淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 嘉定 201801
1、引言
隨著科技的進(jìn)步,城市化水平的不斷提高,城市軌道交通與人們?nèi)粘I钕⑾⑾嚓P(guān)。地軌道交通系統(tǒng)的用電設(shè)備繽紛復(fù)雜,其中像電力機(jī)車、空調(diào)水泵及風(fēng)機(jī)、電梯、機(jī)房網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、UPS、燈光調(diào)控系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和其他電力電子設(shè)備分布在整個地鐵的應(yīng)用現(xiàn)場。造成了惡劣的諧波環(huán)境,對保證電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全正常運(yùn)行造成了極大的威脅。本文通過對諧波問題產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析,提出切合工程實施的解決方案。
2、軌道交通存在的問題
軌道中主要存在以下五點問題:
3、諧波產(chǎn)生的危害
(1) 影響動力電氣設(shè)備的正常工作,除了引起附加損耗外,還可使變壓器局部嚴(yán)重過熱,使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短,嚴(yán)重時會導(dǎo)致變壓器燒毀、電纜放炮、電容器擊穿等故障;
(2) 會引起系統(tǒng)中局部并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振,從而使諧波放大,使前述的危害大大增加,甚至引起嚴(yán)重事故;
(3) 會導(dǎo)致電力系統(tǒng)內(nèi)繼電保護(hù)和自動裝置誤操作,如保護(hù)開關(guān)誤跳閘,導(dǎo)致部分線路斷電;
(4) 使電力系統(tǒng)內(nèi)計算機(jī)等精密設(shè)備無法正常工作;
4、軌道交通系統(tǒng)諧波解決方案
ANAPF有源濾波器具有動態(tài)響應(yīng)速度小于20ms,濾除2-21次諧波,可以實時檢測系統(tǒng)的諧波電流,控制命令裝置發(fā)出反向相等的諧波電流,平衡系統(tǒng)諧波電流,濾除系統(tǒng)諧波電流,去除系統(tǒng)諧波電流,去除諧波損耗,穩(wěn)定系統(tǒng)電壓,平衡三相電壓,補(bǔ)償無功損耗。
4.1 ANAPF有源濾波器主要技術(shù)特點
DSP+FPGA全數(shù)字控制方式,具有極快的響應(yīng)時間 ;先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ雀?、運(yùn)行更穩(wěn)定;一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功;模塊化設(shè)計,便于生產(chǎn)調(diào)試;便利的并聯(lián)設(shè)計,方便擴(kuò)容;具有完善的橋臂過流、保護(hù)功能;使用方便,易于操作和維護(hù)。
4.2 ANAPF有源濾波器主要技術(shù)參數(shù)
接線方式 | 三相三線或三相四線 | |||
接入電壓 | 3×380V ±10% | |||
接入頻率 | 50Hz ±2% | |||
動態(tài)補(bǔ)償響應(yīng)時間 | 動態(tài)響應(yīng)<4ms,全響應(yīng)時間<20ms; | |||
開關(guān)頻率 | 10kHz | |||
諧波補(bǔ)償次數(shù) | 2-21次 | |||
保護(hù)類型 | 直流過壓 IGBT過流 裝置溫度保護(hù) | |||
過載保護(hù) | 自動限流在設(shè)定值,不發(fā)生過載 | |||
冷卻方式 | 智能風(fēng)冷 | |||
噪音 | < 65db(處于柜內(nèi)并運(yùn)作于額定狀態(tài)) | |||
工作環(huán)境溫度 | -10℃~+45℃ | |||
工作環(huán)境濕度 | <85%RH 不凝結(jié) | |||
安裝場合 | 室內(nèi)安裝 | |||
海拔高度 | ≤1000m(更高海拔需降容使用) | |||
進(jìn)出線方式 | 下進(jìn)下出 | |||
防護(hù)等級 | IP21 | |||
智能通信接口 | RS485/MODBUS-RTU | |||
遠(yuǎn)程監(jiān)控 | 可選 | |||
重量(kg) | 三相四線 | 三相三線 | ||
30A、50A | 7、100A | 30A、50A | 7、100A | |
280 | 360 | 240 | 290 |
4.3 ANAPF有源濾波器報價及元件清單
型號:ANAPF100-400/B | |||
參考價格:12萬元/臺 | |||
主要產(chǎn)品明細(xì): | |||
序號 | 名 稱 | 型 號 | 數(shù)量 |
1 | APF電氣柜 | 800X600X2200 | 1 |
2 | 變流器 | APFCOV-CVT100 | 1 |
3 | 控制器 | APFMC-C100 | 1 |
4 | 電抗器 | APF-RE.(S)DG-100 | 1 |
5 | 有源電流互感器 | LT208-S7 | 3 |
6 | 濾波器 | DL-1TH1 | 2 |
7 | 斷路器 | CVS160FTM160D4P3D | 1 |
8 | 接觸器 | LC1D150M7C | 1 |
9 | 微型斷路器 | NDM1-63C32 | 1 |
10 | 中間繼電器 | MY4NAC | 2 |
11 | R型變壓器 | R320-0.38/0.22 | 1 |
12 | 諧波檢測儀 | ACR350EGH | 1 |
13 | 電線 | 16mm2 | 若干 |
14 | 電線 | 4mm2 | 若干 |
4.4 ANAPF有源濾波裝置在軌道交通中的應(yīng)用案列
某城市軌道交通系統(tǒng),變電系統(tǒng)的諧波治理采用集中補(bǔ)償方式。下圖為有源濾波裝置投入前后諧波電壓、諧波電流治理圖:
由投入濾波器前后電網(wǎng)電流波形可以清楚地看出,電網(wǎng)電流諧波絕大部分被濾除掉,波形已經(jīng)為正弦波,總電流由2343A降低為2240A,電流有效值降低4.3%;總的電流畸變率由25.2%降為3.3%,補(bǔ)償率達(dá)到89%,功率因數(shù)由0.95提高到0.99。對照國標(biāo)電網(wǎng)諧波電流允許值可以清楚地看出,補(bǔ)償前各次諧波電流明顯超過國標(biāo)要求數(shù)倍,補(bǔ)償后各次諧波電流均能達(dá)到國標(biāo)要求。對于軌道交通,安全運(yùn)行是*位的。有源濾波器投入后,配電系統(tǒng)諧波得到了很好的抑制,提升的供電可靠性,消除諧波對軌道交通系統(tǒng)的供電影響,保障了城市軌道系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
5、結(jié)論
本文分析了城市軌道交通系統(tǒng)的諧波存在源、諧波特性以及危害,介紹了ANAPF低壓有源濾波器的特點以及技術(shù)參數(shù),并通過某城市軌道交通系統(tǒng)中有源濾波器的應(yīng)用案例,對比分析了有源濾波器投入前后的諧波治理情況,由有源濾波器投入前后對比圖分析對城市軌道交通進(jìn)行諧波治理后改善了電能質(zhì)量,總體提升了軌道交通系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行效率和電力能源的使用效率。
【參考文獻(xiàn)】
作者簡介:
淮亞利,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為智能電網(wǎng)供配電。
《ANAPF有源電力濾波裝置設(shè)計與應(yīng)用圖集》(圖集號:ACR13CDX701)由安科瑞電氣股份有限公司主編,本圖集結(jié)合ANAPF有源電力濾波裝置產(chǎn)品的特點,依據(jù)電氣設(shè)計規(guī)范,研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題,達(dá)到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的。圖集適用于新建、改建、擴(kuò)建和技改項目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的諧波抑制及綜合治理的設(shè)計與改造。