
上海正泰电源系统股份有限公司,自主研发的电能治理产品,架构及技术源自太阳能光伏系统的传承,经过了长期及大量研发和系统算法积累等经验,一经推出,在治理谐波及无功补偿方面变现了相当不错的效果。
电能质量产品APF(谐波治理),SVG(动态无功补偿)产品:
●均采用三电平架构,模块化设计;
●SVPWM控制技术;
●采用IGBT作为逆变器件;
●双芯片控制(DSP,CPLD),提高系统的动态工作性能。
三电平架构
● 每个器件只承受母线电压的一半。
● dv/dt降低为两电平的一半。
输出电压电平数的增多,每个电平相对幅值降低,电压变化减少,电流脉动降低,降低电磁干扰。
治理效果总结
电能质量
| 测试工况 | 改造前 | 改造后 | |||||
| VAB/ A相  | VBC/ B相  | VCA/ C相  | VAB/ A相  | VBC/ B相  | VCA/ C相  | ||
| 正常作业 负载  | 5次电压谐波畸变率 | 14.1% | 14.6% | 14% | 1.9% | 2.4% | 1.8% | 
| 5次电压谐波数值 | 31.5V | 32.5V | 31.2V | 0.4V | 0.5V | 0.3V | |
| 5次电流谐波畸变率 | 46.1% | 46.4% | 46% | 1.7% | 2.7% | 2.4% | |
| 5次电流谐波数值 | 654.4A | 662.5A | 606.1A | 36.9A | 58.7A | 52.2A | |
| PF | 0.697 | 0.726 | 0.751 | 0.971 | 0.958 | 0.967 | |
| COSφ | 0.911 | 0.941 | 0.928 | 0.979 | 0.993 | 0.972 | |
● A\\B\\C三相电压畸变率分别由14.1%\14.6%\14%下降到1.9%\2.4%\1.8%,显著降低了现场设备的谐波电压含量。满足国标GB14549-93的要求。
● A\\B\\C三相电流畸变率分别由46.1%\46.4%\46%下降到1.7%\2.7%\2.4%,显著降低了现场设备输出的谐波电流含量。
● A\\B\\C三相电流曲线由原先不规则的波形变为稳定的正弦波回馈电网,对电网稳定运行起到了积极的作用。
● 针对单次谐波数据分析,有源电力滤波器APF的使用,显著降低了现场的谐波电流含量,有效保护了现场用电系统的稳定运行。
● 有源电力滤波器APF的开启前后,三相系统电压及电流波形发生变化,三相电流波形统一由原先明显的复合型波形归于与电压波形相同的正弦波型。
● 动态无功补偿SVG替代传统的电容无功补偿系统,避免由电容无功补偿系统引起的谐振问题,从而使系统运行更平稳,保护用电设备。
● 动态无功补偿SVG及源电力滤波器APF的开启前后,功率因数显著提高,从而减免用电企业的电费利率罚款。
PF(含谐波分量)功率因数分别由0.697/0.726/0.751大幅提升至0.971/0.958/0.967;
COSφ(不含谐波分量)功率因数从0.911/0.941/0.928提升至0.979/0.993/0.972。
现场测试分析
| 原系统一次图及测试点 | |
| ● 现场测试,在变压器二次侧终端测试时(上图测试点): 电压,电流波形均畸变严重; 电流谐波畸变率异常,均分量占比为45%-58%; 电压谐波畸变率异常,均分量占比为14%-18%。 均高于国标GB14549-93的要求。并且电压谐波异常严重。 现场电容柜经常维护,并且出现火灾,母牌温升异常及震动。  | |
现场烧毁的电容柜  | 现场替换的电容  | 
| 初步分析: 因电容无功补偿柜,放大了系统的谐波电流(实测的谐波电流为系统谐波电流的4-5倍), 引起系统谐振,加剧了电压畸变率的突变。或者是背景谐波,造成的电压畸变率升高。 ● 为确认谐波畸变率异常现象出处,排除方式如下列方式: 切除#1电容柜 切除#1,#2电容柜 切除#1,#2,#3电容柜 并分别计量相对应的电压及电流的谐波分量及变化趋势。最终确定为电容谐振,引发的电压畸变异常。  | |
| ● 切除电容柜1,实测电流及电压谐波 | |
| 电流谐波分量:44.5% | 电压谐波分量:9.4% | 
| ● 切除电容柜1,2,实测电流及电压谐波 | |
| 电流谐波分量:33% | 电压谐波分量:7.2% | 
| ● 切除电容柜1,2,3,实测电流及电压谐波 | |
| 电流谐波分量:22% | 电压谐波分量:5.6% | 
| ● 数据汇总(实测谐波柱状图见下列示图): 切除电容柜 1 : 实测电流谐波分量44.5%,电压谐波分量9.4% 切除电容柜 1,2: 实测电流谐波分量33.0%,电压谐波分量7.2% 切除电容柜 1,2,3: 实测电流谐波分量22.0%, 电压谐波分量5.2% 伴随电容柜的切除,电压谐波与电流谐波呈现线性下载趋势。 总结:现场的电压与电流异常谐波畸变率由电容无功补偿柜引起; 尤其是5次谐波,造成现场变压器温升异常及铜排震动的主要原因; 长期如此,现场的电容无功补偿柜的损坏带来的维护成本将持续加剧; 用电设备的使用寿命将加快缩减,并伴随火灾隐患。  | |
| APF,SVG改造一次图及测试点 | |
| ●整改方案依据(根据现场实测): 电压、电流波形严重畸变;电压、电流谐波含量严重超标; 并出现由电容柜引起的谐振问题;现场电容柜频繁故障烧毁; 电容柜发生火灾烧毁;交流母牌震动及发热等现象。 ●最终电能治理综合整改方案: 动态无功补偿SVG替换原电容柜,利用现场烧毁的电容柜进行组装; 新增有源电力滤波器APF,进行谐波治理。  | |
SVG控制柜(利用烧毁电容补偿柜改造)  | APF控制柜(新增柜机)  | 
| 设备改造前 | 设备改造后 | |
| 电压波形畸变严重 | 电压波形呈现标准的正弦波 | |
| 电流波形畸变严重 | 电流形呈现标准的正弦波 | |
| 电压谐波分量:14.3% | 电压谐波分量:2% | |
| 电流谐波分量:46.2% | 电流谐波分量:2.5% | |
| 功率因数:PF(含谐波分量)0.7(不含谐波分量)0.92 | 功率因数:PF(含谐波分量)0.96;COSφ(不含谐波分量)0.98 | |
