北电自动化用户交流

1、电能质量治理技术探讨北京电力自动化设备有限公司刘雪伟主讲内容公司简介谐波概述产品介绍应用案例北京电力自动化设备有限公司简介北京电力自动化设备有限公司成立于1971年,座落于北京市海淀区西直门外，隶属于中国能建集团装备有限公司，主要从事电力系统自动化设备、智能电网电力电子设备、清洁能源利用的研究、开发、生产和销售，为电力行业、大型煤炭、冶金等用户提供提高电能质量以及电力系统优化的整体解决方案。北京电力自动化设备有限公司简介北电自动化实施人性化管理，经营暖心工程，切实维护、照顾好员工的利益。北电自动化实施人性化管理，经营暖心工程，切实维护、照顾好员工的利益。北京电力自动化

2、设备有限公司简介装配车间、机电车间北京电力自动化设备有限公司简介面向市场和企业转型发展，北电自动化公司坚持自主创新，产品分为四大类：l工业自动化产品：集中控制系统、传动类控制系统等；l变电自动化产品：继电保护装置、小电流接地系统等；l电能质量产品：静止无功发生器SVG、有源电力滤波器APF、高低压FC型滤波及无功补偿装置等；l电能替代类产品：充电桩、岸电电源等。谐波概述谐波概述- -谐波的定义与产生源头 在非线性在非线性负载负载上加理想正弦电压，但流过的电流是非正弦的，上加理想正弦电压，但流过的电流是非正弦的，电流波形发生畸变。因此，非线性设备是电力系统谐波源。电流波形发生畸变。因此，非线性设

3、备是电力系统谐波源。右下右下图图表明畸变波形可用正弦波形的表明畸变波形可用正弦波形的叠加叠加表示。表示。对正弦波做傅里叶级数分对正弦波做傅里叶级数分解，其中频率与工频相同的分量称为基波频率大于基波的分量称为解，其中频率与工频相同的分量称为基波频率大于基波的分量称为谐波。谐波。v 不间断电源UPSv 计算机v 充电器v 音像设备v 变频空调v 晶闸管调光设备晶闸管调光设备v 电子节能灯等v 变频调速器v 直流调速系统v 整流设备v 中高频感应加热设备v 晶闸管温控加热设备v 焊接设备v 电弧炉v 电力机车非线性负载非线性负载谐波概述谐波概述- -谐波源谐波源谐波概述谐波概述- -谐波的危害谐波的

4、危害谐波谐波影响电动机效率和正影响电动机效率和正常运行，寿命缩短常运行，寿命缩短加速电容器老化加速电容器老化继电保护装置继电保护装置误动作误动作容易引起容易引起局部谐振局部谐振影响通信系统的正影响通信系统的正常工作常工作增加变压器和线路损耗增加变压器和线路损耗l对电网的影响对电网的影响l对电能计量的影响对电能计量的影响l谐波概述谐波概述- -对用户的危害对用户的危害设备设备产品产品费用费用支出支出安全安全谐波导致系统谐波导致系统中中电容器电容器的老的老化、化、电抗器电抗器烧烧毁、损坏毁、损坏电动电动机机、危害、危害变压变压器器产生过热、产生过热、损坏损坏通信设备通信设备、加速、加速电缆电缆老老

5、化。化。谐波影响谐波影响生产生产线线的安全稳定的安全稳定运行，导致产运行，导致产品质量下降，品质量下降，例如：造纸、例如：造纸、纺织、流水线、纺织、流水线、电子元器件生电子元器件生产行业等。产行业等。谐波增加线路谐波增加线路损耗、导致用损耗、导致用户用电费用增户用电费用增加，设计容量加，设计容量提高。提高。谐波导致继电谐波导致继电保护装置的误保护装置的误动作和拒动作动作和拒动作，控制柜无法，控制柜无法正常工作，存正常工作，存在谐振危险，在谐振危险，增加电火灾的增加电火灾的可能等。可能等。 APF：有源电力滤波器 以绝缘栅双极晶体管（ Insulated Gate Bipolar Transis

6、tor IGBT）为主体，辅之以直流储能环节、交流滤波环节等构成的电力电子变流器。 APF本质为可输出任意电流的电流源。 利用脉冲宽度调制技术产生谐波电流与无功电流。配电网无功补偿与谐波治理的首选APF产品介绍 负载电流 APF输出电流 电力系统电流APF投入运行前APF投入运行后产品介绍高压SVC高压FC低压APF整柜高压电能产品高压SVG低压电能产品低压SVG柜机SVG模块APF模块产品介绍有源电力滤波器有源电力滤波器（APFAPF）技术特点1、数字式补偿, 并且可对每次谐波进行单独设定；2、具备完整的保护装置和系统自诊断功能；3、内置无功补偿功能； 4、可实现与上位机通讯的功能；5、具有

7、可扩展功能。应用 本产品可广泛应用于企业、商业和机关团体的供配电系统中。其主要应用的行业包括：电力系统、石油、烟草、化工、冶金、制药、造船、汽车制造、电信、水泥、矿山、电气化铁路、造纸、精密机械加工、焊接、纺织、印刷、精密电子、半导体生产企业等。产品介绍低压无功补偿装置低压无功补偿装置（LSVGLSVG）技术特点1、具有自适应能力，能动态跟踪补偿系统无功，响应迅速，补偿精准；2、不受系统或回路阻抗变化的影响；3、补偿容量适中，限制过压能力强，抑制闪变，分相调节，损耗和噪音小。LSVG采用三电平技术，适用于1kV以下电力系统。SVG是目前最为先进的无功补偿装置，基于电压源型逆变器的补偿装置实现了

8、无功补偿方式质的飞跃。它不再采用大容量的电容、电感器件，而是通过大功率电力电子器件的高频开关实现无功能量的变换。产品介绍高压静止无功发生器高压静止无功发生器（SVGSVG）技术特点高压静止无功发生器采用链式结构，损耗小，采用载波移相技术，可以在不增加IGBT开关频率的条件下实现有源滤波功能，无变压器，具有占地面积小和后期维修易操作等优点。静止无功发生器（Static Var Generator，SVG）是一种基于电压源逆变器的无功功率调节装置，可以从感性到容性平滑地调节无功功率。其基本原理是将自换相桥式电路通过电抗器直接并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值或者直接控制其交

9、流侧输出电流，就可以使该电路发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。电能质量治理典型案例1北京某机场行李运输部测试点谐波电流含量中，测试点谐波电流含量中，5次、次、7次、次、11次含量超过国家标准，次含量超过国家标准，为有效为有效治理由变频器产生的大量谐波，在行李托运隧道负载处并联安装一台有源治理由变频器产生的大量谐波，在行李托运隧道负载处并联安装一台有源电力滤波器。电力滤波器。某大型机场航站楼行李托运系统由总长约某大型机场航站楼行李托运系统由总长约30km30km皮带输送系统和皮带输送系统和38km38km高高速托盘系统组成，由大量变频器支撑整个系统的运行。该系统中变频器的速托盘系统

10、组成，由大量变频器支撑整个系统的运行。该系统中变频器的应用导致产生大量谐波，不利于整个行李系统的的安全稳定运行。应用导致产生大量谐波，不利于整个行李系统的的安全稳定运行。治理效果治理效果从下图中可以看出，加装从下图中可以看出，加装BPAEBPAE系列有源电力滤波器可有效滤除电网中系列有源电力滤波器可有效滤除电网中的谐波电流，改善电能质量。的谐波电流，改善电能质量。电能质量治理典型案例1北京某机场行李运输部项目结论项目结论该大型机场航站楼行李托运系统采用加该大型机场航站楼行李托运系统采用加装装BPAEBPAE系列有源电力滤波器的方案加以治理，系列有源电力滤波器的方案加以治理，效果显著，有效滤除了

11、供电网络中的大量谐效果显著，有效滤除了供电网络中的大量谐波电流，使谐波电流含量符合国家标准。波电流，使谐波电流含量符合国家标准。经多位专家论证，一致认为经多位专家论证，一致认为BPAEBPAE系列有系列有源电力滤波器运行安全可靠，可明显改善电源电力滤波器运行安全可靠，可明显改善电网电能质量，降低设备损耗、延缓设备老化、网电能质量，降低设备损耗、延缓设备老化、减少因设备故障而产生的较大经济损失，使减少因设备故障而产生的较大经济损失，使得行李托运系统的运行更加稳定，确保了机得行李托运系统的运行更加稳定，确保了机场客运工作的安全、有序进行。场客运工作的安全、有序进行。电能质量治理典型案例1北京某机场

12、行李运输部由于垃圾焚烧发电系统运行工艺的调节要求和降低厂用电率措施的重由于垃圾焚烧发电系统运行工艺的调节要求和降低厂用电率措施的重要性，目前，在各垃圾焚烧发电厂中变频调节技术运用十分广泛，从而产要性，目前，在各垃圾焚烧发电厂中变频调节技术运用十分广泛，从而产生了大量谐波，这些谐波会对其他设备产生干扰，影响了系统的稳定。生了大量谐波，这些谐波会对其他设备产生干扰，影响了系统的稳定。电厂电流谐波含量比较大，其中电厂电流谐波含量比较大，其中5 5次谐波、次谐波、7 7次谐波远超国标值，需要次谐波远超国标值，需要进行治理，进行治理，现场安装两台现场安装两台200A的有源滤波器，采用集中补偿方式，即两的

13、有源滤波器，采用集中补偿方式，即两台有源滤波器都安装在变压器的出口处。台有源滤波器都安装在变压器的出口处。电能质量治理典型案例2广东某垃圾电厂治理效果治理效果电能质量治理典型案例2广东某垃圾电厂母线电压波形母线电压波形 治理前治理前 治理后治理后 电流波形电流波形 治理前治理前 治理后治理后 美国美国Bricmont的熔保炉的熔保炉美国美国WagstaffWagstaff的的DCDC铸造机铸造机德国西马克德国西马克1+41+4热轧机热轧机奥地利奥地利EBNEREBNER的推进式加热炉的推进式加热炉德国德国M Mssnerssner的锯床的锯床意大利意大利PominiPomini的轧辊磨床的轧辊

14、磨床一：项目背景一：项目背景某企业项目总投资某企业项目总投资7070多亿元，采用国际一流的进口设备与先进技术，多亿元，采用国际一流的进口设备与先进技术，厂内设备对供电系统的电能质量要求比较高。厂内设备对供电系统的电能质量要求比较高。 进口先进口先 进进 设备设备。企业主要产品企业主要产品l热敏印刷用热敏印刷用PS和和CTP版基；版基；l易拉罐罐料；易拉罐罐料；l铝箔坯料等高端产品。铝箔坯料等高端产品。电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂二：供电状况概述二：供电状况概述公司总降变电站进线为两路公司总降变电站进线为两路220kV220kV，通过，通过220kV220kV变电站变电站#、#主变

15、压主变压器变为器变为10kV10kV供厂内使用，两台主变容量均为供厂内使用，两台主变容量均为63MVA63MVA；总降低压侧为；总降低压侧为10kV10kV出出线，单母线分段运行方式，采用中性点不直接接地方式。线，单母线分段运行方式，采用中性点不直接接地方式。下图为下图为220kV220kV总降变电站总降变电站10kV10kV系统图：系统图：电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂三：电能评估结果三：电能评估结果本次测试数据为全厂负荷本次测试数据为全厂负荷15%15%左右，若全厂满负荷运行，左右，若全厂满负荷运行，10kV10kV电能质电能质量将严重恶化，电能质量问题甚至有可能影响量将严重恶

16、化，电能质量问题甚至有可能影响220kV220kV母线。母线。10kV10kV侧谐波次侧谐波次数以高次谐波为主，兼有三相不平衡、电压闪变、无功治理。数以高次谐波为主，兼有三相不平衡、电压闪变、无功治理。u0.4kV0.4kV供电系统侧供电系统侧u10kV10kV供电系统侧供电系统侧5、7、11、13次谐波次谐波无功、闪变、三相不平衡无功、闪变、三相不平衡5、7、11、13、23次谐波次谐波电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂低压侧并联低压侧并联APFAPF装置，就地补偿系统谐波装置，就地补偿系统谐波对特殊谐波或者高次谐波，采用对特殊谐波或者高次谐波，采用APF+FCAPF+FC的方案的方

17、案对某些重要敏感设备，在电源端加装串联滤波器对某些重要敏感设备，在电源端加装串联滤波器在整流变压器二次侧装设在整流变压器二次侧装设FCFC滤波支路滤波支路四：电能治理方案四：电能治理方案u 0.4kV侧电能质量治理侧电能质量治理u整流变压器二次（整流变压器二次（0.63kV0.63kV）侧电能质量治理）侧电能质量治理电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂母线上安装角接静止无功发生器母线上安装角接静止无功发生器SVGSVG在在10kV10kV母线安装母线安装FCFC滤波器滤波器在每个整流变压器进线安装串联电抗在每个整流变压器进线安装串联电抗u 10kV侧电能质量治理侧电能质量治理 SVG S

18、VG已成电网和企业无功补偿的主流设备，在很多场合取代了已成电网和企业无功补偿的主流设备，在很多场合取代了SVCSVC，成为电网和工业企业进行电能质量治理的首选方案。成为电网和工业企业进行电能质量治理的首选方案。FCFC与与SVGSVG混合式使混合式使用，降低了系统的造价，特征谐波滤波效果明显，用，降低了系统的造价，特征谐波滤波效果明显，FCFC与与SVGSVG互为备用提互为备用提高可靠性。高可靠性。电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂五：容量配置五：容量配置u 0.4kV侧电能质量治理侧电能质量治理APF配置清单电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂序号序号变压器名称变压器名称负载类

19、型负载类型变压器容量变压器容量/MVA配置配置备注备注1磨床动力变轧辊磨床1.6APF治理二极管6脉整流2卸料动力变加热炉变频电机0.63APF治理二极管6脉整流3精轧动力变天车及车间公辅1.0APF治理二极管6脉整流4粗轧动力变天车及车间公辅1.0APF治理二极管6脉整流5T01涂层机列变涂层机T01部分2.5APF治理12脉变频器6T02涂层机列变涂层机T02部分2.5APF治理12脉变频器7T03涂层机列变涂层机T03部分1.25APF治理12脉变频器8T04涂层机列变涂层机T04部分1.25APF治理12脉变频器91#退火炉动力变加热炉、风机2.5APF治理6脉变频器102#退火炉动力

20、变加热炉、风机2.5APF治理6脉变频器113#退火炉动力变加热炉、风机2.5APF治理6脉变频器124#退火炉动力变加热炉、风机2.5APF治理6脉变频器131#切边机动力变切边电机1.6APF治理二极管6脉整流142#切边机动力变切边电机1.6APF治理二极管6脉整流151#净循环动力变水泵2.5APF治理6脉变频器162#净循环动力变水泵2.5APF治理6脉变频器电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂u 10kV侧配置清单侧配置清单SVG配置清单I段母线FC参数 II段母线FC参数安装位置安装位置安装容量安装容量实际效果实际效果段段10kV母线母线20Mvar满足电能质量要求II 段段10kV母线母线20Mvar满足电能质量要求滤波支路次数滤波支路次数5711131719电容器总安装容量（电容器总安装容量（Mvar）23.6每台电容器额定电压（每台电容器额定电压（kV）7.6滤波支路次数滤波支路次数5711131719电容器总安装容量（电容器总安装容量（Mvar）20.6每台电容器额定电压（每台电容器额定电压（kV）7.6现场运行照片现场运行照片电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂现场运行照片现场运行照片电能质量综合治理典型案例3 山东某新材料厂六：六： 0.40.4kVkV侧电能质量治理实施效果侧电能质量治理实施效果AP