的技术特点的技术特点 QNSVGQNSVG技术特点技术特点 对系统参数不敏感对系统参数不敏感 可自动限制输出电流，装置永不过载，设备安全性好可自动限制输出电流，装置永不过载，设备安全性好 响应速度快响应速度快,1ms,1ms 连续双向补偿连续双向补偿 不产生谐波，而且能在补偿无功功率的同时动态补偿不产生谐波，而且能在补偿无功功率的同时动态补偿谐波谐波 能解决负荷的不平衡问题能解决负荷的不平衡问题第六部分第六部分低压低压SVG的应用的应用闵行装卸站新码头低压闵行装卸站新码头低压SVG项目项目低压低压SVG投入使用前，系统功率因数图投入使用前，系统功率因数图低压低压SVG投入使用后，系