ANAPF有源濾波器模塊化安裝優勢

徐霜

摘 要：本文介紹了ANAPF有源濾波器模塊化設計的特點，并結合實際應用介紹了抽屜式APF模塊在柜體內的安裝指引，以及壁掛式APF模塊掛墻安裝的方式，體現了模塊化設計在安裝、售后維護、擴容等方面的優勢，同時為用戶節約了成本。

關鍵詞：有源濾波器 抽屜式 壁掛式 模塊化特點 安裝優勢

引 言：ANAPF有源濾波器是一種常用的用于諧波治理的產品，目前市場上大部分都是柜體式的產品，柜體式設計方案存在生產效率低，安裝及售后服務不方便、無法擴容、成本高等缺陷，有時嚴重影響客戶交期，為此  模塊式設計方案可以解決上述問題。

1.ANAPF有源濾波器的工作原理

    ANAPF有源電力濾波器(以下簡稱APF)并聯在含諧波負載的低壓配電系統中，能夠對動態變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過CT采集系統諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，并注入電力系統中，從而抵消非線性負載所產生的諧波電流。

（上圖為ANAPF有源電力濾波器原理圖）

2.APF模塊的介紹

APF模塊化設計根據安裝方式分為兩種：抽屜式模塊和壁掛式模塊

2.1抽屜式模塊：

外形尺寸485×610×275 （寬*深*高）

額定電流：30A 50A

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進線方式：后進后出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL9004

防護等級：IP20

質量：50KG                                                       

2.2壁掛式模塊：

外形尺寸485×275×610 （寬*深*高）

額定電流：30A 50A

額定電壓:AC380V

接線方式:三相三線或三相四線

進線方式：上進上出

額定頻率：50Hz

模塊殼體顏色：RAL7035

防護等級：IP20

質量：50KG                                                        

    單個模塊zui大容量達50A，可單獨安裝使用，壁掛式模塊適用于負荷容量較小或場地緊湊的場合，可直接掛在墻上，也可根據實際容量、柜體尺寸要求，采用合適的模塊數量掛在柜體中，通過并機滿足客戶諧波容量需求。抽屜式也可采用多個50A模塊并聯安裝在柜體中形成大電流補償裝置，根據實際補償容量需求增減柜體內模塊數量，較于壁掛式模塊安裝更方便、適用于大負荷容量的場合。

3.APF模塊化設計特點

3.1模塊化設計、積木擴展式并聯結構，安裝便利、方便擴容、可作為零部件單獨使用。

    模塊化有源濾波器為積木擴展式并聯結構，主電路中的每個電氣元件都小型化和標準化，整個拓撲封裝在一個模塊內，APF模塊與柜體采用鈑金固定，用戶擴容時把APF裝進預留空間的APF柜體內，插上光纖即可

3.2維護便捷，支撐在線維護

    任何一個電氣元件損壞只會影響當前模塊運行，APF柜內其他模塊正常運行，不會導致整套APF癱瘓。維護時只需把故障APF模塊從柜體中移出，更換上新的APF模塊即可。

3.3可靠性高、溫度均勻

    逆變單元中的IGBT、LCL濾波器中的濾波電感和阻尼都微型化、功率小，發熱元件平均分配到每個濾波模塊中，熱量均勻，電氣元件不易發生因為溫度過高而失效，同時每個模塊中都配有散熱風機。

3.4控制器線路板與APF模塊及APF模塊之間采用光纖傳輸數據

    控制器與功率單元之間采用光纖連接，整個數據傳輸都為光信號，不會受到電磁干擾。在信號衰弱方面，光纖傳輸衰減遠遠小于傳統排線傳輸

3.5實時跟隨、動態補償

    采用基于瞬時無功功率理論的諧波電流檢測技術，實時監測諧波電流，通過瞬時電流跟蹤控制，實現諧波電流動態補償，自動跟蹤電網諧波變化，具有高度可控性和快速響應性。

3.6補償方式靈活

    一機多能，不僅能治理諧波，而且能補償無功、提高功率因數。既可對單個諧波源獨立補償，也可對多個諧波源集中補償。

4.APF模塊化安裝的介紹  

    APF有源濾波器電流規格分別為：50A、100A、150A、200A、250A、300A. 按單個模塊zui大容量50A。例：100A為2個模塊組成，依次類推300A為6個模塊組成。

4.1標準APF柜體結構示意（柜體可根據客戶要求定制）

柜體型材：C型材

柜體尺寸：寬*深*高800*1000*2200 防護等級：IP30

柜體顏色:RAL7035

標準眉頭（圖示：A）:高60mm，紅底白字，前后眉頭，眉頭頂部與柜頂齊平

眉頭絲印內容：

圖示B和F分別為母線區前后門，有封板式和柜門式兩種，圖示為柜門式，高度有180、200、220可供選擇，也可根據客戶要求定制。

C為柜底擋板區，高度有100、120兩種尺寸，也可根據客戶要求定制。

D為母線區，高度有200、250兩種尺寸，也可根據客戶要求定制。

E為地排區，標準高度為150㎜，其他高度會影響柜體備貨和模塊安裝數量。

圖示柜體前后門為標準前后門，小門寬度200㎜，大門寬度600㎜。柜子前后門上需多開散熱孔，便于通風散熱。

4.2 抽屜式模塊在柜內的安裝

    目前常規的APF柜內空間有限，抽屜式模塊zui多安裝6個，組合容量為300A的有源濾波器。但是，我們正在向更多模塊數，更大容量化的方向進行研究與發展。

4.2.1抽屜式模塊外形及安裝孔尺寸 

           模塊實物正視

          模塊實物背視

  模塊安裝孔尺寸

4.2.2抽屜式模塊安裝說明

                   6個模塊，容量為300A的APF模塊安裝示意圖

● 柜內模塊支撐支架由上往下左右兩邊支撐支架序號分別是1、2、3、4、5.支架置于柜內側橫梁上，每個支架上有對應序號數量的小孔，僅僅作為支架的區別用，不做安裝使用。柜內4個模塊及以下模塊固定位置從支撐支架3開始安裝，即APF1模塊置于支架3上，APF2模塊置于支架4上，若4個模塊，以此類推，APF4模塊置于柜內底支撐梁上。5個模塊時APF1模塊在支撐支架2上。如下圖（一）所示。

   ● 每個APF模塊根據上述安裝固定位置要求，放置于柜內相應位置，模塊前面板上的安裝孔剛好對應柜內安裝支架上的安裝孔，然后用M6的螺釘緊固，如下圖：

 圖（一）

 ● 每個模塊配一個微型斷路器（現以天水213品牌微型斷路器為例），起保護、分合作用，便于以后檢修。微斷的安裝位置與板載模塊位置相對應，置于柜左側小門里的35㎜的導軌上。

4.2.3抽屜式模塊接線說明

                         APF板載模塊原理圖                                    

 4.2.3.1一次電纜接線

      圖（二）             圖（三）                 圖（四）

    如圖（二）、(三)所示，模塊上A、B、C、N四相線分別接于微型斷路器下樁頭上，然后A、B、C、N四相線從微型斷路器上樁頭分別接在柜內A、B、C、N四根匯流排上，客戶進線分別引至這四根匯流排上，見圖（四）。完成一次電纜連接。

4.2.3.2光纖連接

    如圖（五）兩圖所示：APF1模塊上R1不接、T1接于APF2模塊上R1，APF2模塊上T1接于APF3模塊上R1，依此類推，柜內zui后一個模塊上的T1不接。 

                圖（五）

4.2.3.3互感器信號線纜連接

           圖（六）外接互感器原理圖

      如圖（六）所示，CT1~CT3為外接互感器，APF1模塊上Ia*、Ib*、Ic*引至柜內第1、2、3片試驗端子上，分別對應接外接互感器A、B、C相S1,APF1模塊上Ia、Ib、Ic分別接APF2模塊上Ia*、Ib*、Ic*，APF2模塊上Ia、Ib、Ic分別接APF3模塊上Ia*、Ib*、Ic*，以此類推，柜內zui下端一個模塊上的Ia、Ib、Ic環繞一起分別接至第4、5、6片試驗端子上，分別對應外接互感器A、B、C相S2端，如圖（七）所示。

                              圖（七）端子

4.3 壁掛式模塊掛墻安裝的說明

4.3.1壁掛式模塊實物外形

 壁掛式模塊實物正視

4.3.2壁掛式模塊安裝說明

                                 圖（八）

           圖（九）                             圖（十）

    我司提供安裝支架，如圖（八）（九）所示，安裝支架用M10的膨脹螺栓固定在墻上，模塊后側掛墻安裝孔對應安裝在安裝支架上。便于接線及模塊散熱要求。

4.3.3壁掛式模塊接線說明

    例100A的有源濾波器，可以用兩個容量50A模塊并排安裝。

4.3.3.1一次電纜接線

                           圖（十一）

    用16㎜²線纜分別從兩模塊上端A、B、C、N引至4級塑殼斷路器樁頭上或3加N排。

4.3.3.2光纖接線

    如上圖（十一）所示，APF1模塊上R1不接、T1接于APF2模塊上R1，APF2模塊T1不接。                                

4.3.3.3互感器信號線纜接線

    如圖所示，CT1~CT3為外接互感器，APF1模塊上Ia*、Ib*、Ic*分別對應接外接互感器A、B、C相S1,APF2模塊上Ia、Ib、Ic環繞一起分別對應外接互感器A、B、C相S2端。

4.3.4 例：APF100A壁掛式模塊的安裝示意圖

5.APF容量計算方法

    諧波是由非線性設備產生的，而每種設備的實際工作狀態都不同。因此實際諧波電流需采用專門設備進行測量，考慮到設備的技術及經濟性，設計諧波治理裝置的額定諧波補償電流應略大于系統諧波電流。由于諧波電流本身的測量與計算比較復雜，況且在設計時往往很難采集到足夠的電氣設備使用中的諧波數據，可以根據下列公式估算諧波電流進行選型。

5.1  根據負載額定電流和行業類型選型

5.2  根據變壓器容量和行業類型選型

諧波補償電流的大小可安排售前工程師協助測量或根據變壓器容量和行業類型自行估算后選擇。

                    常見諧波負載的諧波含量

6.結束語：

    模塊化設計有源濾波器結構輕巧、安裝方便，為用戶節約了投資成本，縮短了生產工期；制造趨于標準化，減少生產環節的規格變化，更適宜大批量、標準化生產，產品品質更有保障。多模塊并聯有源濾波器補償方式比較靈活，采用不同數量補償模塊并聯后，可以用于不同容量及要求的諧波抑制場合，因此在解決各種不同的工業及商業應用場合方面具有可靠性和更高的靈活性。為低壓配電網的諧波治理工程提供了的補償裝置，具有良好的應用價值和應用前景。

【參考資料】

• • 安科瑞電能質量監測與治理選型手冊。2015.08版
  • 安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版