有源電力濾波器在紡織行業(yè)中的應(yīng)用

關(guān)鍵詞： 有源電力濾波器

摘要：APF2000是集成了即時(shí)檢測(cè)電流算法、電流各次諧波含量分解算法和生成補(bǔ)償電流反饋技術(shù)的大功率電力電子裝置。使用時(shí)并聯(lián)接入系統(tǒng)，通過三相電流互感器即時(shí)檢測(cè)三相電流，通過內(nèi)部分解算法分解各次諧波和無(wú)功電流值生成指令信號(hào)，控制由IGBT組成的PWM變流器輸出相應(yīng)方向的諧波和無(wú)功電流注入系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)消除諧波和補(bǔ)償無(wú)功的功能。

一、項(xiàng)目介紹

我國(guó)是世界上最大的紡織品服裝生產(chǎn)和出口國(guó)，隨著自動(dòng)化、智能化水平的不斷提升，大量自動(dòng)控制設(shè)備和電力電子設(shè)備被應(yīng)用于紡織生產(chǎn)線，從紡紗到織布的整個(gè)生產(chǎn)流程中用到了大量變頻調(diào)速裝置，且某些工作環(huán)節(jié)伴隨著SCR電加熱，導(dǎo)致用電系統(tǒng)電能質(zhì)量狀況惡劣，影響到用電系統(tǒng)的安全運(yùn)營(yíng)。

某紡紗企業(yè)是一家采用國(guó)際最新技術(shù)，專業(yè)生產(chǎn)高科技錦綸的大型現(xiàn)代化企業(yè)，從德國(guó)魯奇公司引進(jìn)最先進(jìn)的錦綸切片生產(chǎn)工藝，目前有全世界最大產(chǎn)能錦綸切片生產(chǎn)線，錦綸切片年產(chǎn)能20萬(wàn)噸。從德國(guó)歐瑞康-巴馬格公司（Oerlikon-Barmag）購(gòu)買全套全球最先進(jìn)的錦綸紡絲生產(chǎn)設(shè)備，目前穩(wěn)居“世界民用尼龍纖維領(lǐng)導(dǎo)者”的行業(yè)地位！

由于生產(chǎn)線上大量使用變頻控制電源，在低壓電網(wǎng)中產(chǎn)生大量的電壓和電流諧波，造成問題如下：

■諧波導(dǎo)致的生產(chǎn)線加熱溫控失靈，造成產(chǎn)品品質(zhì)嚴(yán)重下降，給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失；

■變壓器低壓側(cè)電容補(bǔ)償柜接觸器損壞嚴(yán)重，投入和不投入就地補(bǔ)償柜系統(tǒng)功率因數(shù)改善不明顯，配電系統(tǒng)能耗極高；

■配電室變壓器、母線等電氣元器件嚴(yán)重發(fā)熱，隱患大。

二、設(shè)備介紹

APF2000是臺(tái)達(dá)通過長(zhǎng)期接觸工業(yè)客戶現(xiàn)場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域大量使用了先進(jìn)的電力電子設(shè)備，在給人們帶來(lái)便利生活和高效生產(chǎn)的同時(shí)，也給電網(wǎng)帶來(lái)了諧波污染和無(wú)功功率低下的問題，為適應(yīng)市場(chǎng)需求、為客戶解決電能質(zhì)量問題而開發(fā)的一種高端電能質(zhì)量治理裝置。

APF2000是集成了即時(shí)檢測(cè)電流算法、電流各次諧波含量分解算法和生成補(bǔ)償電流反饋技術(shù)的大功率電力電子裝置。使用時(shí)并聯(lián)接入系統(tǒng)，通過三相電流互感器即時(shí)檢測(cè)三相電流，通過內(nèi)部分解算法分解各次諧波和無(wú)功電流值生成指令信號(hào)，控制由IGBT組成的PWM變流器輸出相應(yīng)方向的諧波和無(wú)功電流注入系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)消除諧波和補(bǔ)償無(wú)功的功能。

三、某紡紗企業(yè)的電能質(zhì)量治理方案

通過對(duì)某紡紗企業(yè)電能質(zhì)量問題最突出的1#變壓器進(jìn)行電能質(zhì)量測(cè)試，數(shù)據(jù)分析如下：

1#變壓器主要負(fù)載為變頻電源和SCR加熱電源及空壓機(jī)電源，測(cè)試1#變壓器低壓交流側(cè)電流總畸變率10.5%，電壓總畸變率7%左右，諧波含量嚴(yán)重超過國(guó)標(biāo)14549-1993的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試補(bǔ)償柜投入及切除變壓器總視在電流變化不明顯，補(bǔ)償柜接觸器損壞嚴(yán)重，線纜發(fā)熱；測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)1#變壓器交流側(cè)諧波含量豐富，存在3、5、7、11次等諧波，諧波含量較大，存在98A左右零線電流；1#變壓器就地側(cè)補(bǔ)償柜投入后，諧波含量均放大，電流總畸變率12~13%，電壓總畸變率9~10%，各次諧波均有明顯放大。

通過分析確認(rèn)，在1#變壓器低壓總進(jìn)線并聯(lián)裝設(shè)兩臺(tái)150A有源電力濾波器（并機(jī)運(yùn)行）用來(lái)濾除系統(tǒng)諧波電流，消除系統(tǒng)諧波干擾現(xiàn)象。治理前后數(shù)據(jù)對(duì)比說明如下：

采用有源濾波器治理后效果：

■溫控加熱諧波干擾問題消除，產(chǎn)品品質(zhì)得以保證，提供了企業(yè)的生產(chǎn)效益；

■采用有源濾波器替換了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償柜，保證系統(tǒng)功率因數(shù)0.97以上，消除了電容器、接觸器、保險(xiǎn)頻繁燒毀的隱患，保證了企業(yè)用電安全；

■配電系統(tǒng)變壓器、銅排、電纜等關(guān)鍵電氣設(shè)備溫度明顯下降，提高了電氣設(shè)備的使用壽命；

四、紡織行業(yè)企業(yè)電能質(zhì)量治理的意義

電能質(zhì)量問題的治理避免了由于諧波電流和諧波電壓引起的系統(tǒng)內(nèi)短期和長(zhǎng)期電氣危害和故障，過高的諧波電流對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成了損害，容易導(dǎo)致生產(chǎn)線停電，造成廢品情況，給企業(yè)造成極大經(jīng)濟(jì)損失，有效的諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償可以保障配電系統(tǒng)的供電可靠性和連續(xù)性，降低停電或設(shè)備干擾停機(jī)帶來(lái)的損失和風(fēng)險(xiǎn)，有助于提高公司的生產(chǎn)效率和產(chǎn)能。采用合理的、高性價(jià)比的濾波方案，消除主要諧波負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流，并降低由諧波電流引起的諧波電壓，是紡織行業(yè)企業(yè)首要的電能質(zhì)量治理選擇。