UPS电源补偿兼滤波技术方案

深圳市盛弘电气股份有限公司电能质量技术方案7/45——数据中心项目电能质量综合治理方案书——数据中心项目电能质量综合治理方案书PowerqualitycomprehenPowerqualitycomprehenivetreatmentchemebook 深圳市盛弘电气股份有限公司2015年10月

目录一、 项目概述 31.1项目背景 31.1.1行业标准 31.1.2项目概述 41.2项目简介 5二、 数据计算及分析 62.1电能质量数据计算 6谐波数据计算 62.2谐波的危害 72.2.1谐波对电网及用电设备的影响 72.2.2对周边设备的影响 122.2.3谐波对电能的损耗 14三、 供货范围及效益 153.1供货置清单 153.2安装位置示意图 153.3治理效益 16四、 产品介绍 174.1有源滤波器的基本原理 174.2有源电力滤波器功能特性 174.2.1有源电力滤波器的通用功能 174.2.2有源电力滤波器的优点 184.2.3有源电力滤波器对配电系统的影响分析 194.2.4有源电力滤波器节能降耗分析 204.3有源滤波器的技术参数 23五、 包装、运输 25六、 技术服务 266.1服务理念 266.2服务流程 266.3服务内容 276.4服务承诺 27七、 案例分析 287.1中国移动四川成都万年枢纽 287.2中国铁通广州分公司 39项目概述1.1项目背景1.1.1行业标准《电能质量公用电网谐波》（GB/T14549-93）对电能质量的要求。谐波电压限值公用电网谐波电压（相电压）不应超过下表中规定的允许值。电网标称电压（kV）电压总谐波畸变率（%）各次谐波电压含有率（%）奇次偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661002.01.60.82）谐波电流限值a)公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过下表中规定的允许值。标称电压基准短路容量MVA谐波次数及谐波电流允许值A23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.53525015127.72.64.76650016138.12.75.0110700129.66.09.64.06.83.02.03.7b)同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。1.1.2项目概述配电系统中的负载主要为UPS及变频器装置，UPS和变频器在运行过程中会产生大量的谐波和无功电流，以5、7、11等次谐波为其特征谐波，并伴随着高次谐波的产生，谐波含量大，谐波畸变率高，谐波电流在整个配电系统中循环流动,造成能源损耗的同时,对变压器、用电设备都会造成严重的损害，同时大量的无功电流会产生无功罚款，无功损耗，因此需要通过有效的电能质量治理方案，改善配电系统的电能质量，在保证系统安全稳定供电的同时推进节能降耗。UPS主要由整流电路、逆变电路、控制电路、充电电路、电池组、旁路系统组成。目前中大功率三迸三出UPS的整流电路通常采用晶闸管相控整流电路，常用的整流电路有三相全桥6脉冲整流电路和六相全桥12脉冲整流电路等。相控整流技术的优点在于结构简单控制技术成熟，但由于交流输入功率因数较低，会产生大量的谐波电流，对电网产生较大的污染。6脉冲整流器原理：6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。电流中含6K±1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13…等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。12脉冲整流器原理：12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。电流中含12k±1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。工频UPS：工频机的逆变器采用的是全桥式结构(四个逆变器),逆变器工作时,其中一组桥臂的驱动频率是50HZ(即工频),配有输出变压器。

高频UPS：高频机的逆变器采用的是半桥式结构(两个逆变器),逆变器工作时,逆变器都是由PWM高频信号驱动,一般不配输出变压器,而是用电感线圈代替.相比较而言,工频机抗干扰能力强,过载容量大；高频UPS在满载运行时功率因数很高，谐波畸变率THDi在5%左右，但在空载或者轻载的情况下THDi会很高。变频器的工作原理：变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。常规变频器在加装进线电抗器后THDi值一般在35%左右。1.2项目简介本项目共计18台主变，包含10台容量1600KVA主变和8台800KVA主变，其中1600KVA主变中8台主变下含2台UPS模块并联，每台模块容量为600KVA，另外两台1600KVA主变主要带空调、照明、办公楼等负载；8台800KVA主变每台主变下均含14台7.5kW变频器和电机等，为防止UPS和变频器其他设备产生的谐波电流对供电系统等产生影响，采用有源电力滤波器进行治理。数据计算及分析2.1电能质量数据计算谐波数据计算根据我们对高频UPS的测试经验，满载时THDi经验值一般为5%左右，但高频UPS在负载率不同时所产生THDi不同，所以可取THDi=10%。在设备未运行时我公司根据其他UPS设备运行现场经验建议先采取THDi=10%进行设计，如若设备正常运行后经测量出现谐波含量超出设计时预估值，我公司提供模块化有源滤波器（APF）可在不增柜体情况下增容，我公司模块包含25/30/50/60/100A等多种容量可供选择，此种方案对于新建项目可有效减少因前期设计容量过大造成投资浪费。单台UPS的容量为600KVA，2台UPS并联运行时，UPS的总容量为600*2=1200KVA，负载率为80%时，THDi按10%考虑；负载率为60%时，THDi按15%考虑；则单相电流为I（80%负载）=1200KVA*0.8/0.4kV/1.732=1385.7A；I（60%负载）=1200KVA*0.6/0.4kV/1.732=1039.3A。根据以下谐波计算公式，带入电流有效值I=1385.7A或1039.3A，THDi=10%或15%。/；且通分则可计算谐波电流为IH（80%负载）=132.12A，IH（60%负载）=133.67A，由上述计算结果总和考虑，建议2台UPS并联运行的1600KVA变压器需要安装有源电力滤波器（APF）的容量为150A。待设备正常运行后实际测量后再考虑是否需要增容。此容量需要使用一台2200mm高的标准机柜。根据上述计算方法同理可算出，不含UPS两台1600KVA主变中VRV空调、UPS电源、电梯、办公楼总输入等谐波源，需安装有源电力滤波器100A，800KVA主变带14台7.5kW变频器及其他负载按畸变率35%计算，则需安装有源电力滤波器100A。2.2谐波的危害对于电力系统来说，电力谐波的危害主要表现有以下几方面：2.2.1谐波对电网及用电设备的影响增加输电、供电和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和经济效益，并给企业增加额外的电能损耗。电力谐波对电力电容器的影响：当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可能使电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。一般来说，电压每升高10%，电容器的寿命就要缩短1/2左右。再者，在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。电力谐波对变压器的影响：谐波电流使变压器的铜耗增加，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加，特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点按地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言，会大大增加励磁电流的谐波分量。谐波电流的增加会使变压器局部严重过热，轻则缩短变压器的使用寿命，重则导致变压器烧毁。对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会增加铁损。与纯基波运行的正弦波电流和电压相比较，谐波对变压器的最主要的影响是变压器运行温度上升，同时由谐波所引起的额外损耗将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降；研究表明，变压器温升每升高8度，寿命将减少50%。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大，变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的，随着谐波次数的增加，振动频率在1KHZ左右的成分使混杂噪声增加，有时还发出金属声。干式变压器：下面统计在变压器额定容量下，不同谐波电流总畸变率对变压器温升的影响（以现移动通信局房F等级变压器为例，其允许温升为100K）。环境平均温度为30℃，只考虑基波电流情况下，四种容量的变压器在不同负载率下的温升变化如下表：变压器在不同负载率下的温升变化（基波）表1容量（kVA）负载率为100%（K）负载率为90%（K）负载率为80%（K）负载率为70%（K）负载率为60%（K）负载率为50%（K）160010084.570.056.544.233.0125010084.570.056.544.233.063010084.570.056.544.233.050010084.570.056.544.233.0（注：该数据由顺特变压器提供）平均环境温度为30℃，变压器在额定负载（100%负载），在谐波电流总畸变率为5%，10%，15%，20%时温升的变化如下表：变压器在不同谐波含量下的温升变化表2容量（kVA）在不同谐波电流总畸变率下的温升畸变率为5%（K）畸变率为10%（K）畸变率为15%（K）畸变率为20%（K）1600108.21118.67131.26139.981250108.21118.67131.26139.98630108.21118.67131.26139.98500108.21118.67131.26139.98（注：该数据由顺特变压器提供）由表1我们可以得出，在不同负载下，F等级变压器只考虑基波的情况下，离100K温升所剩余的温升量如下表：变压器在不同负载率下的温升剩余量表3容量（kVA）负载率为100%（K）负载率为90%（K）负载率为80%（K）负载率为70%（K）负载率为60%（K）负载率为50%（K） 1600015.530.043.555.877.01250015.530.043.555.877.0630015.530.043.555.877.0500015.530.043.555.877.0由表2我们可以得出，在变压器额定容量下不同谐波含量时，F等级变压器所产生的温升提高量如下表：变压器在不同谐波含量下的温升提高量表4容量（kVA）在不同谐波电流总畸变率下的温升畸变率为5%（K）畸变率为10%（K）畸变率为15%（K）畸变率为20%（K）16008.2118.6731.2639.9812508.2118.6731.2639.986308.2118.6731.2639.985008.2118.6731.2639.98通过对表3和4数据分析，环境平均温度为30℃，结合F型变压器温升100K的性能，不同谐波电流总畸变率（谐波电流总畸变率指在变压器额定负载下，其谐波的含量比）对变压器实际使用容量的影响如下表：谐波对变压器使用容量的影响表5在不同谐波电流总畸变率下的容量变化变压器额定容量下降百分比畸变率为5%畸变率为10%畸变率为15%畸变率为20%5%11%19%23%因此，在实际使用中，为保证变压器温升≤100K，应根据表5谐波含量对变压器使用容量的影响，结合变压器实际使用负荷大小或拟新增负荷容量情况，判断变压器容量是否满足要求，从而制定相应方案。对电力电缆的危害由于谐波次数高频率上升，再加之电缆导体截面积越大趋肤效应越明显，从而导致导体的交流电阻增大，使得电缆的答应通过电流减小。另外，电缆的电阻、系统母线侧及线路感抗与系统串联，进步功率因数用的电容器及线路的容抗与系统并联，在一定数值的电感与电容下可能发生谐振。对供配电线路的危害：①影响线路的稳定运行：供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护，使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器对10%以下含量高达40%时又导致继电保护误动作，因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器固然具有很多优点，但由于采用了整流取样电路，轻易受谐波影响，产生误动或拒动。这样，谐波将严重威胁供配电系统的稳定与安全运行。②影响电网的质量:电力系统中的谐波能使电网的电压与电流波形发生畸变。如民用配电系统中的中性线，由于荧光灯、调光灯、计算机等负载，会产生大量的奇次谐波，其中3次谐波的含量较多，可达40%；三相配电线路中，相线上的3的整数倍谐波在中性线上会叠加，使中性线的电流值可能超过相线上的电流。另外，相同频率的谐波电压与谐波电流要产生同次谐波的有功功率与无功功率，从而降低电网电压，浪费电网的容量。对用电设备的危害：①对低压开关设备的危害：对于配电用断路器来说，全电磁型的断路器易受谐波电流的影响使铁耗增大而发热，同时由于对电磁铁的影响与涡流影响使脱扣困难，且谐波次数越高影响越大；热磁型的断路器，由于导体的集肤次应与铁耗增加而引起发热，使得额定电流降低与脱扣电流降低；电子型的断路器，谐波也要使其额定电流降低，尤其是检测峰值的电子断路器，额定电流降低得更多。由此可知，上述三种配电断路器都可能因谐波产生误动作。②对于漏电断路器来说，由于谐波汇漏电流的作用，可能使断路器异常发热，出现误动作或不动作。对于电磁接角器来说，谐波电流使磁体部件温升增大，影响接点，线圈温度升高使额定电流降低。对于热继电器来说，因受谐波电流的影响也要使额定电流降低。在工作中它们都有可能造成误动作。③对弱电系统设备的干扰对于计算机网络、通讯、有线电视、报警与楼宇自动化等弱电设备，电力系统中的谐波通过电磁感应、静电感应与传导方式耦合到这些系统中，产生干扰。其中电感应与静电感应的耦合强度与干扰频率成正比，传导则通过公共接地耦合，有大量不平衡电流流进接地极，从而干扰弱电系统。④影响电力计量的正确性：目前采用的电力计量仪表中有磁电型和感应型，它们受谐波的影响较大。特别是电能表（多采用感应型），当谐波较大时将产生计量混乱，丈量不正确。电力谐波对电动机的危害：电动机的设计工作电压为工频下，长期工作在谐波电压畸变的环境下，将大大降低电机的使用寿命。谐波对异步电机的影响，谐波对旋转电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在供电系统中，用户的电动机负荷约占整个负荷的85%左右。因此，谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整，由谐波引起电动机的发热效应是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。试验表明，在额定出力下持续承受为3%额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。因此，国际上一般建议在持续工作的条件下，电动机承受的负序电压不宜超过额定电压的2%。谐波电流产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大，但谐波会产生显著的脉冲转矩，可能出现电机转轴扭曲振动的问题。这种振荡力矩使汽轮发电机的转子元件发生扭振，并使汽轮机叶片产生疲劳循环。2.2.2对周边设备的影响影响继电保护和自动装置的工作可靠性：谐波对电力系统中以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序(基波)量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰(如电气化铁道、电弧炉等谐波源还是负序源)则会引起发电机负序电流保护误动(若误动引起跳闸，则后果严重)、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的\o"安全"安全运行。对通讯系统工作产生干扰：电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合时，会在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，甚至在极端的情况下，还会威胁着通信设备和人员的安全。对弱电设备的影响：电力谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件温度出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误，严重甚至损害机器。影响电力测量的准确性：由于电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响感应式电能表的正常工作。在有谐波源的情况下，谐波源用户处的电能表记录了该用户吸收的基波电能并扣除一小部分谐波电能，从而谐波源虽然污染了电网，却反而少交电费；而与此同时，在线性负荷用户处，电能表记录的是该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能，这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏，而且还要多交电费。电子式电能表更不利于供电部门而有利于非线性负荷用户。干扰\o"通信"通信系统的工作：电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直(HVDC)换流站换相过程中产生的电磁噪声(3-10kHz)会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。目前采用的电力测量仪表中有电磁型和感应型，它们受谐波的影响较大。特别是电能表，当谐波较大时会产生计量混乱，测量不准确。谐波已成为电网的一大公害、各类设备的隐形杀手，同时谐波给企业带来的经济损失已经越来越受到重视。2.2.3谐波对电能的损耗供电电源电流按傅立叶级数分解可分为基波有功电流、基波无功电流、谐波有功电流和谐波无功电流，间谐波和次谐波电流含量相对较小。实际生产过程中我们需要消耗的是基波的能量。大量的谐波会产生极大的额外的谐波功率，直接浪费企业的电能。谐波在电缆上的集肤效应，导致电缆温升巨大，电能未能直接成为有效的生产动能，而是有电能直接转化成为了电缆的热效应能量，产生巨大电能浪费。长期谐波环境下，将造成导线绝缘破坏对地放电等隐患。变压器由于谐波的影响所造成的铁损、铜损等能量损耗，并且由于谐波引起的变压器的噪音及发热，使电能转变为了热能及声音的能量浪费。大大增加开关误动作的几率，造成企业的停电损失。谐波的污染降低了用电利用率，将直接导致电费的增加。抑制谐波将有效提高用电利用率，减少企业的直接电费损失。供货范围及效益3.1供货置清单本成套设备不包含并柜主母排、零排和接地排，一次交接点为断路器开关进线端子,二次交接点为供货方进线端子排,交接点以下的设备我方提供。序号变压器名称有缘电力滤波器容量数量（套）备注1800KVA变压器（含变频器）100A821600KVA变压器(不含UPS)100A231600KVA变压器(含高频UPS)150A8注：以上设备由买方负责安装。我方只负责指导安装及调试。3.2安装位置示意图3.3治理效益有源滤波器间接效益减少谐波含量，是系统中的谐波含量达到国家标准；消除流过配电线路的谐波，从而大大减小线路损耗，降低配电线缆的温升，提高线路带载能力；减少控制设备和继电保护装置误动作或拒动作，提高供电的安全和可靠性及产品合格率。；补偿三相电流不平衡，减少变压器和线路的铜损以及中线电流，提高供电质量；减小变压器的附加损耗，降低噪声，提升变压器的带载能力；综上，在系统严重的谐波污染得以得到完美的治理后，系统的整体运行效率将会得到提成，系统的安全稳定运行也可以得到有力的保障，因此谐波和无功治理对系统的效益十分巨大。产品介绍4.1有源滤波器的基本原理有源滤波器系统结构示意图如图4.1所示。有源滤波器并联在电网Source和负载Load之间。负载Load是一个非线性负载，其负载电流上含有大量的谐波成分。通过外部电流互感器，实时检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后输出PWM信号给内部IGBT，使得逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，相位相反的谐波电流ish注入到电网中，使得流入电网的电流为纯净的正弦波电流，从而达到滤波的目的。电源电源APF

图4.1有源电力滤波器系统结构示意图4.2有源电力滤波器功能特性4.2.1有源电力滤波器的通用功能可对各次谐波进行动态补偿；不易受电网阻抗及电网频率变化的影响；可同时对无功功率进行动态补偿；可以补偿系统不平衡；所需贮能元件容量不大。4.2.2有源电力滤波器的优点基于DSP+CPLD的全数字控制技术——3个32位100MHz的DSP＋1个CPLD控制优异的补偿特性——可同时滤除2～50次谐波，可选择或剔除2~50次内的指定次数谐波补偿先进的并联功能——可实现多达8台并联（推荐）或更多台而无需增加任何功能卡或其他选件超宽的工作电压范围——输入电压范围是相电压从138V到276V（相电压）超宽的工作频率范围——频率范围从45Hz到63Hz动态补偿，快速响应时间小于300us，全响应时间为10ms500条历史记录配置图形LCD显示的多功能面板紧凑的结构设计和优秀的外观设计简洁的现场安装调试在线式软件升级功能自诊断和自检测功能负载短路保护的功能系统效率高达97%谐波抑制率高达10倍以上智能补偿无功和三相不平衡补偿的功能4.2.3有源电力滤波器对配电系统的影响分析由于目前配电系统的自动化程度越来越高，各类电力电子器件被广泛应用，这就使得配电系统中的谐波污染非常严重。一方面谐波电流过大会造成电容器过负荷，过热严重时会发生谐振烧毁电容器。另一方面系统中的大量谐波对机电设备也会造成很大危害，同时还影响生产线中比较敏感的电子设备，造成控制设备失灵，逻辑编程部件错误，产生误动作影响生产进程。谐波对供配电的危害主要表现在以下几个方面：1）电力变压器、电力线路，电流谐波将增加铜损，电压谐波将增加铁损，综合效果是使变压器温度上升，影响其绝缘能力，并造成容量裕度减小。谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振，及引起铁心磁通饱和或歪斜，而产生噪声。因此，谐波的泛滥将会严重地威胁工矿企业的供配电系统安全、可靠、稳定的运行。2）电动机：输出谐波对电动机的影响主要有，引起电动机附加发热，导致电动机的额外温升，电动机往往要降额使用，由于输出波形失真，增加电动机的重复峰值电压，影响电动机的绝缘，谐波还会引起电动机转矩脉动，以及噪声增加。3）电力电容器组：一般电容器的标准规范，规定其最大电流只允许35%的超载，但实际运转时，由于谐波的影响，以致常发生严重过载。由于电容器之阻抗，随频率的增加而减少，故谐波产生时，电容器即成为一陷流点，流入大量电流，因而导致过热、增加介电质的应力，甚至损坏电力电容器。当电容器与线路阻抗达到共振条件时，会发生振动短路、过电流及产生噪音。4）开关设备：由于谐波电流的存在，开关设备在起动瞬间产生很高di/dt的电流变化率，致使增加暂态恢复电压的峰值，以致破坏绝缘。5）保护电器：电流中含有谐波，必产生额外的转矩，改变电器的动作特性，以致引起误动作。6）计量仪表：电能表等计量仪表，因谐波而会造成感应转盘产生额外的电磁转矩，引起误差，降低精确度。7）电力电子设备：在多种场合，电子设备常会产生谐波的电流源，且很容易感受谐波失真而误动作。其它还有如照明设备、通信设备、电视及音响设备、电脑设备、载频遥控设备等都容易受谐波的干扰而影响其正常的工作或减少其使用寿命。S有源滤波器以其卓越的谐波滤波特性，彻底净化电网，大幅度提高供电质量，为配电网络中的各个负载提供理想的电源支持，能显著提高用电设备工作可靠性，大幅度降低设备故障率，让配用电系统更加安全、高效。4.2.4有源电力滤波器节能降耗分析要详细分析有源电力滤波器的节电性能，首先要分析谐波和无功功率带来的能量损耗问题。国际上公认的谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数”。不失一般性，构建系统如图4.2所示：图4.2有源电力滤波器系统示意图电力系统谐波引起的损耗主要表现在以下几个方面：一、变压器上的损耗；二、中性线上的损耗；三、馈电线路上的损耗；四、旋转电机等负载上的谐波损耗。以下逐一展开分析。一、变压器上的损耗。负载电流中含有谐波时，将在三个方面引起变压器发热的增加：1）均方根值电流。如果变压器容量正好与负荷容量相同，那么谐波电流将使得均方根值电流大于额定值。总均方根值电流的增加会引起导体损耗增加。2）涡流损耗。涡流是由磁链引起的变压器的感应电流。感应电流流经绕组、铁芯以及变压器磁场环绕的其它导体时，会产生附加发热。这部分损耗以引起涡流的谐波电流的频率的平方增加。因此，该损耗是变压器谐波发热损耗的重要组成部分。3）铁芯损耗。铁损的增加取决于谐波对外加电压的影响以及变压器铁芯的设计。电压畸变的增加将使得铁芯叠片中涡流电流增加，总的影响取决于铁芯叠片的厚度以及钢芯的质量。由谐波引起的这部分损耗的增加，与前两种情况下相比通常较小。总之，变压器的损耗主要由损耗和涡流损耗：损耗与电流均方根值的平方成正比，R表示变压器内部的导线阻抗，而涡流损耗与电流均方根值的平方以及谐波次数的平方成正比，定义为其中为比例系数为谐波次数考虑谐波时，变压器标幺值损耗由下式给出 （1）式中，为额定条件下涡流损耗因子。涡流损耗因子可以从变压器设计人员处得到，或利用变压器实验数据和ANSI/IEEEC57.110-1986标准提供的数据，或根据变压器类型和容量取典型值。二、中性线上的损耗。中性线上流过的是零序电流。正常情况下系统中的零序电流含量很低，但谐波中的三次、六次等三的倍数次谐波均属于零序分量，都会流过中性线，将在中性线上产生较大的损耗，并导致中性线严重发热，甚至可能起火造成火灾。中性线上的损耗具体计算公式为： （2）其中为流过中性线的各次电流为中性线阻抗三、馈电线路上的损耗。如前所述，总均方根值电流的增加会引起馈电线路上的损耗增加。馈线上的损耗具体计算公式为： （3）其中、、为流过ABC三相的各次电流、、为各馈线的线路阻抗四、旋转电机等负载上的谐波损耗。电机受谐波电压畸变的影响较大。电机末端的谐波电压畸变，在电机里表现为谐波磁链。谐波磁链对电机转矩没有太大影响，但是它以与转子同步频率不同的频率旋转，在转子中感应出高频电流，其影响类似于基波负序电流的影响。谐波电压畸变将引起电机的效率下降、发热、振动和高频噪声。无功功率会增加馈线上电流有效值，增大线损，在此不再赘述。计算有源电力滤波器的节能性能时，只需计算出有源电力滤波器补偿前的总的由谐波、无功及不平衡电流带来的损耗，再计算出补偿后的这部分损耗，两者的差值再减去有源电力滤波器本身的损耗，即可获得有源电力滤波器在节能方面的贡献。4.3有源滤波器的技术参数APF的各项技术参数见表4.3。表4.3SAPF的技术参数包装、运输提供的全部货物，均采用国家或专业标准保护措施进行包装，使包装应适应于远距离运输、防潮、防震、防锈和防粗暴装卸，确保货物安全无损运抵现场。由于包装不善所引起的货物锈蚀、损坏和损失均由卖方承担。配有详细的装箱清单，并且标注明确，以方便区别查找。技术服务6.1服务理念在我司，服务不仅仅代表一种制度、程序，它已经融入我们的企业文化中，并为龙润所有员工接受和奉行。我们提供的所有服务内容均来自用户的需求，我们会一如既往地向用户提供优质、高效服务，并不断寻求服务内容和服务方式的改进，使我们的客户从中获得优质的产品和最佳的效益。6.2服务流程6.3服务内容全程技术支持：售前：前期技术交流、现场电能质量诊断、制定整体解决方案；售中：现场安装、调试、效果验证、操作培训；售后：产品故障处理、产品维护、产品软件免费升级。全天候响应服务：接到用户的申请后，半个工作日内回复用户，2个工作日内将最终处理。信访、电话、传真、电子邮件回复时间从收到投诉或者咨询之时起不超过4小时，问题处理结果反馈时间不超过2个工作日。产品终身维修服务：提供为期一年的免费保修服务，以及终身维修服务。6.4服务承诺对本公司生产的产品，提供以下质量保证和售后服务：1）本公司保证提供的产品符合客户所订合同的质量、规格和性能要求，并提供有关技术指导和服务。2）我公司产品在正确安装使用下，自设备安装调试合格后12个月内，如产品出现质量问题，我公司负责包修、包退、包换。（非产品本身质量问题和人为因素造成的设备故障损失不在三包之列）3）产品使用中出现的问题保证12小时内给予明确答复或解决方案，质保期内需要现场处理，保证48小时到达现场。4）本公司提供的产品原则上由客户根据产品说明书和相关资料自行安装，但对第一次使用该类型产品的用户，本公司可免费派技术人员到现场进行技术指导，以确保工期进度的设备的正常运行。5）使用本公司产品的用户已存入客户备忘录并定期回访。一切为用户着想，终身为用户服务。6）产品在发货前，我公司将确认客户收货地址及收货人，并向客户提供产品质量证明单、说明书及货物发运单。7）产品出厂前，我公司将对产品进行各项指标的严格检验，确保产品合格率达到100%。案例分析7.1中国移动四川成都万年枢纽项目名称中国移动四川成都万年枢纽中心机房谐波治理工程安装总数3台型号规格050SinexcelAPF44L/HL-A安装测试工程师李正军初装日期2009/10/26验收日期2009/10/31项目描述中国移动四川成都万年枢纽中心机房的配电系统中含有大量的UPS和开关电源等谐波源设备，给系统带来了严重的谐波污染。目前供电质量难以保证通信业高可靠性用电的需要，需要在提高供电质量的同时推进节能降耗，针对具体的谐波测试情况，在机房中谐波污染最严重的两个测试点处共安装了3台有源电力滤波器进行谐波治理。安装示意图安装地点一在1楼低压配电室17P配电柜中2台200kVA的UPS输入端安装了1台50A有源电力滤波器现场照片配电柜中有源电力滤波器接线图有源电力滤波器安装位置图开启APF前的波形图电压波形图电流波形图开启APF后的波形图电压波形图电流波形图波形图对比小结有源电力滤波器开启后，电压和电流波形的畸变明显减少，接近标准正弦波。开启APF前的频谱图开启APF后的频谱图频谱图对比小结有源电力滤波器开启后，系统中主要的5次和7次谐波含量明显减小，高次谐波基本都得到了消除。开启APF前的谐波数据开启APF后的谐波数据谐波治理前后数据对比项目A相B相C相治理前电压畸变率(THDU)/%电流畸变率(THDI)/%23.422.823.3治理后电压畸变率(THDU)/%电流畸变率(THDI)/%安装地点一谐波治理效果总结达到预期补偿效果，开启有源电力滤波器后，市电模式下电压畸变率（THDU）由2.5%下降到1.5%，电流畸变率（THDI）由24%下降到5%，总谐波电流由44A下降到9A，该处的功率因数PF由0.89提升到了0