APF_軌道交通_090324

1、www.sy-有源電力濾波裝置有源電力濾波裝置APF在軌道交通的應(yīng)用在軌道交通的應(yīng)用鐘麗麗 思源清能電氣電子有限公司清華大學(xué)柔性輸配電研究所目錄目錄諧波的危害與治理2APF在地鐵應(yīng)用4公司介紹3 1QNAPF的原理、特點與優(yōu)勢3 3QNSVG 原理及技術(shù)特點5售后服務(wù)7QNSVG 的應(yīng)用6www.sy-第一部分第一部分公司簡介公司簡介思源電氣股份有限公司思源電氣股份有限公司公司介紹公司介紹公司與清華大學(xué)柔性輸配電系統(tǒng)研究所全面緊密合作公司與清華大學(xué)柔性輸配電系統(tǒng)研究所全面緊密合作（清華提供基礎(chǔ)技術(shù)研究及技術(shù)指導(dǎo)），（清華提供基礎(chǔ)技術(shù)研究及技術(shù)指導(dǎo)），柔性輸配電研柔性輸配電研究所所長、博士生導(dǎo)師

2、劉文華教授擔(dān)任北京思源清能公究所所長、博士生導(dǎo)師劉文華教授擔(dān)任北京思源清能公司、暨研發(fā)中心總經(jīng)理，清華大學(xué)韓英鐸院士擔(dān)任技術(shù)司、暨研發(fā)中心總經(jīng)理，清華大學(xué)韓英鐸院士擔(dān)任技術(shù)顧問顧問。目前，該公司研發(fā)團隊近四十人，其中博士。目前，該公司研發(fā)團隊近四十人，其中博士8人，人，碩士碩士22人，是國內(nèi)大功率電力電子應(yīng)用、無功補償與諧人，是國內(nèi)大功率電力電子應(yīng)用、無功補償與諧波治理領(lǐng)域?qū)嵙ψ顬閺姶蟮难邪l(fā)團隊。波治理領(lǐng)域?qū)嵙ψ顬閺姶蟮难邪l(fā)團隊。電力系統(tǒng)無功補償與諧波治理裝置電力系統(tǒng)無功補償與諧波治理裝置 SVG，APF，并聯(lián)電抗器、電力電容器、串聯(lián)電抗器，并聯(lián)電抗器、電力電容器、串聯(lián)電抗器 無功補償與諧波治

3、理領(lǐng)域各電壓等級、從基礎(chǔ)的固定無功補償與諧波治理領(lǐng)域各電壓等級、從基礎(chǔ)的固定補償?shù)阶钕冗M(jìn)的動態(tài)補償各類產(chǎn)品補償?shù)阶钕冗M(jìn)的動態(tài)補償各類產(chǎn)品www.sy-第二部分第二部分諧波的危害與治理諧波的危害與治理電力系統(tǒng)諧波電力系統(tǒng)諧波電流（或電壓）波形為非正弦，含有基波以外的成分 如圖所示電流中含有3、5、7等次諧波諧波及其危害諧波及其危害諧波是困擾供電部門與用戶如冶金、電鐵、化工諧波是困擾供電部門與用戶如冶金、電鐵、化工等各行各業(yè)的遠(yuǎn)未解決的老問題。等各行各業(yè)的遠(yuǎn)未解決的老問題。諧波引起的嚴(yán)重問題：諧波引起的嚴(yán)重問題： 1、影響配電線路運行穩(wěn)定性、惡化電網(wǎng)電能質(zhì)量影響配電線路運行穩(wěn)定性、惡化電網(wǎng)電能質(zhì)量

4、2、嚴(yán)重影響用電設(shè)備安全（電容器、電動機、變壓器、嚴(yán)重影響用電設(shè)備安全（電容器、電動機、變壓器、電纜、斷路器等等）電纜、斷路器等等） 3、降低用電設(shè)備的使用壽命、降低用電設(shè)備的使用壽命 4的的3次諧波，異步電機壽命縮短次諧波，異步電機壽命縮短15 4的的5次諧波，異步電機壽命縮短次諧波，異步電機壽命縮短8牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)系統(tǒng)諧波系統(tǒng)諧波負(fù)荷諧波負(fù)荷諧波牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)軌道交通供電系統(tǒng)一般由高壓電源系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)、動力照明供電系統(tǒng)等3部分組成。高壓電源系統(tǒng)是通過主變電所將城市電網(wǎng)提供的110KV電源降為軌道交通牽引和動力照明供電系統(tǒng)所需要的1035KV。牽引供電系統(tǒng)是通過牽引

5、變電所將1035KV電源降壓、整流得到軌道交通車輛所需直流電源1500V。動力照明供電系統(tǒng)是通過降壓變電所降壓得到車站和區(qū)間各類照明、自動扶梯、風(fēng)機、空調(diào)、通信、自動化等設(shè)備所需要的電源（0.4KV）。牽引供電系統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)諧波諧波在牽引供電系統(tǒng)中，各牽引變電所一般采用12脈波整流機組和24脈波整流機組。12脈波整流機組理論上會產(chǎn)生11、13、23、25次諧波；24脈波整流機組理論上只產(chǎn)生23、25次諧波。實際上，由于各種非理想因素（如電網(wǎng)電壓不對稱和觸發(fā)延遲不對稱等）的存在，不可避免的產(chǎn)生非特征次數(shù)的諧波。按照整流器廠和電力工業(yè)部電氣設(shè)備質(zhì)量檢測測試中心測試報告中提供的數(shù)據(jù)，對24脈波整流

6、機組而言，23次諧波最大，其次順序為25、5、7、11、13次。動力照明供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)中的各類照明、自動扶梯、風(fēng)機、空調(diào)、通信、自動化等設(shè)備中，存在大量的諧波污染源。 照明系統(tǒng)，熒光燈（電子鎮(zhèn)流器）主要產(chǎn)生3次諧波；EPS電源屏，變電所交直屏，因為設(shè)備存在整流和逆變，主要產(chǎn)生5、7次諧波。 弱電系統(tǒng)（通信，信號，安全門，監(jiān)控防災(zāi)報警，自動售票），采用開關(guān)電源及整流，主要產(chǎn)生3、5、7次諧波。 通風(fēng)空調(diào)等系統(tǒng)（排風(fēng)機、冷水機組、電梯、扶梯），采用變頻器控制，主要產(chǎn)生5、7次諧波?？偨Y(jié)：軌道交通在牽引供電系統(tǒng)，因整流存在主要會有23、25、5、7、11、13次諧波，在動力

7、照明供電系統(tǒng)中，因熒光燈(整流器)，以及其他整流、變頻設(shè)備的存在，主要會有3、5、7次諧波。動力照明供電系統(tǒng)動力照明供電系統(tǒng)諧波諧波Current Ph3 (%) Thd = 7.74%04812162024283236404448525660thd01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Voltage Ph3 (%) Thd = 2.97%04812162024283236404448525660thd00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0Current Ph2 (%) Thd = 7.59%04812162024283236404448525

8、660thd01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Voltage Ph2 (%) Thd = 2.84%04812162024283236404448525660thd00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.0Current Ph1 (%) Thd = 8.53%04812162024283236404448525660thd01.02.03.04.05.06.07.08.09.010.0Voltage Ph1 (%) Thd = 2.67%04812162024283236404448525660thd00.51.01.52.02.53.03.5

9、4.04.55.0測試時間：2008年3月26日軌道交通供電系統(tǒng)諧波的危害軌道交通供電系統(tǒng)諧波的危害1、變壓器損耗增加，利用率下降；、變壓器損耗增加，利用率下降；2、電容器集中補償裝置：諧波使電容器過流發(fā)熱，甚至絕緣擊穿。、電容器集中補償裝置：諧波使電容器過流發(fā)熱，甚至絕緣擊穿。 3、電線電纜：諧波引起的集膚效應(yīng)使電纜阻抗增加，溫度升高，、電線電纜：諧波引起的集膚效應(yīng)使電纜阻抗增加，溫度升高， 損耗增大。損耗增大。 諧波存在使得中性線發(fā)熱，嚴(yán)重時會引發(fā)火災(zāi)。諧波存在使得中性線發(fā)熱，嚴(yán)重時會引發(fā)火災(zāi)。4、其他設(shè)備：諧波引發(fā)繼電器誤動甚至拒動，干擾通信及信號系、其他設(shè)備：諧波引發(fā)繼電器誤動甚至拒動

10、，干擾通信及信號系 統(tǒng)，嚴(yán)重影響軌道交通運營安全。統(tǒng)，嚴(yán)重影響軌道交通運營安全。上海城市軌道交通無功補償及諧波治理設(shè)計指導(dǎo)意見上海城市軌道交通無功補償及諧波治理設(shè)計指導(dǎo)意見諧波的抑制方法諧波的抑制方法LC無源濾波器無源濾波器有源濾波器有源濾波器無源濾波或電容補償?shù)牟蛔銦o源濾波或電容補償?shù)牟蛔?.一種參數(shù)只能補償基波或針對特定次數(shù)諧波補償，無法跟蹤諧波或無功的變化進(jìn)行動態(tài)補償；2.補償諧波時，可能產(chǎn)生多余的無功；3.系統(tǒng)阻抗小時補償效果難以令人滿意；4.改變系統(tǒng)阻抗特性，可能導(dǎo)致諧振；5.參數(shù)穩(wěn)定性差，特別是電容參數(shù)易變，導(dǎo)致失諧節(jié)能降耗與諧波治理節(jié)能降耗與諧波治理無功補償加劇諧波影響無功補償加

11、劇諧波影響電網(wǎng)中并聯(lián)電容補償應(yīng)用日益廣泛，以降低線損提高供電電壓質(zhì)量；并聯(lián)電容廣泛應(yīng)用又使諧波放大現(xiàn)象更加普遍，加劇了諧波的影響及惡化了電能質(zhì)量、又增加了電能損耗.諧波治理諧波治理APF的應(yīng)用日益廣泛對節(jié)能降耗及電能質(zhì)量要求對節(jié)能降耗及電能質(zhì)量要求越來越高越來越高節(jié)能降耗日益重要：電力電子設(shè)備越來越多，諧波日益增加；同時以計算機為代表的大量敏感設(shè)備普及應(yīng)用，人們對公共電網(wǎng)的供電質(zhì)量要求越來越高有源有源補償補償技術(shù)技術(shù)能夠有效的解決電網(wǎng)中存在的矛盾！能夠有效的解決電網(wǎng)中存在的矛盾！www.sy-第三部分第三部分 APF原理與構(gòu)成原理與構(gòu)成有源濾波器有源濾波器APF的的濾波原理與構(gòu)成濾波原理與構(gòu)成

12、APF電氣原理圖電氣原理圖二種類型二種類型APF三相三線制APF，適用于整流器、變頻器、大型UPS、中頻爐、電弧爐等工業(yè)非線性負(fù)載。可同時濾除250次的全部或選定次數(shù)的諧波，響應(yīng)時間小于1ms，是工業(yè)諧波負(fù)載的有效治理設(shè)備三相四線制APF，適用于低壓動力照明、商用辦公大樓照明、電腦、UPS、電梯、變頻等在中線中產(chǎn)生三次諧波電流的負(fù)載?？赏瑫r濾除250次的全部或選定次數(shù)的諧波，響應(yīng)時間小于1ms，是商業(yè)諧波負(fù)載的有效治理設(shè)備。軌道交通一般選擇三相四線制的有源濾波軌道交通一般選擇三相四線制的有源濾波APF！德國德國BlueWave APF：諧波源：諧波源國內(nèi)外所處水平國內(nèi)外所處水平德國德國Blue

13、Wave APF：濾波效果：濾波效果THD=10.2%負(fù)荷電流THD:24.6%系統(tǒng)電流THD:4.4%不控整流負(fù)荷測試不控整流負(fù)荷測試可控整流負(fù)荷測試可控整流負(fù)荷測試負(fù)荷電流THD:42.2%系統(tǒng)電流THD:10.1%國內(nèi)外所處的水平國內(nèi)外所處的水平硬件： QNAPF采用優(yōu)質(zhì)進(jìn)口元器件諧波檢測算法、自動電流限幅算法等處于國際先進(jìn)水平；軟件： QNAPF 的核心控制程序為自主研發(fā)，并已申請專利；整套裝置已通過“電力工業(yè)電力設(shè)備及儀表質(zhì)量檢驗測試中心”型式試驗，整體達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。QNAPF主要元器件材料清單主要元器件材料清單名稱名稱規(guī)格型號規(guī)格型號材料產(chǎn)地及供應(yīng)商材料產(chǎn)地及供應(yīng)商空氣開關(guān)

14、AC220V施耐德柜頂風(fēng)機W2E200德國吸收電容PMB2123意大利ICEL電解電容ERWF451日本CHEMICON中間繼電器DC24V歐姆龍溫度繼電器KSD-301 歐姆龍接觸器CJ20西門子斷路器NM1-160H西門子霍爾電流傳感器LT208北京LEM公司（獨資）IGBTFF300德國EUPECIGBT驅(qū)動模塊2SD315瑞士CONCEPT電抗100uh德國Hans Von MangoldtDSP芯片TMS2812美國TIFPGA芯片XC2S美國XILINX端子UK2.5B鳳凰端子QNAPF接線方式接線方式三相三線制APF三相四線制APFwww.sy-第四部分第四部分QNAPF應(yīng)用介紹

15、應(yīng)用介紹上海地鐵人民廣場站上海地鐵人民廣場站APF應(yīng)用應(yīng)用 投入投入APF后后投入投入APF前前徐家匯徐家匯APF電氣接線圖電氣接線圖諧波補償效果諧波補償效果母線母線類別類別補償前補償前補償后補償后I I段段基波電流基波電流370A370A368A電流電流THDTHD（% %）4.124.12% %1.50%電壓電壓THDTHD（% %）3.053.05% %2.95%諧波補償頻譜諧波補償頻譜APF投入使用前投入使用前 APF投入使用后投入使用后第五部分第五部分低壓低壓SVG原理及技術(shù)特點原理及技術(shù)特點 QNSVGQNSVG的基本原理的基本原理 低壓低壓QNSVGQNSVG的技術(shù)特點的技術(shù)特點 QNSVGQNSVG技術(shù)特點技術(shù)特點 對系統(tǒng)參數(shù)不敏感對系統(tǒng)參數(shù)不敏感 可自動限制輸出電流，裝置永不過載，設(shè)備安全性好可自動限制輸出電流，裝置永不過載，設(shè)備安全性好 響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快,1ms,1ms 連續(xù)雙向補償連續(xù)雙向補償 不產(chǎn)生諧波，而且能在補償無功功率的同時動態(tài)補償不產(chǎn)生諧波，而且能在補償無功功率的同時動態(tài)補償諧波諧波 能解決負(fù)荷的不平衡問題能解決負(fù)荷的不平衡問題第六部分第六部分低壓低壓SVG的應(yīng)用的應(yīng)用閔行裝卸站新碼頭低壓閔行裝卸站新碼頭低壓SVG項目項目低壓低壓SVG投入使用前，系統(tǒng)功率因數(shù)圖投入使用前，系統(tǒng)功率因數(shù)圖低壓低壓SVG投入使用后，系