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GRT-APF 混合型滤波补偿装置

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GRT-APF 混合型滤波补偿装置 = 有源滤波 + SVG有源动态无功补偿 + 调谐补偿

        GRT-APF混合型滤波补偿装置,将有源滤波、有源动态无功补偿和无源调谐补偿三大功能有机结合。装置采用多处理器并行工作,快速检测谐波和控制无功补偿。在主控制器的协调下,既能有效滤除非线性负载产生的谐波电流,减少对电网的谐波污染,又能提供感性及容性无功电流,实现全量程无功连续快速和无级差平滑补偿,保证功率因数达标,实现动态无功补偿。                                                                              

主要功能

◆  滤除接入点谐波

采用APF技术动态进线接入点的谐波检测,利用可控的功率半导体器件向电网注入于系统原有的谐波幅值相等、相位相反的电流,从而抵消谐波电流,达到实时补偿谐波的目的。

◆  无功功率动态补偿

实时检测、动态输出容性及感性无功,对负载消耗的无功分量进行快速补偿。

◆  提高接入点功率因数

动态进行无功功率补偿以后,接入点功率因数可维持在较高水平。

◆  改善三相不平衡

通过实时动态补偿,可以起到改善三相系统不平衡的作用。

◆  消除中性线电流

       在三相四线制供电场合,消除中性线零序电流和三倍频次谐波电流,有效抑制中性线电位升高及发热,从而保护电气设备和人身安全。


产品特点

◆  多种功能

可同时实现谐波滤除、动态无功补偿、三相平衡、零序电流消除等多个功能;

◆  应用范围广

适用于普通用电场合及电能质量问题突出、常规方案难以解决的用电场合;

普通用电场合:以无源部分输出为主,有源部分容量采用标准配置,主要起微调作用

谐波畸变显著场合:有源输出部分根据需要进行配置,以滤波功能为主

无功需求快速变化场合:有源输出部分根据需要进行配置,以动态无功补偿功能为主

特殊场合1~谐波畸变与快速无功需求同时存在:无功需求相对稳定的部分采用无源电抗电容器组补偿,快速变化部分采用有源动态无功补偿,及有源滤波。有源输出采用增强配置

特殊场合2~新建项目运营初期空载或轻载场合空载或极轻载时配电网中的“用电设备”主要是输电电缆,由于存在线路分布电容,大量的带电电缆会产生容性无功功率而使系统处于过补偿状态。而轻载时无功需求量小,常规的电容补偿由于达不到投入门槛值而不能投入,导致功率因数无法提高。混合型滤波补偿装置在这种用电情况下,可以提供感性无功功率及快速精细的无功功率补偿。有源输出部分以动态无功补偿功能为主; 实时检测、动态输出容性及感性无功,对负载消耗的无功分量进行快速补偿。

◆  可靠性高

元器件安全裕度大,抗过载、抗冲击能力强。如核心IGBT器件裕度为3倍,直流电容温度等级为105°C;装置有源部分采用独特的风道设计,对功率模块、电抗器等进行高效散热。使其过载能力及可靠性显著提升。运行功耗、发热量明显低于其他同类产品,大功率工作时尤其明显。装置关键器件采用进口品牌,性能稳定、损耗小、使用寿命长

◆  无级差输出

       有源输出部分采用SVG技术,实现对系统中快速波动的无功功率实时跟踪补偿,功率因数曲线全程平滑无级差。     

       同时电容器投切次数大大减少,延长投切开关及电容器的使用寿命;

◆  维护方便

混合滤波补偿装置各功能板块经过专门设计和布置,方便维护及维修。      

装置无源部分在使用过程中,只需进行最基本的电气设备例行维护及检查,不需特殊维护;

◆  电能质量分析

控制器集成了电能质量分析仪的全部功能,可实时显示补偿前后各次谐波电流有效值、电压、电流畸变率,可显示补偿前后电流、电网电压的实时曲线。方便对补偿效果进行评估;

◆  多重运行保护

软硬件同时提供多重保护功能,包括设备过流、直流侧过压、系统侧欠压、IGBT模块过温、电抗过温和IGBT模块故障保护,可根据需要,自由调整各保护定值;

◆  故障录波

任一保护动作时,自动启动自动录波,记录动作前后数个周波内全电气数据,供事故分析。

◆  谐波选次补偿

控制器软件采用改进TTA算法,实现2~50次谐波选次补偿;

◆  高精度

控制器采用16位A/D芯片和每周波512点的24通道高速采样;

◆  调整灵活

各功能输出比例可以现场调整,也可根据需要选择一种或多种功能;

◆  自恢复性

当各种原因引起设备跳闸后可自行恢复运行,无需人工干预;

◆  自动节能

可根据负荷侧补偿电流大小,设备自动起停,实现低负荷电流情况下的节能;

◆  宽电压输入

设备可适应宽电压输入,额定电压+/-15%波动时都可正常工作;


基本构成

装置由三大部分组成:

1.检测和控制电路

检测系统谐波和无功情况,同时控制有源和无源部分的投入。基于快速无功、谐波检测和补偿控制算法,使用灵活,功能强大。

2.有源输出部分

输出装置兼具有源滤波和有源无功输出,可以动态智能调节或人工设置。

有源输出装置主电路为PWM变换器。有源发生器通过电抗器并联在电网上,通过电流互感器对负载电流进行采样,滤波器分析计算负载电流中的谐波分量和无功分量,控制电力电子元件逆变输出相应的补偿谐波和无功功率,两者相互抵消,以达到优化电能质量的目的。具有工作方式灵活、动态响应快速、输出特性受电网影响小等突出优点。

3.无源输出部分

采用分组投切调谐电容电抗器组,电抗率可以配置7%或14%,能够进行大容量的无功补偿,兼具部分谐波滤除功能。

       

工作原理

GRT-APF基本原理如下图所示。

GRT-APF混合型滤波补偿装置控制系统,由谐波和无功电流检测电路与补偿电流发生电路组成,主电路为PWM变换器。由RCL组成的高通滤波器主要用来滤除开关纹波电流。

有源滤波器通过电抗器并联在电网上,通过电流互感器对负载电流进行采样,滤波器分析计算负载电流中的谐波分量和无功分量,控制电力电子元件逆变输出相应的补偿谐波和无功功率,两者相互抵消,以达到优化电能质量的目的。有源滤波器具有工作方式灵活、动态响应快速、输出特性受电网影响小等突出优点。


使用效果

有源滤波效果


       图中红色线和蓝色线分别代表滤波前后电流波形,绿色线为装置输出补偿电流波形。

有源滤波装置输出一个与系统谐波电流大小相等,方向相反的谐波,叠加后得到纯净的正弦波电流。

 

无功补偿平滑、无级差调节

图中阴影部分为分组投切电容器组补偿后的无功缺额,由有源部分进行动态无功补偿。

通过无源电容器补偿,和有源静态无功发生装置的结合,既能实现低成本、大容量的无功功率补偿,又能达到快速,平滑的效果。


应用领域

本装置可以应用于:

1.轨道交通,电气化铁路,机场;

2.数据中心、IDC机房;

3.医疗行业;

4.冶金行业、钢铁厂、港口码头;

5.石化行业、矿山;

6.汽车制造行业;

7.新能源应用行业。