低壓有源濾波裝置在商務酒店諧波治理中的應用

1、引言

目前隨著技術的發展，商務酒店自動化程度越來越高，自動控制設備越來越多，EIB智能照明系統已逐漸成為高檔商務酒店的標準配置。同時為了節能，變頻器在空調系統和電梯中大量使用。但上述設備在工作中產生大量諧波，以變頻器為例，既有整流器又有高頻逆變，在高低頻段同時產生大量的諧波。諧波已與電磁干擾、功率因數降低并列為電力系統的三大公害。因此對諧波的測量和分析是電力系統分析和控制中的一項重要工作，是繼電保護、故障測量等工作開展的重要前提。

2、商務酒店諧波的危害

商務酒店非線性負載在客觀上產生高次諧波，由于諧波量太大,不僅會對供電電網造成污染，而且會對商務酒店的通訊及電力設備產生不利影響。

2.1對供電電網的危害

對供電電網造成污染引起電網中元件產生附加損耗，降低發電、配電及用電設備的使用效率，甚至使線路過熱引發火災；由于電流中諧波部分的影響，對電網電壓也帶來影響，使電網電壓的總諧波畸變率也超出國家標準。

2.2 對商務酒店運行的危害

（1）對設備本身產生附加損耗，影響商務酒店電氣設備正常工作，產生機械振動、噪音、過電壓，使變壓器、電容器、電線等設備過熱，絕緣老化，壽命縮短；

（2）對鄰近的通信系統產生干擾，輕者引起噪音，降低通信質量，重者導致信息的丟失，使通信系統無法工作。

（3）由于商務酒店后勤要求，負載啟停頻繁，造成電網浪涌、瞬變嚴重。電壓、電流的突變會引起過電壓，大大縮短了用電設備的壽命，無形中增加設備投資成本。

（4）電流諧波指標嚴重超標，對EIB 等系統造成一定的沖擊，經常引起系統的無故故障。

3、商務酒店諧波的解決方案

為保證商務酒店運行的高可靠性要求, 在設計和施工階段, 目前主要采取以下措施預防諧波對設備的干擾。

( 1) 為電子設備設計專用回路供電, 盡可能避免諧波干擾沿供電線路竄入。

( 2) 為易受干擾設備加裝線路濾波器, 消除或抑制諧波分量, 達到凈化電源的目的。

( 3) 使該類設備配線盡可能遠離諧波電流畸變嚴重的線路, 以避免空間電磁干擾。

然而，這些措施卻不是從源頭對諧波污染進行治理。

根據電網諧波國家標準要求，從改善系統電力品質、保障設備安全和正常運行、綜合提升設備運行效率和電力能源使用效率的目的出發，可采用ANAPF低壓有源濾波器，在消除諧波的同時，可以有效、干凈地吸收線路中的諧波和浪涌。達到優化線路電力品質，減少諧波危害，達到保護設備運行，節約用電的效果。

3.1 ANAPF工作原理

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統，從而實現諧波治理和無功補償。

ANAPF原理如圖一所示：

圖一 ANAPF原理圖

3.2 ANAPF技術參數

表一：ANAPF技術參數

4、ANAPF低壓有源濾波器在商務酒店中的應用案例

該商務酒店總建筑面積20萬平米，中央空調、電梯全部為變頻拖動，有數個大型數據機房全部安裝UPS，同時全樓裝有EIB智能照明系統。根據該商務酒店各變壓器非線性負荷設備的負載率大小和相應的諧波畸變率，在配電室變壓器母線處、中央空調制冷機變頻器旁配置ANAPF有源濾波器。其次在中控室、弱電機房、總統套房等重要設備旁配置ANAPF有源濾波器。

下面以配電室配電變壓器母線處ANAPF有源濾波器投入運行前、后配電系統電能質量測試情況的對比分析為例來具體描述。

4.1 有源濾波器運行前后的數據

（1）有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴重，三相電流諧波含量分別為30.5%、35.2%、29.7%，三相電流分別為147A、168A、148A，中性線電流為1A。

（2）有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯改善，三相電流諧波含量明顯降低，分別為3.1%，4.1%，3.7%，三相電流分別為144A、168A、148A，中性線電流為1A。

4.2 有源濾波器投運前后測試記錄數據

圖二 諧波治理前波形 圖三 諧波治理后波形

圖四 諧波治理前電流諧波頻譜圖 圖五 諧波治理后電流諧波頻譜圖

圖六 諧波治理前電流畸變率 圖七 諧波治理后電流畸變率

5 ANAPF低壓有源濾波器報價及主要元件清單

6 結論

本文分析了諧波對商務酒店的危害，介紹ANAPF低壓有源濾波器的原理以及功能，通過某商務酒店低壓配電系統中有源濾波器的應用案例，分析了有源濾波器投入運行前后諧波的治理情況。有源濾波器對商務酒店的諧波進行了治理，改善了電能質量，總體提升了設備的運行效率和電力能源的使用效率。

【參考文獻】

［1］ 鄭國興.浙江大學建筑設計研究院.諧波保護器及其在智能建筑中的應用.現代建筑，2007:55-58

［2］ 上海安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版