1、一、項目概述 1.編制的依據： 根據碳素廠煅燒車間.新焙燒車間.成型車間提供的用電數據及我方技術人員現場采集電氣數據編制此方案。 2.改造單位的基本情況： 碳素廠煅燒車間和新焙燒主要用電設備為：風機、混捏機和電焊機等動力設備，其中大部分設備使用了ABB變頻器,產生了大量的諧波，考慮到生產工藝的安全保障及電力品質改造的方向， 根據設備用電情況及生產工藝要求進行諧波治理改造方案的設計。 3、供電系統情況分析： 碳素廠煅燒車間，新焙燒，成型用電設備以電機為主。由于生產工藝要求的復雜性，對用電設備的供電質量的可靠性要求較高。 在現場用電設備中，變頻負載所占比例較大，產生大量的諧波，影響供電系統的穩定性

2、，極大地惡化了線路和系統的電力品質，對線路系統中的其他設備及PLC系統的正常運行產生了不良影響和安全隱患，同時造成不必要的電力能源額外損耗。 二、企業實施電效管理的必要性 1、諧波對設備及生產的影響(1)諧波對電機的影響 諧波對電機的危害主要是產生附加的損耗和轉矩。由于集膚效應、磁滯、渦流等隨著頻率的增高而使在旋轉電機的鐵心和繞組中產生的附加損耗增加。在供電系統中，用戶的電動機負荷約占整個負荷的絕大部分。因此，諧波使電力用戶電動機總的附加損耗增加的影響最為顯著。由于電動機的出力一般不能按發熱情況進行調整，由諧波引起電動機的發熱效是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負序電壓來考慮的。相關試驗表

3、明，在額定出力下持續承受為3%額定電壓的負序電壓時，電動機的絕緣壽命要減少一半。諧波電流所產生的諧波轉矩對電動機的平均轉矩的影響不大，但諧波會產生顯著的脈沖轉矩，可能會出現電機轉軸扭曲振動的問題。(2)諧波對變壓器的影響 諧波電流使變壓器的銅耗增加，特別是諧波會在其繞組中形成環流，使繞組過熱；對全星形連接的變壓器，當繞組中性點接地，而該側電網中分布電容較大或者裝有中性點接地的并聯電容器時，可能形成諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。 (3)諧波對工廠自動控制系統的影響隨著自動控制的普及，工廠大量使用了如PLC，DCS等電子設備的自動控制系統，此類設備對供電電壓的諧波畸變很敏感，這種設備常常須靠電壓

4、波形的過零點和其它電壓波形取得同步運行。電壓諧波畸變可導致電壓過零點漂移或改變一個相間電壓高于另一個相間電壓的位置點。這兩點對于不同類型的自動控制設備是至關重要的。控制系統對這兩點(電壓過零點與電壓位置點)的判斷錯誤可導致控制系統失控。諧波還嚴重干擾儀表信號的幅值，進而造成生產或運行中斷或誤動作，引起設備和生產事故，導致較大的經濟損失。 （4）諧波對供電線路的影響 優于供電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨著頻率的升高而增加。在集膚效應的作用下，諧波電流使輸電線路的附加損耗增加。在供應電網的損耗中，變壓器和輸電線路的損耗占了大部分，所以諧波使電網網損增大。諧波還使三相供電系統中的中性線的電流增大，

5、導致中性線過載。輸電線路存在著分布的線路電感和對地電容，它們與產生諧波的設備組成串聯回路或并聯回路時，在一定的參數配合條件下，會發生串聯諧振或并聯諧振。一般情況下，并聯諧波諧振所產生的諧波過電壓和過電流對相關設備的危害性較大。當注入電網的諧波的頻率位于在網絡諧振點附近的諧振區內時，會激勵電感、電容產生部分諧振，形成諧波放大。在這種情況下，諧波電壓升高、諧波電流增大將會引起繼電保護裝置出現誤動，以至損壞設備，與此同時還可產生相當大的諧波網損。對于電力電纜線路，由于電纜的對地電容比架空線路約大10-20倍，而感抗約為架空線路的1/2-1/3，因此更容易激勵出較大的諧波諧振和諧波放大，造成絕緣擊穿的

6、事故。 (5)影響繼電保護和自動裝置的工作和可靠性 諧波對電力系統中以負序(基波)量為基礎的繼電保護和自動裝置的影響十分嚴重，這是由于這些按負序(基波)量整定的保護裝置，整定值小、靈敏度高。如果在負序基礎上再疊加上諧波的干擾則會引起發電機負序電流保護誤動(若誤動引起跳閘，則后果嚴重)、變電站主變的復合電壓啟動過電流保護裝置負序電壓元件誤動，母線差動保護的負序電壓閉鎖元件誤動以及線路各種型號的距離保護、高頻保護、故障錄波器、自動準同期裝置等發生誤動，嚴重威脅電力系統的安全運行。 ( 6)干擾通信系統的工作 電力線路上流過的5、7、11、13等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合，在鄰近電力線的

7、通信線路中產生干擾電壓，干擾通信系統的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發電話鈴響，甚至在極端情況下，還會威脅通信設備和人員的安全。另外高壓直流(HVDC)換流站換相過程中產生的電磁噪聲(3-10kHz)會干擾電力載波通信的正常工作，并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護裝置產生動作失誤，影響電網運行的安全。 (7)對用電設備的影響諧波會使如照明設備、通信設備、電視及音響設備、電腦設備、載頻遙控設備等都容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命.(8)諧波對人體的影響 從人體生理學來說，人體細胞在受到刺激興奮時，會在細胞膜靜息電位基礎上發生快速電波動或可逆翻轉，

8、其頻率如果與諧波頻率相接近，電網諧波的電磁輻射就會直接影響人的腦磁場與心磁場。2、諧波治理是企業發展的需求 電能管理、電力分配和電力品質、負載設計等問題已成為影響企業生產經營的又一重要因素，因電能管理、電力分配不合理和電力品質不佳等問題造成的設備故障率上升、產品品質下降、設備增容成本增加的問題已成為企業又一制約發展和贏利的成本。 同時，中國企業側的電能使用效率卻極低，我們每創造一個GDP單位的收益，所用去的電耗，是發達國家的35倍。電能使用密度過大，電耗高度密集，使得一些企業的成本過高，產品不具備國際和市場競爭力。 三、諧波治理改造方案的要求目 的：在滿足生產工藝的情況下，以消除諧波為目的。全

9、面考慮節能降耗的方法和途徑，降低用電系統電費成本，提升設備使用效率；選擇設備簡潔、種類盡量少是這次方案設計的一個基本目標。本次設計方案的優劣直接會影響相關設備的操作和維護，而系統的復雜程度也隨之會有變化，因此，設計的每一個細節都需考慮到將來實施、操作、管理、維護的每一個層面。 兼容性：考慮到生產工藝的需要，電效控制柜設備獨立，不依賴于原有系統，出現問題能及時脫離原操作系統。 維護性：操作簡單，設備安裝維護簡潔，以并聯方式進行連接。保證控制系統的相互操作性、關聯性，并易于維護、管理和擴充。 綜合效益：包括可以提高電機的實際功率因數、降低線損、減少電機的損壞率、換修率、延長設備的維修周期和使用壽命

10、等，從而提高設備使用效率，提升企業的競爭力。四、諧波治理技術方案 第一部分：測試目的及儀表簡介： 諧波測試目的：了解無功、諧波的基本情況并進行電氣數據分析。 測 試 儀 器 ：（FLUKE43B電能質量分析儀） 監測及記錄電力質量，當問題出現時分析它產生的原因，電力質量故障診斷功能最全面的儀器，測量功率因數，突升，突降，閃變，諧波分析到50次，高頻瞬態測量，檢測及波形顯示。 設備技術參數 ;電壓精確度: 0.2%+0.1 電流精確度: 0.5%+0.1第二部分：數據測試及分析 1. 煅燒車間配電系統由2臺容量800kVA變壓器供電，電壓等級為400V，各變壓器配電系統下負荷基本相同，三相運行電

11、流、電壓基本平衡，系統有變頻器12臺.各配電系統負載設備有鍋爐引風機132KW2臺、大窯引風機45KW2臺、小窯引風機55KW2臺,還有一些小功率設備和照明設備。變壓器根據生產需要提供3種供電方式;(1).開一備一運行, 閉合母線.(2).2臺同時獨立運行,斷開母線.(3). 開一備一運行, 斷開母線. (這種運行方式較少出現)煅燒車間配電系統示意圖2008年5月5日煅燒車間1#變壓器母線各測試電氣數據圖表如下：（1）、A相現場測試數據如下： A相5次諧波電流和諧波含量 A相7次諧波電流和諧波含量 負荷平均功率和功率因數 負荷平均諧波含量和電流 C相5次瞬時諧波電流 C相7次瞬時諧波電流 煅燒

12、配(1#進線)諧波參數容量電壓等級短路阻抗最大負載電流負載功率總和800KVA400V4.54%680A650KWUan(v)A相功率THDFu(%)RMS(電壓）（V）基波電壓（V）3次電壓（V）5次電壓（V）7次電壓（V）9次電壓（V）P（KW）Q（Kvar)S(KVA)COSf(HZ)2.5226.4222.35.63.73.33.163-7852-6889-1250.80-08350諧波含量（%）241.81.513Ia(A)THDFi(%)RMS(電流）（A）基波電流（A）3次電流（A）5次電流（A）7次電流（A）9次電流（A）11次電流（A）13次電流（A）15次電流（A）17次電

13、流（A）19次電流（A）24.5370-430350-5104.2-9.856-6826-33519.86.8553243諧波含量（%）1.715-18%8.7%14%2.717%13%06%10%(2).測量的數據表明該配電系統主要以5、7次諧波為主，其諧波電流含量18%，系統功率因素0.83左右.需要進行治理.2新焙燒配電系統由2臺160kVA變壓器供電，電壓等級為400V，各變壓器配電系統下負荷基本相同，三相運行電流、電壓基本平衡，安裝有8臺這頻器,配電系統負載設備有排煙風機315KW3臺（開2臺備用1臺）、多功能卷揚機45KW2臺、羅茨風機90KW1臺。大行車2臺（變頻器1拖2），小行

14、車2臺（變頻器1拖2）, 還有一些小功率設備和照明設備.變壓器根據生產需要提供3種供電方式;(1).開一備一運行, 閉合母線.(2).2臺同時運行,斷開母線.(3). 開一備一運行, 斷開母線.(這種運行方式較少出現)新焙燒車間配電系統示意圖2008年5月5日新焙燒2#變壓器母線各測試電氣數據圖表（1）、A相現場測試數據如下： A相5次瞬時諧波電流 A相瞬時基波電流 新焙燒配(2#進線)諧波參數容量電壓等級短路阻抗最大負載電流負載功率總和1600KVA400V4.861300A950KWUan(v)A相功率THDFu(%)RMS(電壓）（V）基波電壓（V）3次電壓（V）5次電壓（V）7次電壓（

15、V）9次電壓（V）P（KW）Q（Kvar)S(KVA)COSf(HZ)2.5226.4226.4653.83.33，4140651470.9550諧波含量（%）281.61.515Ia(A)THDFi(%)RMS(電流）（A）基波電流（A）3次電流（A）5次電流（A）7次電流（A）9次電流（A）11次電流（A）13次電流（A）15次電流（A）17次電流（A）19次電流（A）23.5587-6115851611368325307188諧波含量（%）2.519.311.10.44.14.71.12.71.3(2).測量的數據表明該配電系統主要以5、7次諧波電流為主，其諧波電流含量19.3%，有必要

16、進行治理.系統功率因素0.93左右.達到國家標準.3. 成型車間配電系統由2臺160kVA變壓器供電，電壓等級為400V，各變壓器配電系統下負荷基本相同，三相運行電流、電壓基本平衡，配電系統負載設備有風機132KW1臺、磨機132KW1臺。除塵風機45KW2臺、破碎機37KW2臺，振動篩37KW2。除塵風機22KW4臺。大行車30KW2臺， 還有一些小功率設備和照明設備，功率總和大約865KW。該車間有變頻器6臺。變壓器根據生產需要提供3種供電方式;(1).開一備一運行, 閉合母線.(2).2臺同時運行,斷開母線.(3). 開一備一運行, 斷開母線. (這種運行方式較少出現)2008年5月18

17、日成型車間1#變壓器母線各測試電氣數據圖表如下：單相測試數據圖表成型車間(2#進線)諧波參數容量電壓等級短路阻抗最大負載電流負載功率總和1600KVA400V4.89%1150A890KWUan(v)A相功率THDFu(%)RMS(電壓）（V）基波電壓（V）3次電壓（V）5次電壓（V）7次電壓（V）9次電壓（V）P（KW）Q（Kvar)S(KVA)COSf(HZ)0.8225.92250.221.120.6711158197.40.9150諧波含量（%）0.10.50.3Ia(A)THDFi(%)RMS(電流）（A）基波電流（A）3次電流（A）5次電流（A）7次電流（A）9次電流（A）11次電

18、流（A）13次電流（A）15次電流（A）26.2650-880905.23899.12.9625.10526.210.045.02諧波含量（%）4.5%10.71.82.52.61.30.5(2). 測量的數據表明該配電系統主要以3、5、7、9次諧波為主，其諧波電流含量10.7%，需要進行治理.系統功率因素0.91左右.達到國家標準.4數據分析：從供電系統的測量結果來看，電機的變頻負載在正常運行中存在的諧波電流是：三次、五次、七次、十一次和十三次諧波電流。由于這些諧波的存在，一方面增加很多電能的損耗，另一方面還會增加變壓器的負擔，勢必會給整個電網系統和生產設備造成一定的危害。 供電系統正常運行

19、時奇次諧波電流已經逼近國家管制的標準，由于諧波量偏大，將引起額外的線路損耗、接觸損耗、鐵心損耗，易于造成線路和設備發熱從而引發安全事故并損害設備的正常工作和正常使用壽命。大量的諧波電流不僅僅給供電系統的穩定性造成嚴重影響，同時影響電網的供電安全。 從測量諧波電流數據可以看出,變頻負載產生比較大的諧波電流從而引起嚴重的電流畸變。 從電壓、電流諧波表中可以看出，諧波電流最大畸變率為241A(24.6%),從測量的數據可以看出電流諧波比較大。諧波的存在，嚴重地影響了各種電氣設備的正常運行，并不可必免地給用戶帶來附加損耗。 從調查的結果來看，碳素廠變頻負載在客觀上產生各次諧波，由于諧波含量大，電流總畸

20、變率偏大，導致波形發生明顯畸變，造成很大的能源浪費，影響設備的安全和使用壽命. 第三部分、諧波治理技術解決方案 1.設計依據 根據從碳素廠現場采集的數據（見非標產品現場諧波參數表）和現場調查的情況，以及將要達到的改造要求來編制本方案。 從現場采集到的數據可以看出，配電系統的功率因素還可以；但3次、5次、7次、11次諧波電流含量較高。整個配電系統的電力品質惡化程度比較嚴重。從諧波治理角度分析，碳素廠的諧波干擾已非常嚴重，影響設備的安全運行，所以諧波治理已到了急需治理的程度。從節能的角度分析，提高畸變功率因數，減少諧波畸變功率,從測量的數據計算需要增加兩臺有源電力濾波器，降低視在功率從而達到變壓器

21、增容的目的,降低基波電流有效值從而達到保護及節能的雙重功效。2.設計方案設計選擇英國薩梅特(SAHF)有源電力濾波器進行治理, 作為世界上較早從事節能和電能質量產品研發和生產的專業制造廠商, 英國薩梅特具有強大的研發和生產能力，一直引領業界技術的發展，具備傲視同儕的領先自主技術！并且依靠強大的規模生產優勢，所供應的產品具有無與倫比的性價比，性能卓越。有源電力濾波器的成功掛網運行預示著該裝置在解決了諧波危害的同時，將同時帶來大大降低電網的無功損耗，節約大量電能的益處，并為清潔電網做成重大貢獻，使電網綠色環境成為一種可能。有源電力濾波器,根據最新的瞬時無功功率理論，應用數字信號處理技術（DSP），

22、脈寬調制技術（PWM），智能化功率單元技術（IPM），觸摸屏技術（GP）等前沿科技，可實現動態消除諧波，平衡三相負荷，是一種高技術含量，濾波效率好的新型產品,根據各配電系統的狀況所選用的有濾波器產品型號如下表: (1).煅燒車間基波電流為350A-510A,5次諧波電流較大,在56A-68A范圍, 諧波含量18%,功率因素0.83 ,考慮到如果該配電系統負載設備增加,不必另外增添濾波器裝置.所以選用2臺容量為100A的三相三線有源濾波裝置（型號：SAHF-04-A100/380V），并聯安裝于配電系統母線上；吸收200A以下諧波,吸收率達到90%以上,功率因素達到95%以上.(2).成型車間基

23、波電流905A左右, 5次諧波電流最大為99A, 諧波電流較大,功率因素0.95,達到國家考核指標. 考慮到如果負載設備增加,不必另外增添濾波器裝置,所以選用2臺容量為100A的三相三線有源濾波裝置（型號：SAHF-04-A100/380V），總容量為200A源濾波裝置并聯安裝于配電系統母線上；吸收200A以下諧波,吸收率達到90%以上. 功率因素達到95%以上.(3).新焙燒車間基波電流580A左右,5次諧波電流較大,在113A范圍, 諧波含量19.3%,功率因素0.93 , 達到國家考核指標. 諧波治理設計考慮到如果該配電系統負載設備增加,不必另外增添濾波器裝置,所以選用2臺容量為150A

24、的三相三線有源濾波裝置（型號：SAHF-04-A150/380V），總容量為300A源濾波裝置并聯安裝于配電系統母線上；吸收300A以下諧波,吸收率達到90%以上. 功率因素達到95%以上.以上三個配電系統的有源濾波裝置方案,適應于變壓器的各種供電方式,無論供電系統采取哪種運行方式都能達到理想的諧波治理和無功補償效果。有源濾波器安裝示意圖如3.設計說明 因本系統的主要諧波源設備是變頻設備，消除線路和系統各次諧波是諧波治理節能改造的主要目標。從而干凈吸收諧波和浪涌，改善系統電力品質，提高功率因數，保障設備安全和正常運行、提高系統運行效率和電力能源使用效率的角度出發，進行本項諧波治理方案的制作。

25、4.設計原則 目 的：以改善電力品質、綜合提升設備運行效率和電力能源使用效率為目的。 兼容性：設備獨立，不依賴于原有系統，出現故障時能及時脫離原操作系統； 維護性：操作簡單，設備安裝維護簡潔。 5.改造后預計達到的效果和經濟效益(SAHF)有源濾波器具有：濾波、動態補償、抑制諧振、補償無功功率等四大功能。通過技改，并聯安裝于配電系統母線上，以上這些低壓配系統的電流諧波將會被大大吸收，諧波問題的影響基本消除。可達到以下效果： (1). 有源濾波裝置投入后用電能質量可明顯改善，可改善沖擊負載引起的電流沖擊，減少電壓波動和抑制電壓閃變，提高穩定性，改善電壓質量。功率因數可提高到0.95以上，線損降低

26、后可提高配電變壓器的承載效率，經濟效益明顯。(2).有源濾波器對配電系統自動實時跟隨、動態(VAR)補償; 抑制電壓波動和閃變、降低損耗，提高用電效率。消除電網各次諧波、可同時濾除2次到60次的諧波電流;提高設備安全，降低設備損耗；滿足國家(國際)標準。總諧波電流吸收率：90%。 (3).采用高性能防涌流接觸器投切各濾波支路，完善的控制系統，保護功能齊全，具有短路保護、過壓保護、過流保護等，運行可靠，操作簡單(防止系統諧振：預防電氣設備故障、保證供電安全。(4). 改善系統功率因素：降低電網損耗、提高設備效率。電路月平均功率因數：0.95。(5). 安裝諧波治理裝置后，有效的降低了諧波電流，增

27、加了變壓器的有效容量，可增加相應的帶載能力，減少擴容所需的投資。(6). 安裝諧波治理裝置后，可有效的降低變壓器的損耗，提高變壓器的安全運行系數，保證對諧波敏感的保護裝置和器件不發生誤動作。起到節能降耗的目的;節能率達10%30%,減小集膚效應，熱損、銅損、鐵損、磁損、噪音大為下降，符合國家對能源節約和降耗的指示和可持續發展的要求。并且，經過治理后的諧波電流含量不超過電流國標限值（GBT1454993），電壓總畸變率不超過國標限值，如下表所示：國家標準各次諧波電流限值標準電壓KV基準短路容量MVA23456789101112131415161718190.3810786239622644192

28、11628132411129.7188.616610043342134142411118.5167.1136.16.85.3104.79.010100262013208.5156.46.85.19.34.37.93.74.13.26.02.85.43525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.72.22.51.93.61.73.26650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.02.32.62.03.81.83.4110750129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.71.71.91.52.81.32.5諧波電壓總

29、畸變率的國標限值電網標稱電壓KV電壓總諧波畸變率%各次諧波電壓含有率% 奇次 偶次0.385.04.02.064.03.21.610353.02.41.2661102.01.60.85、設備產品清單 序號設備名稱 型號（規格）數量備注煅燒車間有源濾波器SAHF-04-A100/380V2套英國薩梅特新焙燒有源濾波器SAHF-04-A150/380V2套英國薩梅特成型車間有源濾波器SAHF-04-A100/380V2套英國薩梅特電流傳感器 HAL18個瑞士LEM集團銅芯電力電纜5023350米無錫遠東電纜廠銅芯電力電纜7023200米無錫遠東電纜廠屏蔽電纜1.527300米說明:此配制是根據現場

30、測試及炭素廠要求,將項目原計劃裝置的三臺75A容量有源濾波器改為四臺100A容量有源濾波器裝置(主要考慮將來生產需要增添負載設備,不必再增加濾波器).本裝置具有消除諧波的同時補償無功功率.五、產品簡介 1.薩梅特(SAHF)有源電力濾波器簡介： (SAHF)有源電力濾波器是一種用于動態抑制諧波、補償無功功率的新型電力電子裝置，采用高頻電力電子開關變換技術、模擬和數字混合電路技術進行電流檢測和電流注入的新型電力電子裝置。能對大小和頻率都變化的諧波及無功功率進行補償。和傳統的無源濾波器相比，有突出的優點。 (1)對各次諧波和分數諧波均能有效地抑制，且可提高功率因數； (2)系統阻抗和頻率發生波動時

31、，不會影響補償效果。并能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響； (3)不會產生諧振現象，且能抑制由于外電路的諧振產生的諧波電流的變化； (4)用一臺裝置就可以實現對各次諧波和基波無功功率的補償； (5)不存在過載問題，即當系統中諧波較大時，裝置仍可運行，無需斷開等。 由以上可看出，它克服了傳統的無源濾波器的缺點，具有良好的調節性能，因而有很大的發展前途。2. (SAHF)有源電力濾波器系統結構(SAHF)有源電力濾波器系統結構如圖l所示。(SAHF)有源電力濾波器的基本工作原理是：實時檢測補償對象的電壓和電流，經指令電流運算單元計算出補償電流指令信號，該信號經補償

32、電流發生電路放大產生補償電流，補償電流與負載電流中需用補償的諧渡及無功等電流抵消，最終得到期望的電源電流。在圖1中的體現是，當需要補償負載所產生的諧波電流時，有源電力濾波器檢測出補償對象負載電流iL中的諧波分量iLb后，將其反極性作為補償電流的指令信號iC*，再由補償電流發生電路產生補償電流ic，其中補償電流ic與負載電流中諧波分量iLh大小相等，方向相反，因而兩者相互抵消，使得電源中電流中只含基波，達到消除電源電流中諧波的目的。 圖1為有源濾波器的系統框圖。通過傳感器檢測非線性負載的電流iLa、iLb、iLc經電流信號調理后送入指令電流產生電路，指令電流產生模塊是由TI公司的DSP TMS3

33、20LF2407為核心建立的。DSP計算出需要補償的諧波和無功電流后，通過外部DA送入電流跟蹤控制電路。霍爾傳感器檢測有源電力濾波器主電路的電流ica、icb、icc，經電流信號調理后也送入電流跟蹤控制電路，電流跟蹤控制電路對主電路補償電流與指令電流進行滯環比較后送出柵極開關驅動信號，驅動電路接受來自前級電流跟蹤控制電路的PWM信號，并經隔離放大后驅動主電路的開關管，以控制主電流的電路跟隨指令電流的變化，最終達到實時補償諧波與無功功率的目的。電壓傳感器檢測變流器直流側總電壓，經電壓信號調理后送入指令電流發生電路，通過合理的控制以凋節直流側電壓的穩定。啟動、關斷和保護模塊按一定的時序控制裝置的啟

34、動和關斷，并提供裝置的過流、過壓、過熱、缺相等故障保護功能。3. 有源電力濾波器主電路設計有源電力濾波器主電路的形式絕大多數采用電壓型，(SAHF)有源濾波器選擇主電路為并聯電壓型、單個變流器的形式。(SAHF)有源濾波器主電路設計需要解決的問題是：主電路容量的計算；開關器件的選擇及其參數的確定；對補償電流的跟蹤特性起決定作用的參數(輸出電感L、直流側電容電壓Ud、滯環寬度)的設計；按所選器件要求的驅動電路的設計以及整個裝置的各種保護電路設計。(1 )主電路容量的計算 有源電力濾波器的容量SA由式(1)確定 式中：E為電網相電壓有效值； Lc為補償電流有效值。 如果所設計裝置的容量為15 kV

35、A，則 Ic=SA/3E=15x103/3x220=227 A(2 ) 功率開關器件的選取(SAHF)有源濾波器選取適用于APFP中的全控型開關器件主要有GTR、IGBT、IGCT等，器件。(3 )主電路滯環寬度的選取 有源電力濾波器的指令電流包含高次諧波和暫態電流，實際輸出的電流對指令電流有很高的跟蹤能力。下面以A相為例，分析采用滯環控制時逆變器的工作頻率f與電網電壓ea、變流器直流側電壓Ud及主電路電感值和滯環寬度間的相互關系。 對于A相半橋逆變電路，可得電路方程為式(6)為正，即電感電流在上升。 設UC1=UC2=Ud/2，假定逆變器的工作開關頻率較高，在一個開關周期內可認為電壓ea基本

36、不變，則滯環控制時補償電流的波形如圖2所示，其中為滯環寬度。 由圖2，以及式(4)和式(6)，可分別計算出電流的上升時間Tu和下降時間Td，即 由式(9)知，逆變器的最小工作頻率和最大工作頻率分別為 取電流滯環寬度為12A，直流側電壓Ud為l000V，主電路電感L為5mH，則由上述公式可得：最小開關頻率為12767 kHz，最大開關頻率為20833kHz，平均開關頻率168 kHz。 (4 )直流側電壓的計算和電容的選取 主電路的工作模式及相應的開關系數，如表1所列，等效電路圖如圖3所示。 當Ka=-1/3時，電流ica上升，即要求如果直流側電壓不能滿足大于有源電力濾波器與供電系統連接點的相電

37、壓峰伉(Em)的3倍，即同理，當Ka=13時，電流ica下降，即要求 也不會永遠成立。 所以直流側電壓應滿足如下條件，即 意味著主電路直流側電壓值應大于有源電力濾波器與供電系統連接點的相電壓峰值(Em)的3倍。在此基礎上，直流側電壓值越大，補償電流的跟隨性能越好，但器件的耐壓要求也就越高，因此(SAHF)有源電力濾波器的設計是綜合考慮的。 由式(15)，得 由此選取直流側參考電壓Udref為1000V。 在某一PwM周期內電容始終處于充電或放電狀態，直流側電容電壓最大允許偏離設定值為Udmax，則(5 ).輸出電感值的選取有源濾波器的補償特性豐要取決于輸出補償電流對于補償指令電流的跟蹤控制能力

38、。而輸出電感值直接決定了補償電流的跟蹤速度，從而很大程度地影響電力有源濾波器的工作性能。電感值過大，則系統不能適時跟蹤指令電流信號，而且電感值的增大也會造成設備成本的增加；反之。如果太小，則補償后的紋波電流過大。(SAHF)有源電力濾波器設計時合理選擇主電路交流側輸出電感值。(6)電感的最大取值由主電路的模型，對于A相有式(23)中，對于不同的諧波源和不同的補償要求，指令電流ica*是不同的，其最大電流變化率與補償參考電流的具體表達形式密切相關。其經驗公式為 (7).電感的最小取值 如果電感取值太小，則會使補償電流的紋波過大，影響有源電力濾波器的補償效果。因此，電感的最小值主要由主電路開關器件

39、所產牛的紋波決定，電感的作用是將其在補償電流上產生的紋波限定在一定范圍內。有源電力濾波器的實際輸出電流偏離指令電流的最大允許值為imax，(SAHF)有源電力濾波器以根據式(23)和式(29)，并結合實際情況對交流側電感值進行選取和調整，從而選擇合適的電感值。4.(SAHF)有源濾波裝置的應用(SAHF)有源濾波裝置并聯于系統電網中，通過實時檢測非線性負載產生的諧波電流和無功電流，快速產生與其大小相等，方向相反的補償電流IF并注入系統，達到濾除諧波并改善功率因數的目的。是用于動態抑制諧波、補償無功功率的新型電力電子裝置，能對大小和頻率都變化的諧波及無功功率進行補償。和傳統的無源濾波器相比，有突

40、出的優點。(1)對各次諧波和分數諧波均能有效地抑制，且可提高功率因數；(2)系統阻抗和頻率發生波動時，不會影響補償效果。并能對頻率和幅值都變化的諧波進行跟蹤補償，且補償特性不受電網阻抗的影響；(3)不會產生諧振現象，且能抑制由于外電路的諧振產生的諧波電流的變化；(4)用一臺裝置就可以實現對各次諧波和基波無功功率的補償；(5)不存在過載問題，即當系統中諧波較大時，裝置仍可運行，無需斷開等,具有良好的調節性能。薩梅特(SAHF)有源濾波裝置優點： l 無需現場檢測數據，即裝即用l 適合快速變動的負載情況，以及其他無源濾波無法治理的場合；在特殊情況下還可作為性能優異的動態無功補償裝置（使功率因數穩定

41、在設定值，而不是像常規的動態或靜態無功補償，只是將功率因數控制在一定范圍內變動）l 與其他進口同類產品比較，性能更加優越，更加集成化，具有價格競爭優勢，性價比高性能及參數： 取樣電流A：05A（CT二次電流） 單次電流諧波限值：2% 溫升：電感40K；模塊20K；高頻濾波器5K 總電流諧波畸變率限值：4%THD 單模塊電流峰值限制：84A 動態響應：20ms 防護等級：IP20 噪音：30dB 自動限流，不發生過載 保證不與系統發生諧振 可根據需要設置為：只補償諧波、只補償無功、同時補償諧波和無功 采用智能型IGBT模塊，內置保護有：短路、過流、過熱、驅動欠壓、直流母線過壓，可靠性極高 執行I

42、EEE-519標準（國際標準）、GB/T1459-93和GB/Z 17625.6-2003柜體規格：單柜寬度1000mmX深度800mmX高度2260mm，(注明;也可根據現場需要訂制) 六、無源濾波、有源濾波及與其他進口品牌的比較： 1性能比較：項目無源(SAHF)有源諧波濾除率50-60%95%濾波次數固定2到41次體積大小容量擴展不能方便負載特性的適應性弱強現場實測數據需要不需要維修麻煩模塊化 熱拔插方便噪音55DB55DB項目達標率80%100%動態響應5 s20ms自動限流無有系統諧振容易產生不發生功率因數穩定度波動大穩定在設定值降低線損10%10%運行模式濾波+無功可設置為只補償諧

43、波、只補償無功或同時補償諧波和無功保護過流、雷擊過流（兩級）、雷擊、過壓（兩級）、驅動欠壓、輕載封閉、過熱（三級）、模塊故障報警、適中保護2 與其他進口品牌的比較： 薩梅特有源濾波裝置與國外其他知名品牌比較，性能指標基本完全一致，在某些方面甚至更加優越：（1）薩梅特低壓電力有源濾濾裝置采用模塊化設計，每個模塊完全獨立，單模塊故障不影響其他模塊的正常工作，維修更方便。由于支持熱拔插，直接拔出損壞的模塊，插上新的模塊即可，前后只需幾秒鐘時間。維修成本也更低，只收取單模塊的成本即可。某些牌由于采用單柜大電流的形式，維修需要更換功率大得多的功率器件，還需尋找故障點，所以維修相當麻煩，費用也高得多。（2

44、）薩梅特低電壓力有源濾波裝置保護功能非常強大：其中過流保護采用兩級保護，第一級峰值限流，模塊仍正常工作，第二級為RMS過流，模塊自動關斷，并可自動恢復。直流過壓保護采用兩級保護，第一級過壓正常運行，并自動快速降低直流電壓，第二級過壓自動關斷，并可自動恢復。過熱采用了一級保護，第一級50 啟動散熱器風機降溫，第二級70啟動內部風道降溫，第三級在100模塊自動關斷。模塊正常工作于額定電流及以下時，溫度不會超過60，并且溫度在100以下時模塊仍可正常工作（所有器件均為工業器件，耐溫為105），大大降低了熱損壞的概率。功率模塊損壞的原因主要有熱損壞和防止措施不當，我們的防止措施是：功率器件的散熱器風道

45、在模塊后部并完全外露，散熱器的平面部分直接作為模塊的后部封板，風道外露的好處是空氣不進入模塊內部進行循環，粉塵也不會進入模塊內部。而散熱器直接接觸外部空氣，散熱效果也大大提高，同時也大大減少了功率模塊和損壞率。國外某些知名品牌的做法是靠柜體整體向外排風，所有功率器直接接觸流動的空氣，所以防塵效果差些，如果要增加防塵效果，需要在進風口設置濾網，并且要定期清洗，才能不影響散熱效果。七、工程概要 1、碳素廠諧波治理工程施工細則的確立 碳素廠諧波治理工程施工細則是諧波治理工程安裝施工所做的詳細方案說明。 碳素廠諧波治理工程在合同簽定以后，我方技術人員根據實際現場測得的數據以及碳素廠方面的技術人員提供的

46、現場平面圖和技術要求，編制出詳細的施工細則。此細則中，“碳素廠諧波治理工程規劃”是安排施工準備和組織工程施工的全面性技術、經濟文件，是指導工程施工的法規，是保證按期、優質、低耗地完成此次安裝工程施工的重要措施。施工方案則是圍繞工程特點對施工中的主要工序，在施工方法、時間配合和空間布置等方面進行合理安排，以保證施工作業的正常進行。 2、碳素廠諧波治理工程施工前期工作 碳素廠諧波治理工程合同簽定后，我方著手準備下列工作： 1）選擇和確定施工技術方案，包括施工順序安排、施工組織確定、施工方法選擇等。 2）計算工程量、編制施工進度計劃。 3）編制技術、物資供應計劃，它包括勞動力需要量計劃的編制，施工機

47、具需要量計劃的編制，設備進場計劃和材料、零配件供應計劃的編制等。 4）現場施工條件的考察、編制施工準備工作計劃。 5）施工平面圖的設計。 在以上所列的工作中，專業技術指導人員由我方派任，碳素廠協助，碳素廠方面的技術人員比我方更加了解實際現場工況；第1至5項工作主要由我方完成，碳素廠方面需配合我方進行，對我們的工作給予應有的幫助，以確保施工的順利完成。 在合同簽定以后，我方將具體施工技術方案提交中國鋁業廣西分公司相關審批。同時我方物流部門將負責組織此次工程中所涉及到的所有產品的供應、運輸，以及施工所需的各項輔助資源的供應，確保施工的順利進行。 3、碳素廠諧波治理工程施工內容說明 本次工程施工的內

48、容主要是對配電系統進行諧波治理的工程實施，具體施工將按照選用的產品的型號來進行，這樣不但對碳素廠方面的生產影響較小，而且施工進度計劃也好安排，人員組織、設備供應也好安排。 4、設備運行情況跟蹤 在設備初次安裝完成后，通電運行一周內，我方專業技術人員會對設備運行的穩定性進行現場跟蹤。期間會對設備進行深入調試，以保證設備運行在最佳的工作狀態。同時，對現場操作人員、設備管理人員進行技術培訓、技術交底。縮短碳素廠工作人員對新設備的熟悉過程。 在此設備運行跟蹤期間，我方會準備提交工程驗收申請。 工作內容如下： 產品運行狀況跟蹤記錄表的制作由我方負責，現場運行情況記錄由碳素廠方面負責。 驗收工作由中國鋁業廣西分公司相關負責組織、安排，我方配合。