有源滤波器在楼宇配电中的应用有源滤波器在楼宇配电中的应用有源滤波器在楼宇配电中的应用有源滤波器在楼宇配电中的应用西安西驰电能技术有限公司1、 引言近年来，各种现代化楼宇建筑向楼宇自动化迅速发展，逐渐成为城市及国家发展的一个重要参照物。高层建筑楼宇自动化系统(设备自动化系统、办公自动化系统、通信自动化系统)中的大量自动化设备需要高质量的电源， 但这些设备中相当一部分的设备由于具有非线性负载特性，又是引发低压供电系统谐波畸变的扰动源。这些谐波源对供电系统造成严重污染，使电能质量下降，不仅给楼宇中的电气设备、电子设备甚至整个楼宇智能化系统带来严重的危害和不良影响。因此，分析引发办公楼宇供电中谐波畸变的各类谐波源，并针对谐波畸变的危害，提出适宜的治理措施，对高层办公建筑中楼宇自动化系统的安全运行具有重要意义。2、 存在的问题1）谐波来源楼宇配电系统中的谐波主要来自两个方面，一是负载本身含有大量的谐波源，这些谐波源可以产生大量的谐波电流，通过线路阻抗，又可以致使系统电压中出现谐波电压。 二是公用电网本身含有一定量的谐波电压，这部分谐波可以由网侧传输至配电系统。楼宇配电系统中的负载有以下特征：（1）单相负载多。楼宇配电系统中，单相负载占到一半以上，而单相负载可以引起零序谐波， 并能造成三相不平衡以及三相相差不对称等问题。（2）非线性负载比例高。楼宇配电系统中的主要设备有个人电脑、复印机、通讯设备、照明设备。部分楼宇配电系统中还会有 UPS、一次电源等负载，这些负载都是楼宇配电系统中的主要谐波源。（3）谐波源谐波畸变率大。据测试，楼宇配电系统中的谐波源，其谐波畸变率都较大，如个人电脑谐波电流畸变率为100%，UPS 畸变率约为20%-30%，一次电源谐波电流畸变率通常为40%-50%。（4）楼宇配电中的大多数智能化及自动化设备对供电电能质量要求较高，特别是对谐波敏感。2）谐波危害楼宇配电系统的谐波电压和谐波电流，对配电系统造成了极大的污染， 不仅恶化了电网电能质量，并对各种用电设备也造成了一定的危害。谐波对楼宇配电系统的危害主要有两部分：1)对配电网络的危害（1）使变压器产生附加功率损耗，发热量增加，以及产生脉冲转矩和噪声。（2）加速绝缘线缆老化，发热量增加，寿命缩短。严重时使系统短路，发生配电故障甚至造成人身伤害。（3）对断路器、熔断器、继电器等各类保护设备产生干扰，使其误动作或者举动作。2）对用电设备的危害（1）使照明设备缩短，对白光光源的照明设备影响更大。美国IES 照明手册明确指出，若谐波电压畸变率达到5%，则白炽灯寿命缩短47%。（2）使电压表、电流表等各类电子测量设备测试误差增加。（3）容易引发无功补偿设备的串联谐振或者并联谐振。引起电容器涨肚甚至爆炸。也可以导致无功补偿设备无法投切，系统功率因数无法提高。3、 解决方案目前的谐波治理设备主要有无源滤波器以及有源滤波器。传统的无源滤波器具有结构简单等优点，因此有着广泛的应用。但是随着各配电中心对电能质量要求的提高，无源滤波器的局限性也逐渐凸显。基于此，有源滤波器（Active Power Filter）由于其卓越的谐波补偿性能而被广泛应用。相较于传统的无源滤波器，有源滤波器主要有如下优势。1） 动态补偿，并可同时对谐波、无功、三相不平衡进行补偿；2） 受电网阻抗影响小，能抑制电网谐振；3） 补偿方式灵活。既可对特定的谐波源进行补偿，也可以对多个谐波源进行补偿；4） 可无限制过载，不会降低配电系统的稳定性。4、 工程案例项目背景：项目背景：某五星级宾馆由于客房、餐厅和会议室的照明需要，安装有大量的节能灯；在楼宇的电梯升降上使用了较多的变频器控制电机转速，由于大多数节能灯和变频器采用了大量非线性元件， 所以在工作过程中产生大量谐波。 电力谐波除直接威胁阻容就地无功补偿装置的安全外，其对其它电气设备寿命和线损的影响、及对供配电系统安全运行的影响在很多方面是逐步积累的，其作用过程具有渐进性、隐蔽性。因此在平常情况下当发生一些电气故障现象时， 往往不容易判断和检查出这些电气故障发生的真正原因，直到严重后果发生。据客户方反映，低压配电系统中电容柜经常出现烧毁现象，前期与客户沟通得知：宾馆由于使用变频器较多，怀疑电容柜损坏是由谐波造成，遂委托我公司对其低压配电系统电能质量情况进行测量。方案制定：方案制定：根据上述情况，我公司对实地测试的数据分析发现，宾馆配电系统中的谐波主要由变频器和照明用节能灯产生， 结合现场实际情况采用就地补偿的治理方案对电网中的谐波进行谐波治理。 采用我公司的XC APF-4L/300A-0.4(1台)，采用就地补偿。治理效果：治理效果：电网（补偿前）电网（补偿后）波形电流畸变率基波电流7次谐波电流由投入滤波器前后电网电流波形可已清楚的看出， 电网电流谐波绝大部分被滤除掉，波形已经接近正弦波。由投入滤波器前后，负载电流与电网电流数值可以看出，畸变率由 38.4%降低为 7.1%；3 次谐波电流由 85A 降低为 3.3A；5 次谐波电流由 48.1A 降低为 3.6A；7 次谐波电流由 26.0A 降低为 3.6A 可见，滤波器投入后起到了很好的消除谐波的效果，保证了宾馆电网的电能质量，无功补偿柜能够可靠的运行，提高了电网安全的可靠性。