摘要:作為國(guó)家提出的綠色電網(wǎng)、節(jié)能降耗已成為現(xiàn)代化企業(yè)努力的目標(biāo),也是企業(yè)急需解決的問(wèn)題。作為地鐵車站這類市政公共交通建筑的著重系統(tǒng)——配電系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)綠色電網(wǎng)實(shí)質(zhì)上是解決電網(wǎng)中存在的各種電能問(wèn)題,主要是涉及到諧波與無(wú)功問(wèn)題兩個(gè)方面,就某條地鐵線目前的電力系統(tǒng)狀態(tài)而言,其在低壓配電系統(tǒng)中裝設(shè)有源電力濾波器進(jìn)行諧波治理,但APF實(shí)際未投入。系統(tǒng)中的諧波問(wèn)題仍然存在,因此需對(duì)該站點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的測(cè)試,同時(shí)為該線路的有源電力濾波器APF進(jìn)行必要性評(píng)估,對(duì)后續(xù)新開(kāi)線路的有源濾波器設(shè)置提出參考意見(jiàn)。
關(guān)鍵詞:地鐵負(fù)載;電能質(zhì)量;諧波治理;無(wú)功補(bǔ)償
(1)有源電力濾波器的工作原理
有源電力濾波器的工作原理如圖1所示,主要由負(fù)載電流分離、指令電流調(diào)節(jié)、輸出電流控制、驅(qū)動(dòng)電路以及主電路組成。它采用電流型變流器,經(jīng)連接電抗器接入系統(tǒng),通過(guò)調(diào)整交流側(cè)逆變輸出電壓的瞬時(shí)幅值與相位,或直接控制交流側(cè)輸出電流,使裝置發(fā)出或吸收寬頻譜無(wú)功功率?;陔娏﹄娮拥挠性措娏V波器裝置并聯(lián)于電網(wǎng)中,相當(dāng)于一個(gè)可控的無(wú)功及諧波電流源,其無(wú)功及諧波電流可以快速地跟隨負(fù)荷無(wú)功電流的變化而變化,自動(dòng)補(bǔ)償電網(wǎng)系統(tǒng)所需無(wú)功及諧波,并且可以實(shí)現(xiàn)從感性無(wú)功到容性無(wú)功的全范圍補(bǔ)償,同時(shí)對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行動(dòng)態(tài)穩(wěn)定調(diào)節(jié)。
圖1 有源電力濾波器工作原理圖
(2)有源電力濾波器的工作原理
有源電力濾波器采用模塊化插拔式設(shè)計(jì),集三相不平衡治理、諧波抵制和無(wú)功補(bǔ)償功能為一體,方便運(yùn)維人員安裝拆卸,同時(shí)也方便將來(lái)用電負(fù)荷發(fā)生變化擴(kuò)展補(bǔ)償容量。
該有源濾波裝置主要特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面:
① 補(bǔ)償方式靈活:既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無(wú)功,可對(duì)2-51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償,同時(shí)可治理三相不平衡問(wèn)題;
② 線性補(bǔ)償,全響應(yīng)時(shí)間≤5ms;
③ 具有人性化的人機(jī)交互界面,可通過(guò)該界面看到系統(tǒng)和本體的實(shí)時(shí)電能質(zhì)量信息,操作簡(jiǎn)單,可以遠(yuǎn)控,也可以本控;
④ 采用DSP高速檢測(cè)和運(yùn)算的數(shù)字控制系統(tǒng)和進(jìn)口IGBT,功率密度大,可靠性高;
⑤ 監(jiān)控以及顯示具備遠(yuǎn)程通訊接口,可以通過(guò)PC機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控;
⑥ 標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì),縮短交付周期,同時(shí)提高了使用的可靠性和可維護(hù)性。
有源電力濾波器可采用壁掛和整柜方式安裝,同時(shí)可實(shí)現(xiàn)集中和就地治理,如圖2所示的產(chǎn)品,給安裝、 維護(hù)及日后升級(jí)帶來(lái)了便捷,提高了整體的安裝效率。
圖2 有源電力濾波器產(chǎn)品示意圖
(1)項(xiàng)目背景
廣東某地鐵改造項(xiàng)目,系統(tǒng)中負(fù)載主要為照明、空調(diào)、泵機(jī)類、電梯、信號(hào)電源、UPS等設(shè)備,開(kāi)關(guān)電源的啟動(dòng)瞬間形成電流沖擊,和其它設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生諧波電流污染。其諧波主要包括3、5、7、9次;不進(jìn)行合理治理,將對(duì)其他電氣設(shè)備產(chǎn)生危害,如:大量的3次諧波造成中線過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi);大量諧波造成變壓器局部嚴(yán)重過(guò)熱;繼電保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作等。
(2)治理方案
根據(jù)以往測(cè)量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行諧波分析與估算,諧波主要由UPS和一些非線性直流電源產(chǎn)生,該項(xiàng)目有1#、2#兩個(gè)配電站,1#配電站有2臺(tái)800kVA的變壓器,2#配電站有2臺(tái)1000KVA的變壓器,分別采用集中治理方案,在每臺(tái)變壓器下加裝ANAPF系列有源電力濾波器,由于安裝空間有限,選擇我司壁掛式有源電力濾波器進(jìn)行嵌入式安裝,1#配電站中#1和#2變壓器下安裝型號(hào)均為ANAPF75-380/BBL,2#配電站中#1和#2變壓器下安裝均為2臺(tái)型號(hào)為ANAPF60-380/BBL的有源電力濾波器并機(jī)使用,保障了整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(3)治理效果
圖3 治理之前電流波形和各次諧波電流畸變率
圖4 治理之后電流波形和各次諧波電流畸變率
治理前電流波形發(fā)生畸變,三相電流畸變率分別為10.8%、11.1%、12.5%;在加裝ANAPF系列有源電力濾波器后電流波形趨向正弦波,各次諧波得到抵制,電流畸變率明顯降低,三相電流畸變率降至4.0%、4.1%、4.4%。
(4)安裝現(xiàn)場(chǎng)
本文主要地鐵負(fù)載電能質(zhì)量治理方案的相關(guān)內(nèi)容,通過(guò)對(duì)地鐵電能質(zhì)量方面出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析,并結(jié)合電能質(zhì)量相應(yīng)測(cè)量數(shù)據(jù),給出相應(yīng)的治理方案。后結(jié)合廣東某地鐵電能質(zhì)量改造項(xiàng)目案例,并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用證明了濾波器設(shè)備的實(shí)用性,驗(yàn)證了有源濾波器設(shè)備可快速地治理無(wú)功及諧波電流,并且解決地鐵用電負(fù)荷增長(zhǎng)帶來(lái)的電能質(zhì)量惡化問(wèn)題,對(duì)地鐵電子設(shè)備、儀器儀表的計(jì)量和整體供電能力、安全運(yùn)行及經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。