BKDT系列电力滤波器使用说明书电力滤波装置.docx
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BKDT系列电力滤波器使用说明书电力滤波装置
BK-DT系列电力滤波器
使用说明书
User’sManual
柏克电力设备有限公司
BAYKEEELECTRICSPOWEREQUIPMENTCO,.LTD
电力滤波装置
电压质量：
即用实际电压与额定电压间的偏差（偏差含电压幅值，波形和相位的偏差），反映供电企业向用户供给的电力是否合格；
电流质量：
即对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求，并使电流波形与供电电压同相位，以保证系统以高功率因数运行，这个定义有助于电网电能质量的改善，并降低网损；
供电质量：
包含技术含义和非技术含义两个方面：
技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量，包括供电企业对用户投诉的反应速度和电力价格等；
电能质量:
导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。
电压和电流波形问题
–谐波：
频率为电源基波频率整数倍的正弦分量
–间谐波：
频率不是电源基波频率整数倍正弦分量。
–三相不平衡度：
负序分量与正序分量的方均根值百分比。
–电压跌落：
电压有效值降至额定值的10%～90%，持续时间为0.5个周波至60s。
–电压上升：
电压或电流有效值升至额定值的110%以上，典型值为额定值的110%～180%，持续时间为0.5个周波至60s。
电能质量的因数：
电压瞬变：
指在一定时间间隔内两个稳态量之间的变化。
电压瞬变可以是任意极性的单方向脉冲或是第一个峰值为任意极性的衰减振荡波。
电压缺口：
持续时间小于0.5个周波的周期性电压扰动。
电压缺口主要是电力电子装置由一相换至另一相时参与换相的电路瞬时短路造成的。
电压波动与闪变：
电压波动是指电压幅值在一定范围内有规律或随机地变化。
其幅值变化通常为额定值的90%～110%。
这种电压波动通常称为电压闪变。
闪变一词是从电压波动引起电灯的闪动得来的。
在输电和配电系统中电压闪变主要是由电弧炉引起的。
瞬变Transients
在电压波形上有一快速和瞬时的上升或下降。
这种上升和下降幅值是在正常值的130%以上，时间在半个周波之内
电压骤升Swells
是暂时的电压上升。
这种电压上升的持续时间在半个周波到1分钟之间。
对于半波的时间电压是在正常值的130%以上，1分钟的时间电压是正常值106%以上
电压下降
是暂时的电压下降。
这种电压下降的持续时间在半个周波到1分钟之间。
对于半波的时间电压是正常值的0%，1分钟的时间电压是正常值90%以上
相位滞后
谐波：
电压中断：
长时间的低电压时间在1秒以上，电压在正常值的60%以下的电压事件。
电能质量的标准：
综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。
1.频率偏差：
包括在互联电网和孤立电网中的两种；
2.电压幅值：
慢速电压变化（即电压偏差）；快速电压变化（电压波动和闪变）；电压暂降（是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间（10ms～lmin）内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿）；短时断电（又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失（3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱）；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压；
3.电压不平衡；
4.电压波形：
谐波电压；间谐波电压；（由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波）。
5.信号电压：
在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制
电能质量相关标准：
•国家标准
–《供电电压允许偏差》（GB12325-1990）
–《电压允许波动和闪变》（GB12326-2000）
–《公用电网谐波》（GB/T14549-1993）
–《三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-1995）
–《电力系统频率允许偏差》（GB/T15945-1995）
–《暂态过电压和瞬态过电压》（GB/T18481-2001）
公用电网的标准：
谐波的产生：
在电力电子装置大量应用之前，最主要的谐波源是电力变压器的励磁电流，其次是发电机。
在电力电子装置大量应用之后，它成为最主要谐波源，主要包括：
•各种电力电子装置（含家用电器、计算机等的电源部分）
•变压器
•发电机
•电弧炉
•荧光灯等
谐波的危害：
•产生附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的使用效率，大量的3次谐波流过中线时会使线路过热甚至发生火灾；
•谐波影响各种电气设备的正常工作。
对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。
使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短以至损坏；
•谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，这就使上述两项危害大大增加，甚至引起严重事故；
•谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并会使电气测量仪表计量不正确；
•谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者引进噪声，降低通信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。
谐波造成的危害（现场电气设备损坏图片）
•无源型（BK-DTPF：
PassiveFilter），是由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置。
通常与谐波源并联，除起滤波作用外还兼顾无功补偿。
•无源型分类
–单调谐
–高通
–双调等
注：
按应用场合，又可分为直流和交流两大类。
•实际应用中常用几组单调谐和一组高通组成滤波装置
•无源型优点
–结构简单
–容易实现
–便于维护
–成本较低等
•无源型缺点
–单调谐的谐振频率会因电容、电感参数的偏差或变化而改变
–电网频率会有一定波动，这将导致电谐士失谐
–电网阻抗变化对单调谐的滤波效果有较大影响
–更为严重的是，电网阻抗与滤波装置有发生并联谐振的可能
•有源型（BK-APF：
ActivePowerFilter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服电谐士无源型等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
•有源型分类
–并联型
–串联型
–并联型和串联型混合——统一电能质量调节器
•★有源型（BK-APF：
ActivePowerFilter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，其应用可克服电谐士无源型等传统的谐波抑制和无功补偿方法的缺点。
•★有源型分类
–并联型
–串联型
–并联型和串联型混合——统一电能质量调节器
--实时跟随、动态补偿
自动跟踪补偿变化的谐波，具有高度可控性和快速响应性，补偿性能不受电网频率波动影响，滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险。
--谐波无功同时补偿
一机多能，不仅能补偿谐波，而且能补偿无功、抑制闪变；既可对单个谐波和无功源独立补偿，也可对多个谐波和无功源集中补偿；补偿无功时不需贮能元件；
--IGBT高频开关变流器
采用全桥PWM变流器产生补偿电流，功率器件采用第三代IGBT，高频开关方式下工作；将IGBT器件与驱动和保护电路配装成功率单元模块，使变流器具有体积小、效率高、可靠性高的特点。
--电流跟踪控制
采用基于瞬时无功功率的电流检测技术，检测谐波电流；通过多重化瞬时值电流跟踪控制，实现谐波电流动态补偿；由于采用电流控制，能使滤波器最大程度发挥补偿作用而不过载。
--DSP智能监控
DSP高速检测和运算，确保谐波检测和补偿控制精准有效；兼具智能监控功能，装置操控灵活，运行参数、工作状态一目了然，故障自动诊断；并可扩展通讯接口，通过PC机监控。
--标准化模块化设计
功率电路和控制电路采用模块或组（插）件结构，相同模块可以互换，提高了使用中的可靠性和可维修性。
--各行业电动机调速装置的谐波抑制；
--直流和交流电弧炉晶闸管供电装置的谐波抑制；
--轧机用交、直流晶闸管供电装置的谐波抑制；
--电解、电镀用整流装置的谐波抑制；
--高频感应炉用逆变器的谐波抑制；
--变频器的谐波抑制；
--各种含有电力电子器件的换流设备--适用于电力、冶金、轻工、建材、纺织、化工、机械等行业的供电
谐波的流向：
谐波的流向
谐波的流向：
谐波分折：
•谐波源负载：
变频器（185KW）
•检测设备：
美国FLUKE43B
•检测方法：
各项技术性能参数和波形补偿前后对比
•标准：
执行GB/T14549-1993
状态
输出电流及相位Ia（A）
THDFi（%）
RMS
（平均电流）
（A）
基波电流（A）
3次电流（A）
5次电流（A）
7次电流（A）
9次电流（A）
11次电流（A）
13次电流（A）
15次电流（A）
补偿前
76.3
64.4
51.1
3.5
32
20.9
0.6
4.3
4.2
0.3
谐波含量（%）
6.8
62.7
41
1.1
8.4
8.2
0.5
补偿后
9.6
51.8
51.4
0.4
2.4
0.9
0.5
1.5
2.1
0.1
谐波含量（%）
0.7
4.6
1.7
0.9
2.9
4
0.3
输出电流及相位Ib（A）
THDFi（%）
RMS
（平均电流）
（A）
基波电流（A）
3次电流（A）
5次电流（A）
7次电流（A）
9次电流（A）
11次电流（A）
13次电流（A）
15次电流（A）
补偿前
75.8
66.6
53.2
0.6
33.4
20.7
0.2
4.7
4.3
0.1
谐波含量（%）
1.2
63.3
39.2
0.4
8.8
8.1
0.1
补偿后
10.3
53.4
53.2
0.8
1.7
1.4
0.2
2.2
2.1
0.2
谐波含量（%）
1.6
3.2
2.6
0.3
4.1
4
0.3
Ü
输出电流及相位Ic（A）
THDFi（%）
RMS
（平均电流）
（A）
基波电流（A）
3次电流（A）
5次电流（A）
7次电流（A）
9次电流（A）
11次电流（A）
13次电流（A）
15次电流（A）
补偿前
76.4
65.3
52
2.3
33.2
20.6
0.4
4.7
4.2
0.2
谐波含量（%）
4.6
63.6
39.4
0.8
9.1
8
0.3
补偿后
9.8
50.5
50.1
0.8
1.2
1.5
0.5
1.6
1.9
0.4
谐波含量（%）
1.7
2.4
2.9
1
3.2
3.9
0.8
•一、数据分析
•电能质量-电压总谐波畸变率
•投入前：
THDi=76.3％；75.8％；76.4％
•投入后：
THDi=9.6％；10.3％；9.8％；下降86％。
•试验谐波电流
•投入前：
I5=32A；33.4A；33.2A
•I7=20.9A；20.7A；20.6A
•I11=4.3A；4.7A；4.7A
•投入后：
I5=2.4A；1.7A；1.2A；下降94％
•I7=0.9A；1.4A；1.5A；下降93％
•I11=1.5A；2.2A；1.6A；下降66％
•二、试验结论
•现场检测数据表明，电谐士有源电力滤波器投运后电能质量明显改善，谐波补偿率达到90％以上，滤波性能好，达到国内外同行产品的领先水平
有源型效果检测表
状态
A相功率
Ia（A）
P（KW）
Q（Kvar）
S（KVA）
COSΦ
f（HZ）
THDFi（%）
RMS
（平均电流）
（A）
基波电流（A）
3次电流（A）
5次电流（A）
7次电流（A）
11次电流（A）
13次电流（A）
17次电流（A）
19次电流（A）
补偿前
34.3
14.8
37.5
0.92
50
39.4
166.4
154.6
4.1
52
25.2
13.5
7
6.2
4.7
谐波含量（%）
2.6
33.8
16.4
8.9
4.6
4.1
3.1
补偿后
34.6
4.9
34.9
0.99
50
9.2
152.7
152.2
7.1
3.3
5.1
2.1
4
0.6
3.5
谐波含量（%）
4.4
2.1
3.4
1.4
2.7
0.4
2.4
B相功率
Ib（A）
P（KW）
Q（Kvar）
S（KVA）
COSΦ
f（HZ）
THDFi（%）
RMS
（平均电流）
（A）
基波电流（A）
3次电流（A）
5次电流（A）
7次电流（A）
11次电流（A）
13次电流（A）
17次电流（A）
19次电流（A）
补偿前
36
15.4
39.2
0.92
50
39
170.9
159.3
1.5
53.7
24.3
10.9
8.3
6.1
5.2
谐波含量（%）
1
33.9
15.4
6.9
5.3
3.8
3.3
补偿后
37.1
6
37.6
0.99
50
9.2
161.8
161.2
4.6
0.7
8.1
3.3
4.9
1
4.1
谐波含量（%）
2.7
0.5
5.1
2
3.1
0.6
2.5
Ü
C相功率
Ic（A）
P（KW）
Q（Kvar）
S（KVA）
COSΦ
f（HZ）
THDFi（%）
RMS
（平均电流）
（A）
基波电流（A）
3次电流（A）
5次电流（A）
7次电流（A）
11次电流（A）
13次电流（A）
17次电流（A）
19次电流（A）
补偿前
34.6
15.4
37.9
0.91
50
40.3
166.6
154.2
4.9
54.1
23.8
12.9
8.6
6.2
5.3
谐波含量（%）
3.1
35
15.4
8.3
5.5
4
3.5
补偿后
35.2
7
35.9
0.98
50
9.1
154.9
154.3
4.4
1.9
6.6
3.9
4.2
1
4.1
谐波含量（%）
2.8
1.2
4.2
2.5
2.8
0.6
2.7
•谐波源负载：
变频器（185KW）
•检测设备：
美国FLUKE43B
•检测方法：
各项技术性能参数和波形补偿前后对比
•标准：
执行GB/T14549-1993
一、数据分析
电能质量-电压总谐波畸变率
投入前：
THDi=39.4％；39％；40.3％
投入后：
THDi=9.2％；9.2％；9.1％；下降77％。
试验谐波电流
投入前：
I5=52A；53.7A；54.1A
I7=25.2A；24.3A；23.8A
I11=13.5A；10.9A；12.9A
I13=7A；8.3A；8.6A
投入后：
I5=3.3A；0.7A；1.9A；下降94％
I7=5.1A；8.1A；6.6A；下降80％
I11=2.1A；3.3A；3.9A；下降85％
I13=4.0A；4.9A；4.2A；下降43％
二、试验结论
现场检测数据表明，电谐士有源电力滤波器投运后电能质量明显改善，谐波补偿率达到85％以上，滤波性能好，达到国内外同行产品的领先水平。
谐图纸D（高压部分）
通过无功补偿和谐波治理产生的直接经济效益，补偿效果分析实例：
某企业，从配电室至车间的距离为0.4km，用低压架空线路向车间供电，导线型号为LJ－25，线路参数R0=1.28Ω/km，X0=0.344Ω/km，各台电动机名牌额定功率之和是55kw，额定电压是0.38kv，每天运行8小时。
配电室实测数据为：
线路总电流61A，电压0.38kv，输送有功功率30kw。
现按电动机名牌总容量的0.4配置WDB型补偿控制装置，装置按每千乏投资180元计，到户电价按0.5元/kwh考虑，其综合功能分析计算如下。
补偿前：
1）低压线路功率因数cosφ1为
cosφ1=30/1.7321×0.38×61=0.75
通过无功补偿和谐波治理产生的直接经济效益，补偿效果分析实例：
某企业，从配电室至车间的距离为0.4km，用低压架空线路向车间供电，导线型号为LJ－25，线路参数R0=1.28Ω/km，X0=0.344Ω/km，各台电动机名牌额定功率之和是55kw，额定电压是0.38kv，每天运行8小时。
配电室实测数据为：
线路总电流61A，电压0.38kv，输送有功功率30kw。
现按电动机名牌总容量的0.4配置WDB型补偿控制装置，装置按每千乏投资180元计，到户电价按0.5元/kwh考虑，其综合功能分析计算如下。
补偿前：
1）低压线路功率因数cosφ1为
cosφ1=30/1.7321×0.38×61=0.75
2）低压线路输送的无功功率为
=Ptg（arccosφ1）=30×0.88=26.46kvar
3）低压线路电压损失为
ΔV1==（30×1.28×0.4＋26.46×0.344×0.4）/0.38=50V
4）年线损电量为
ΔA1==3××0.4×1.28×8×365=16689kwh
补偿后：
1）低压线路中输送无功功率减少到
=26.46－（0.4×55）=4.46kvar
2）线路功率因数提高到
cosφ2=cos（）=cos=0.989
3）低压线路输送电流减少到
=30/1.7321×0.38×0.989=46.08A
电流降低率为
（－）/×100％=（61－46.08）/61×100％=24.46％
4）低压线路电压损失减少到
ΔV2=（＋*X）/=（30×0.4×1.28＋4.46×0.4×0.344）/0.38=42.03V
5）年降低线损电量
ΔA=ΔA1-ΔA2=3（）L*R*T=
3（）×0.4×1.28×8×365=7165.58kwh
6）年节省电费开支
GA=ΔA×C=7165.58×0.5=3582.79元
7）无功补偿控制装置投资费用
ZC=×K=22×180=3960元
8）收回投资年限
TD=ZC/GA=3960/3582.79=1.105年=13.26月
从以上计算分析，若是两班制生产，收回投资仅用6.63个月；三班制生产，仅用4.42个月便可收回全部投资。
4）低压线路电压损失减少到
ΔV2=（＋*X）/=（30×0.4×1.28＋4.46×0.4×0.344）/0.38=42.03V
5）年降低线损电量
ΔA=ΔA1-ΔA2=3（）L*R*T=
3（）×0.4×1.28×8×365=7165.58kwh
6）年节省电费开支
GA=ΔA×C=7165.58×0.5=3582.79元
7）无功补偿控制装置投资费用
ZC=×K=22×180=3960元
8）收回投资年限
TD=ZC/GA=3960/3582.79=1.105年=13.26月
从以上计算分析，若是两班制生产，收回投资仅用6.63个月；三班制生产，仅用4.42个月便可收回全部投资。
谐波治理后的间接效益：
A）电力设备损耗下降，噪音降低，减小绝缘老化程度，延长设备使用寿命。
这一点可以从谐波对电气设备产生的危害中可以清晰地看出：
◆变压器
对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损增加，谐波电压则会增加铁损。
与纯正基波运行的正弦电流和电压相比较，谐波对变压器的整体影响是温升较高。
须注意的是;这些由谐波所引起的额外损失将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降。
◆电力电缆
在导体中非正弦波电流所产生的热量与俱有相同均方根值的纯正弦波电流相比，则非正弦波会有较高的热量。
该额外温升是由众所周知的集肤效应和邻近效应所引起的，而这两种现象取决于频率及导体的尺寸和间隔。
这两种效应如同增加导体交流电阻，进而导致损耗增加。
◆电动机与发电机
谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
例如:
人造纤维纺织业和一些金属加工业。
对于旋转电机设备，谐波会增加磁场变形和噪音量。
像五次和七次这种谐波源，在发电机或电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。
机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。
◆电子设备
电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常须靠电压波形的过零点和其它电压波形取得同步运行。
电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。
这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。
控制系统对这两点（电压过零点与电压位置点）的判断错误可导致控制系统失控。
进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。
◆电动机与发电机
谐波电流和电压对感应及同步电动机所造成的主要效应为在谐波频率下铁损和铜损的增加所引起之额外温升。
这些额外损失将导致电动机效率降低，并影响转矩。
当设备负荷对电动机转矩的变动较敏感时，其扭动转矩的输出将影响所生产产品的质量。
例如:
人造纤维纺织业和一些金属加工业。
对于旋转电机设备，谐波会增加磁场变形和噪音量。
像五次和七次这种谐波源，在发电机或电动机负载系统上，可产生六次谐波频率的机械振动。
机械振动是由振动的扭矩引起的，而扭矩的振动则是由谐波电流和基波频率磁场所造成，如果机械谐振频率与电气励磁频率重合，会发生共振进而产生很高的机械应力，导致机械损坏的危险。
◆电子设备
电力电子设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常须靠电压波形的过零点和其它电压波形取得同步运行。
电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。
这两点对于不同类型的电力电子电路控制是至关重要的。
控制系统对这两点（电压过零点与电压位置点）的判断错误可导致控制系统失控。
进而造成生产或运行中断，导致较大的经济损失。
◆开关和继电保护
像其它设备一样，谐波电流也会引起开关之额外损失，并提高温升使基波电流承载能力降低。
温升的提高对某些绝缘组件而言会降低其使用寿命。
保护继电器对波形畸变的响应很大程度取决于所采用的检测方法。
目前并没有通用的准则能用来描述谐波对各种继电器的影响。
然而，可以认为目前在电网上一般的谐波畸变不会对继电器运行造成影响。
◆功率因数补偿电容器
电容器与其它设备相较有很大区别，因其容性特点在系统共振情况下可显著
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