63

有源滤波器在水利行业中的利用

2020-6-19

低压有源滤波装置的应用

  项目概况:
  近年来多晶硅行业发展越来越迅速,但随之而来的就是大量整流装置、变频器、可控硅调温等非线性负载的使用,使得多晶硅供电系统和上级电网的电能质量受到严重污染,整个系统的安全运行存在较大的隐患,消除谐波、减少谐波危害、改善电能质量,是符合我国相关电能质量的规定,同时亦给企业安全生产、提高效益方面带来显著效果。
  案例分析:
  江西某水利局供电系统存在大量的谐波源负载:整流还原炉(12脉)、制氢设备(12脉)、可控硅调温设备(6脉)、UPS设备(6脉)等,这就使得在该供电体统中存在大量的谐波电流,谐波电流主要以5、7、11、13次为主;大量谐波的存在严重干扰了其他负载的安全运行、产生计量误差、影响设备使用寿命。
  治理措施:
  1、方案的确定
  在该系统中有源系统功率因数比较高,而谐波频谱多样化,采用传统的无源滤波很难达到实际的滤除效果:无源滤波器滤除效果依赖于系统阻抗和滤波设备容量。而高功率数就决定了其容量受到限制,因此需采用有源滤波器进行谐波治理。
  2、设备工作原理及方案实施
  (1)、原理:检测电网中负载电流,快速分离出谐波电流分量,并根据谐波电流的大小产生控制指令,产生大小相等、方向相反的补偿电流注入到电网中,实现谐波电流滤除。

  图1是有源滤波装置治理谐波污染的原理示意图,其治理目标是要在电源侧得到只含有50Hz正弦波的电流。其中IL为非线性负载电流, Ic为有源滤波器发出的补偿电流,Is为电源侧总电流。有源滤波器投入前Is等于IL,图2为有源滤波器投入后TEK示波器记录的三个电流的波形,上面的是谐波含量丰富的非线性负载电流IL,中间是有源滤波装置发出的补偿电流Ic,下面的是补偿后的谐波含量很小的总电流Is。
  (2)、技术难点:
  a)、海拔2500M、电压等级为10kV:要求有源设备突破常规设计,高压设备常规1000M,常规电压等级为400V、690V。
  b)、检测信号多:根据现有的电气系统进行信号检测,检测电流信号多且各种电流互感器变比不同,需要有源设备具有完善的信号检测系统,以保障完整信号的正确采取。
  c)、电流互感器二次侧额定电流为1A:要求信号处理系统的精确性和及时性,系统处理分析后能准确实时反应系统电流状况,更大限度降低失真度。
  d)、响应速度快速性:检测信号的方法多样性、距离远,远比低压有源就近治理要求更高,这就要求响应速度更快。
  e)、两段母线进线工作方式不确定性:两段母线有可能独立工作、有可能并联工作、有可能一段进线带两段负荷。
  f)、控制策略特殊性:PI控制和重复控制的复合控制策略,无静差策略分析、双闭环控制。
 
  (3)、治理安装图

  (4)、治理效果前后对比


  针对多晶硅等高压谐波治理工况,安徽中电电气公司的有源滤波器APF突破传统无源滤波技术的局限,充分发挥了其滤波范围广、容量不受系统自然功率因数限制等特点,有效地解决了供电系统中存在的谐波污染问题,同时也达到了不向供电上级系统注入谐波电流的规范要求,实践证明是非常有效的。