ANHPD諧波保護器在行業(yè)的應(yīng)用 安科瑞鮑靜君
摘要：隨著科學(xué)技術(shù)進步發(fā)展，越來越多的電力電子裝置等非線性負載應(yīng)用于企業(yè)當中，在帶來節(jié)能與能量變換積極一面的同時，也產(chǎn)生了諧波等電能質(zhì)量問題。特別是行業(yè)，對電能質(zhì)量要求很高，其引進的設(shè)備 (如CT機、核磁共振、直線加速器等)，科室和病房都采用中央空調(diào)。這些設(shè)備的應(yīng)用提升了服務(wù)水平，對于行業(yè)發(fā)展都具有重要意義。同時這些、高靈敏度、大電 流、大功率的設(shè)備會產(chǎn)生大量的諧波，而這些“諧波源”會對所用電設(shè)備以及其他設(shè)備(如彩超、化驗室高精設(shè)備等)的運行和使用壽命造成嚴重影響。因此本文將對諧波保護器進行分析，并在此基礎(chǔ)上研究諧波保護器的作用，進而探索諧波保護器的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵詞：；高次諧波；諧波保護器
社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展推動著控制技術(shù)、通信技術(shù)、計算機技術(shù) 的不斷進步，在智能建筑中開始廣泛應(yīng)用變頻空調(diào)、系統(tǒng)、消防系 統(tǒng)數(shù)字辦公設(shè)備、通信設(shè)備、計算機等。與此同時這些設(shè)備和裝置的應(yīng)用也產(chǎn)生了相應(yīng)的副產(chǎn)品諧波，而這嚴重的威脅了智能建筑系統(tǒng)和用戶，使得相應(yīng)設(shè)備的安全正常運行受到影響。為了滿足社會生活發(fā)展需要一種能夠?qū)Ω鞣N頻率和各種能量的諧波干擾進行吸收并自動消除用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機電涌、脈沖尖峰、高頻噪聲、高次諧波的裝置——諧波保護器應(yīng)運而生。當前在智能建筑電力環(huán)境中諧波保護器被廣泛應(yīng)用， 為用電設(shè)備的有效運行提供了重要保障。

一、諧波保護器基本原理
諧波保護器是一種用于濾除高次諧波、保護精密儀器設(shè)備的新型保護裝置，采用超微晶合金材料與創(chuàng)新的特別電路。它主要由電壓箝位、低通濾波器以及吸收器組成，不但可以抑制和吸收用戶用電設(shè)備產(chǎn)生的隨機高次諧波和高頻噪聲、脈沖尖峰、電涌等干擾，而且能隨時跟蹤電壓波形，瞬時濾除電源中的尖峰、浪涌、雜波，矯正因諧波影響而產(chǎn)生的高次諧波，從源頭消除諧波污染，為用電設(shè)備提供保護功能。
諧波保護器的基本原理如圖1所示（以三相為例）：以電壓箝位實時監(jiān)測電壓的變化，使用低通濾波器濾除高次諧波，再運用吸收器吸收高次諧波的濾波設(shè)備。

圖1 諧波保護器原理
二、諧波保護器的功能
，自動保護用電設(shè)備。在電路中并聯(lián)諧波保護器能夠?qū)崿F(xiàn)具有破壞性的尖峰瞬變、浪涌、高頻噪聲、高次諧。它的有效消除，進而促進用電設(shè)備的安全穩(wěn)定運行和提升用電設(shè)備的使用壽命。
第二，凈化電源。諧波保護器的抑制和消除諧波能力顯著，在并聯(lián)諧波保護器的電路中99％因各種諧波引起的電壓、電流的畸變都可以得到消除，同時諧波引發(fā)的計算機屏幕頻閃、負載變化、短路、開關(guān)引起的燈管頻閃都可 以得到避免。
第三，保護功率因數(shù)補償設(shè)備。實際當中并聯(lián)振回路會在高次諧波頻率和雜散的電網(wǎng)電感及功率因數(shù)補償設(shè)備的諧波頻率的相互的作用下產(chǎn)生，電壓和電流波形會在諧振電路引起的諧波放大作用下加劇畸變，進而剛氏設(shè)備使用壽命。此外諧波保護器能夠?qū)χC波污染進行凈 化，為功率因數(shù)補償設(shè)備的使用壽命提供。
第四，防止保護裝置的無跳閘。斷路器會因諧波電流的音響而發(fā)生斷路器誤跳閘，或者拒跳閘，而在電路中并聯(lián)諧波保護器能夠有效消除諧波電流，進而有效避免斷路器發(fā)生誤跳閘或者拒跳閘問題引。
諧波保護電器有從源頭上消除諧波污染的作用，進而為用電設(shè)備的正常運行提供保障。在電力設(shè)備電路中并聯(lián)諧波保護器，不僅能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的電流狀態(tài)進行連續(xù)監(jiān)測，還能夠?qū)﹄娐分械母叽沃C波進行吸收和阻隔，進而避免其他設(shè)備受到設(shè)備本身產(chǎn)生的諧波的干擾。

三、諧波保護器在場所的應(yīng)用
場所設(shè)備和儀器經(jīng)常會受到高次諧波的干擾而發(fā)生故障，進而引發(fā)信息丟失、圖像模糊、數(shù)據(jù)差錯等影響正常工作的問題，更有甚者會使硬件和軟件同時發(fā)生損壞進而影響儀器正常工作。所以應(yīng)當利用諧波保護器對這些設(shè)備和儀器進行保護，進而保障儀器設(shè)備的安全運轉(zhuǎn)。
諧波保護器是現(xiàn)代結(jié)構(gòu)設(shè)備、安全運行的重要保障， 技術(shù)人員只需將其接入到電路中，設(shè)備中產(chǎn)生的高次諧波就會被其吸收，器械的破壞和誤操作隨之降低，進而為醫(yī)務(wù)人員和病人的安全提供保障。同時諧波保護器本身并不耗電，設(shè)備在諧波保護器器的作用下使用壽命會被有效嚴懲，同時設(shè)備維修和維護成本也能得到降低。
大型設(shè)備使用是很頻繁的，瞬間電流變化達幾百安培，中央空調(diào)的運行使得內(nèi)電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生的諧波都很大，而高精設(shè)備少值幾萬元，多值幾百萬元。因而諧波保護器在使用非常必要。
安科瑞ANHPD系列諧波保護器為行業(yè)供電系統(tǒng)出力，避免其高次諧波干擾，已運行項目有：大連友誼、院、浦口中、田陽縣中、昆山第三等，以下為我司ANHPD對于高次諧波的治理效果展示，對于高次諧波抑制有非常顯著的效果。
（1）50Hz工頻電源迭加2KHz干擾信號

諧波保護器接入前 諧波保護器接入后
（2）50Hz工頻電源迭加10KHz干擾信號

諧波保護器接入前 諧波保護器接入后
（3）50Hz工頻電源迭加100KHz干擾信號

諧波保護器接入前 諧波保護器接入后
（4）50Hz工頻電源迭加1MKHz干擾信號

諧波保護器接入前 諧波保護器接入后
四、安科瑞諧波保護器介紹
4.1主要技術(shù)參數(shù)
表3-1 ANHPD技術(shù)參數(shù)

4.2功能特點
?采用超微晶體的電路；
?吸收3KHz~30MHz頻率各種能量的諧波干擾，消除高次諧波、高頻噪聲、脈沖尖峰、浪涌等干擾，矯正電壓、電流波形；
?減少了用電設(shè)備的故障率和機器誤操作，全面克服了由于高頻諧波污染引起的干擾，保障了設(shè)備的安全運行；
?設(shè)備本身幾乎不耗電，具有的經(jīng)濟性；
?結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，接線簡單，安裝方便。


五、結(jié)語
是未來用電設(shè)備發(fā)展的必然趨勢，相應(yīng)的怎樣避免受這些設(shè)備產(chǎn)生的諧波的干擾成為科技人員面對的重要課題。諧波保護器對于當前的高科技、高靈敏度設(shè)備產(chǎn)生的諧波具有有效地吸收和阻隔作用。因此在未來一段時間內(nèi)在建筑電氣系統(tǒng)中運用諧波保護器將會是必然的趨勢，相關(guān)人員應(yīng)當從諧波保護器的作用原理和電氣設(shè)備實際情況出發(fā)，科學(xué)合理的運用諧波保護器保護用電設(shè)備。
「參考文獻】
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諧波與有源濾波裝置的應(yīng)用
項目背景
某企業(yè)是一家單晶硅制造企業(yè)。單晶硅建設(shè)項目具有的市場和廣闊的發(fā)展空間。近年來，各種晶體材料，特別是以單晶硅為代表的高科技附加值材料及其相關(guān)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，成為當代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的支柱，并使信息產(chǎn)業(yè)成為全球經(jīng)濟發(fā)展中增長快的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。其生產(chǎn)工藝多分熔融加熱或直流加熱，由于采用半導(dǎo)體可控整流方式，本身工作過程中會產(chǎn)生非常大量的電流諧波，對電網(wǎng)造成諧波污染，這些諧波使得儀器精度失準甚至誤動作，破壞了系統(tǒng)的無功補償，造成系統(tǒng)供電損耗的增加及損壞補償電容器等，對于單晶硅復(fù)雜的生長過程以及后期的加工流程都造成非常大的影響，因此電網(wǎng)的品質(zhì)間接決定著單晶硅成品材料的品質(zhì)，幾乎所有的單晶硅制造生產(chǎn)線都面臨諧波問題
治理方案
針對電能質(zhì)量狀況，上海安科瑞電氣股份有限公司提出了諧波治理的解決方案，并終確定在3#變壓器下進行試點，采用ANAPF有源電力濾波裝置，自動跟蹤治理負載產(chǎn)生的諧波電流，整個系統(tǒng)安全可靠運行。
從現(xiàn)場測試的有源濾波器投入前后的數(shù)據(jù)可以看出，有源濾波器投入運行后，電壓和電流諧波明顯降低，電壓諧波由原來的4.7%降到2.4%，電流諧波由原來的18.4%降到5.0%，諧波電流值從273A下降到63A，三相電壓和三相電流波形均得到明顯改善，從根本上消除了諧波的影響，保障了單晶硅生的質(zhì)量，該企業(yè)決定在后期改建工程中全部采用ANAPF有源濾波器。
諧波治理是電能質(zhì)量問題的核心內(nèi)容之一，也是現(xiàn)代電力生產(chǎn)發(fā)展的迫切需要。有源電力濾波器經(jīng)過二、三十年的發(fā)展已成為補償電力系統(tǒng)諧波及無功功率的重要裝置。目前在實際應(yīng)用中，并聯(lián)型APF是比較成熟的拓撲結(jié)構(gòu)，是優(yōu)選的方案;串聯(lián)型APF電路在工作時需流過全部的正常負載電流，損耗比較大，而且投切、故障后退出及各種保護電路也比較復(fù)雜;串、并聯(lián)型APF當前的主要問題是控制復(fù)雜，造。
從近年來的研究和應(yīng)用中可以看出，APF具有如下的發(fā)展趨勢：
(1)通過采用PWM調(diào)制和提高開關(guān)器件等效開關(guān)頻率的多重化技術(shù)，實現(xiàn)對高次諧波的補償;
(2)采用APF和PF組成的混合型濾波系統(tǒng)，以減少APF的容量，降低成本;
(3)隨著半導(dǎo)體器件制造水平的迅速發(fā)展，混合型濾波系統(tǒng)低成本的優(yōu)勢將逐漸消失，而并聯(lián)APF由于其功能強大、，將是很有發(fā)展前途的有源濾波裝置;
(4)隨著電力電子器件耐壓水平的提高和對電能質(zhì)量的日益重視，APF也將在工業(yè)系統(tǒng)的高壓領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
隨著我國電力事業(yè)的發(fā)展，電能質(zhì)量的要求將不斷提高，利用APF進行電能質(zhì)量治理有著的市場潛力。特別是在補償諧波、無功功率，以及中線電流、不平衡電流等方面，有源濾波技術(shù)必將擁有更加廣闊的應(yīng)用前景。

有源電力濾波器技術(shù)特點
專為適應(yīng)高可靠性，高利用率供電系統(tǒng)要求設(shè)計的模塊組合式有源濾波裝置：
標準模塊化結(jié)構(gòu)，靈活的擴容配置(同一柜內(nèi)，只需增加控制模塊和功率模塊即可擴展至300A;支持多臺裝置并聯(lián)運行，且不限于等容量擴容);
高可靠性：屬于全數(shù)字有源濾波器，冗余設(shè)計，一個模塊發(fā)生故障，只是容量降低，不會影響其它模塊的正常工作;
工作模式：具有全濾波、全無功補償、濾波+無功補償?shù)热N工作模式;
功率因數(shù)調(diào)節(jié)能力：具備容性無功吸收和容性無功補償兩種功能;
7寸全觸摸液晶顯示屏：便于觀察所有的參數(shù)及波形。