ANSVG-G-A混合動態濾波補償裝置產品簡介及案例分析
安科瑞 陳玉茹
江蘇安科瑞電器製造有限公司
摘要
本文從產品功能和適用場所方面介紹了安科瑞混合動態濾波補償裝置產品，闡述了其基本原理、市場需求前景並分析了其產品應用優勢，以及方案案例。
關鍵詞：安科瑞混合動態濾波補償裝置 基本原理 市場需求 優勢
1 引言
由於電力電子技術的快速發展，電網中出現了大量非線性負載和不平衡負荷（如LED燈、UPS、變頻器等）以及新的發電方式與儲能方式的推廣使用（其中有大量的整流與逆變器）。這些裝置的使用導致了電能質量問題的產生，並時刻影響著日常生產工作。因此有許多場合在無功補償的同時，須進行諧波治理。如使用靜止無功發生器+有源濾波器兩種裝置來治理，不僅投入成本高，佔地面積也較大，而混合動態濾波補償裝置正是將此兩種產品功能有機結合在同一個產品中形成的，此時用混合動態濾波補償裝置來進行治理的優勢就十分明顯。近期售前回饋資訊中，大多改造專案的電容櫃中都是純容電容櫃，如要使用APF治理諧波，還需要在原來電容櫃中進行14%串抗，而混合動態濾波補償裝置可以在保留原電容櫃的情況下擴容且治理諧波。
2 混合動態濾波補償裝置原理介紹
混合動態濾波補償裝置的特點在於可將靜止無功發生器與有源電力濾波器的功能有機組合在同一個模組中，使用一個控制器控制無功+諧波兩種輸出。
它將電力電子技術、計算機技術和現代控制系統應用於電力系統，通過對裝置輸出電流相位的控制，從感性到容性整個範圍進行連續的無功調節，快速補償系統對無功功率的需求；同時採集並計算出線路中的諧波電流分量，通過調節三相橋式電路交流側輸出與電網中諧波幅值相等，方向相反的補償電流從而達到諧波治理的目的。其應用可克服LC補償器等傳統的無功補償器響應速度慢、補償效果不能準確控制、容易與電網發生並聯諧振和投切震盪等缺點；還可避免傳統電容櫃對有源濾波器工作產生的不良影響。它在一個單櫃內可同時實現有源濾波及SVG型無功補償，並將兩種功能結合在一個模組中智慧調節輸出比例，較大限度利用了各自的優點，大幅提高了應用效率。
圖2-1 混合動態濾波補償裝置工作原理圖
3 客戶需求
3.1市場需求
近年來，電能質量市場在各方推動下增長迅速，尤其是濾波裝置和無功補償裝置，複合年增長率超過16%。2010年中國電能質量市場總銷售額達到了351.82億人民幣，其中無功補償市場銷售額300.22億元，諧波治理48.53億元；2011年我國電能質量治理產業銷售額達到近416.6億元，其中無功補償市場銷售額為330.20億元，諧波治理86.40億元。2012年我國電能質量治理產業銷售額達到近453.21億元，其中無功補償市場銷售額為351.27億元，諧波治理101.94億元。2013年我國的電能質量治理產業銷售額超過了500億元。
3.2 適用場所
隨著電力電子技術的發展和電力電子產品的推廣使用，供電系統或負荷中含有大量諧波；且負載投切迅速，導致功率變化極快，傳統電容補償型無功櫃已難以滿足市場需求。在此前提下，不少廠家開始著手採購有源濾波器並改造無功櫃，此項工程費時費力，且受限於配電室的空間使有源濾波容量普遍偏小，若採用混合動態濾波補償裝置方案則只需將原無功櫃直接替換即可，不用另增加有源濾波櫃櫃體空間，且投入成本遠遠低於同容量SVG+APF。
此外，混合動態濾波補償裝置同樣適用於商業中心、資料中心、醫院等同時需要無功補償和諧波治理的場所。
4 技術引數
4.1命名規則
安科瑞混合動態濾波補償裝置型號為ANSVG-G-A，其具體命名規則如下：
4.2工作模式
混合動態濾波補償裝置是一種用於補償無功，濾除諧波，提高功率因數，實現無極補償效果的新型電力電子裝置；智慧控制系統主動根據系統的線性動態需求，自動調節有源及無源模組的輸出配比；ANSVG-G-A整機主要是由ANSVG-G-A模組並聯、通訊組成；能完成更大容量的無功諧波電流的補償，整機通過一個7寸觸控式螢幕實現人機互動。觸控式螢幕通過RS485與ANSVG-G-A模組進行通訊。
4.3ANSVG-G-A產品功能
l 動態補償無功功率：線性輸出，無功功率全容性-全感性輸出，補償無死角，補償後系統功率因數≥0.99並且響應時間<5ms。
l 動態諧波濾除：容量範圍內對應3、5、7、11次諧波濾除效果顯著，單抽屜模組單模組有50kvar+25A、75kvar+37.5A、100kvar+50A等容量，
l 整櫃容量：50kvar+25A～500kvar+250A
l 分相補償能力：具備100%的分相補償能力，且可治理三相不平衡。
l 效能穩定：採用全控型電力電子器件及先進的瞬時無功理論演算法，避免了採用傳統型LC無功補償模組容易出現的諧振問題，可靠性高。
l 線路狀態採集：檢測裝置所在的需補償線路的電壓、電流值及其波形、功率因數、諧波含量等重要電能質量引數。
4.4ANSVG-G-A技術引數
l 額定電壓： 400(1±20%)V
l 額定頻率： 50Hz±2%
l 全響應時間：<5ms
l 控制方法： 瞬時無功理論、FFT
l 功率因數： ≥0.99
l 補償率 ： 無功90%
l 分相補償： 100%具備分相補償能力
l 安裝方式： 並聯安裝
l 模組效率： 97%
l 噪 聲： <65dB
l 冷卻方式： 風冷
l 工作溫度： -10℃～+45℃
l 儲藏溫度： -20℃～+65℃
l 環境要求： 室內安裝，建議安裝海拔高度不超過1000米，更高海拔可按GB/T
3859.2降容使用
l 工作模式： 自動或手動
l 接線方式： 三相四線
l 過載能力： 自動限定到額定電流執行
l 抗晃電能力：額定電壓在±20%範圍內
l 通訊介面： 遠端RS485/RS232/乙太網通訊功能可選，上位機通訊軟體可選
l 操作顯示： 液晶監控面板；執行引數設定；觸控按鍵操作；基本電能引數顯
示。
l 保 護： 電網過欠壓、電網錯缺相、裝置過流、過熱、直流母線過欠壓、
過載自動限流保護
l 防護等級： IP20
4.5 混合動態濾波補償裝置（ANSVG-G-A)產品外觀
4.5.1 模組外形尺寸
ANSVG-G-A模組機箱各方向檢視如下。
圖4-1 ANSVG-G-A模組機箱正檢視
圖4-2 ANSVG-G-A模組機箱側檢視
圖 4-3 ANSVG-G-A模組機箱俯檢視
4.5.2 ANSVG-G-A整機外形尺寸圖
ANSVG-G-A整機機箱各方向檢視如下
5 產品優勢
5.1治理效能優勢
ANSVG-G-A相對於除了適用環境更廣之外，在常規配電環境中使用時，也具有優良的效能，且其無功+諧波一體式的輸出模式擁有更廣的適用群體。具體參考表5-1。
表5-1 混合動態濾波補償裝置（ANSVG-G-A)與相關產品比較
5.2 應用優勢
混合動態濾波補償裝置不僅在治理效能上有不俗的表現，在技術特性及客戶體驗方面也有著顯著的優勢，具體表現為以下幾點：
（1）適用於任何電網系統阻抗，不會發生諧振；
（2）可根據負載使用變化隨時增、減裝置的容量（加、減模組數量即可，並對人機介面作相應引數設定）；
（3）每個模組單獨安裝散熱單元，並可在櫃體上加裝散熱風扇，散熱效果良好，故障率低；
（4）多個模組之間雖有通訊連線，但各臺的故障並不會相互影響其它模組繼續工作（補償容量會相應減小）；
（5）後期維護方便，可實現故障模組單獨維修、更換；維護期間其它裝置可持續工作；
（6）方便備貨，生產週期短，即使是非常規要求產品亦能保證及時投入使用，確保客戶經濟利益；
（7）功能整合化，在一個觸控式螢幕上選擇無功補償與有源濾波輸出容量，一體化啟停控制。
6：專案案例
總結：對於純容無功櫃的改造專案，我們可以使用SVG-G-A模組或整櫃來滿足客戶補償諧波，提高功率因素，且不用在原電容櫃裡進行串抗改造的要求。
對於新建專案，SVG-G-A模組比傳統的無功櫃補償能力更加顯著，不會發生過補漏補現象，且補償諧波能力顯著可避免發生諧振，損壞電路，燒壞電容。提高電器，電櫃，使用壽命。
7結束語
安科瑞混合動態濾波補償裝置（ANSVG-G-A）集電能監測、裝置保護、通訊功能於一體，且具有強大的無功補償和諧波治理能力，可有效應對各種無功補償和諧波治理需求的場合。其治理效果一則加強了電網的輸配電能力，降低損耗；二則避免了使用者因功率因數不足而被罰款，為使用者帶來了極大的經濟效益；三則提高了電網的電能質量，消除系統諧波，保障了用電裝置的工作精度和使用壽命。由此可見，混合動態濾波補償裝置的使用對供用電雙方都有益，既提高了電能質量,保證了裝置執行效能和壽命，又創造了經濟效益，實現了雙方的共贏。
【參考資料】
［1］ 安科瑞電能質量監測與治理選型手冊。2015.08版
［2］ 安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版
安科瑞相關網站：https://www.jsacrel.cn/（安科瑞官方網站）