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GRT-APF 混合型濾波補償裝置

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  • 技術參數
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GRT-APF 混合型濾波補償裝置 = 有源濾波 + SVG有源動態無功補償 + 調諧補償

        GRT-APF混合型濾波補償裝置,將有源濾波、有源動態無功補償和無源調諧補償三大功能有機結合。裝置采用多處理器并行工作,快速檢測諧波和控制無功補償。在主控制器的協調下,既能有效濾除非線性負載產生的諧波電流,減少對電網的諧波污染,又能提供感性及容性無功電流,實現全量程無功連續快速和無級差平滑補償,保證功率因數達標,實現動態無功補償。                                                                              

主要功能

◆  濾除接入點諧波

采用APF技術動態進線接入點的諧波檢測,利用可控的功率半導體器件向電網注入于系統原有的諧波幅值相等、相位相反的電流,從而抵消諧波電流,達到實時補償諧波的目的。

◆  無功功率動態補償

實時檢測、動態輸出容性及感性無功,對負載消耗的無功分量進行快速補償。

◆  提高接入點功率因數

動態進行無功功率補償以后,接入點功率因數可維持在較高水平。

◆  改善三相不平衡

通過實時動態補償,可以起到改善三相系統不平衡的作用。

◆  消除中性線電流

       在三相四線制供電場合,消除中性線零序電流和三倍頻次諧波電流,有效抑制中性線電位升高及發熱,從而保護電氣設備和人身安全。


產品特點

◆  多種功能

可同時實現諧波濾除、動態無功補償、三相平衡、零序電流消除等多個功能;

◆  應用范圍廣

適用于普通用電場合及電能質量問題突出、常規方案難以解決的用電場合;

普通用電場合:以無源部分輸出為主,有源部分容量采用標準配置,主要起微調作用

諧波畸變顯著場合:有源輸出部分根據需要進行配置,以濾波功能為主

無功需求快速變化場合:有源輸出部分根據需要進行配置,以動態無功補償功能為主

特殊場合1~諧波畸變與快速無功需求同時存在:無功需求相對穩定的部分采用無源電抗電容器組補償,快速變化部分采用有源動態無功補償,及有源濾波。有源輸出采用增強配置

特殊場合2~新建項目運營初期空載或輕載場合空載或極輕載時配電網中的“用電設備”主要是輸電電纜,由于存在線路分布電容,大量的帶電電纜會產生容性無功功率而使系統處于過補償狀態。而輕載時無功需求量小,常規的電容補償由于達不到投入門檻值而不能投入,導致功率因數無法提高。混合型濾波補償裝置在這種用電情況下,可以提供感性無功功率及快速精細的無功功率補償。有源輸出部分以動態無功補償功能為主; 實時檢測、動態輸出容性及感性無功,對負載消耗的無功分量進行快速補償。

◆  可靠性高

元器件安全裕度大,抗過載、抗沖擊能力強。如核心IGBT器件裕度為3倍,直流電容溫度等級為105°C;裝置有源部分采用獨特的風道設計,對功率模塊、電抗器等進行高效散熱。使其過載能力及可靠性顯著提升。運行功耗、發熱量明顯低于其他同類產品,大功率工作時尤其明顯。裝置關鍵器件采用進口品牌,性能穩定、損耗小、使用壽命長

◆  無級差輸出

       有源輸出部分采用SVG技術,實現對系統中快速波動的無功功率實時跟蹤補償,功率因數曲線全程平滑無級差。     

       同時電容器投切次數大大減少,延長投切開關及電容器的使用壽命;

◆  維護方便

混合濾波補償裝置各功能板塊經過專門設計和布置,方便維護及維修。      

裝置無源部分在使用過程中,只需進行最基本的電氣設備例行維護及檢查,不需特殊維護;

◆  電能質量分析

控制器集成了電能質量分析儀的全部功能,可實時顯示補償前后各次諧波電流有效值、電壓、電流畸變率,可顯示補償前后電流、電網電壓的實時曲線。方便對補償效果進行評估;

◆  多重運行保護

軟硬件同時提供多重保護功能,包括設備過流、直流側過壓、系統側欠壓、IGBT模塊過溫、電抗過溫和IGBT模塊故障保護,可根據需要,自由調整各保護定值;

◆  故障錄波

任一保護動作時,自動啟動自動錄波,記錄動作前后數個周波內全電氣數據,供事故分析。

◆  諧波選次補償

控制器軟件采用改進TTA算法,實現2~50次諧波選次補償;

◆  高精度

控制器采用16位A/D芯片和每周波512點的24通道高速采樣;

◆  調整靈活

各功能輸出比例可以現場調整,也可根據需要選擇一種或多種功能;

◆  自恢復性

當各種原因引起設備跳閘后可自行恢復運行,無需人工干預;

◆  自動節能

可根據負荷側補償電流大小,設備自動起停,實現低負荷電流情況下的節能;

◆  寬電壓輸入

設備可適應寬電壓輸入,額定電壓+/-15%波動時都可正常工作;


基本構成

裝置由三大部分組成:

1.檢測和控制電路

檢測系統諧波和無功情況,同時控制有源和無源部分的投入。基于快速無功、諧波檢測和補償控制算法,使用靈活,功能強大。

2.有源輸出部分

輸出裝置兼具有源濾波和有源無功輸出,可以動態智能調節或人工設置。

有源輸出裝置主電路為PWM變換器。有源發生器通過電抗器并聯在電網上,通過電流互感器對負載電流進行采樣,濾波器分析計算負載電流中的諧波分量和無功分量,控制電力電子元件逆變輸出相應的補償諧波和無功功率,兩者相互抵消,以達到優化電能質量的目的。具有工作方式靈活、動態響應快速、輸出特性受電網影響小等突出優點。

3.無源輸出部分

采用分組投切調諧電容電抗器組,電抗率可以配置7%或14%,能夠進行大容量的無功補償,兼具部分諧波濾除功能。

       

工作原理

GRT-APF基本原理如下圖所示。

GRT-APF混合型濾波補償裝置控制系統,由諧波和無功電流檢測電路與補償電流發生電路組成,主電路為PWM變換器。由RCL組成的高通濾波器主要用來濾除開關紋波電流。

有源濾波器通過電抗器并聯在電網上,通過電流互感器對負載電流進行采樣,濾波器分析計算負載電流中的諧波分量和無功分量,控制電力電子元件逆變輸出相應的補償諧波和無功功率,兩者相互抵消,以達到優化電能質量的目的。有源濾波器具有工作方式靈活、動態響應快速、輸出特性受電網影響小等突出優點。


使用效果

有源濾波效果


       圖中紅色線和藍色線分別代表濾波前后電流波形,綠色線為裝置輸出補償電流波形。

有源濾波裝置輸出一個與系統諧波電流大小相等,方向相反的諧波,疊加后得到純凈的正弦波電流。

 

無功補償平滑、無級差調節

圖中陰影部分為分組投切電容器組補償后的無功缺額,由有源部分進行動態無功補償。

通過無源電容器補償,和有源靜態無功發生裝置的結合,既能實現低成本、大容量的無功功率補償,又能達到快速,平滑的效果。


應用領域

本裝置可以應用于:

1.軌道交通,電氣化鐵路,機場;

2.數據中心、IDC機房;

3.醫療行業;

4.冶金行業、鋼鐵廠、港口碼頭;

5.石化行業、礦山;

6.汽車制造行業;

7.新能源應用行業。

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