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    北京DA-APF有源濾波模塊

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    北京DA-APF有源濾波模塊

    • 所屬分類:北京抗諧波智能電容

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    • 發布日期:2021/05/08
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    詳細介紹


     

     

    有源濾波模塊 

     

     

     

     

     

     

    資料版本:V2.0

    發布日期:  20195


     

    警告!

    只有授權的專業工程師才能安裝、檢修本裝置;本產品的使用和日常維護必須由專業的電氣人員進行,并且必須嚴格遵循用戶手冊中的安裝程序和安全規程。

     

    警告!

    設備檢修時,設備斷電后10分鐘才能打開柜門,等設備內部電容放電完畢后方可進行檢修。

     

    警告!

    本設備運行時禁止更改設置,任何修改都必須在有源濾波器停止時進行,并在掉電前保存。按下當前配置存入配方按鈕后5秒鐘內不得進行其他操作及斷電。

     

    警告!

    本設備大負荷運行時將產生大量的熱量,必須保證通風良好。

     

    警告!

    本設備必須可靠接地。

    目錄

    一、概述 3

    1.1產品概述 3

    1.2應用領域 3

    1.3滿足的標準 3

    1.4 產品型號 3

    1.5技術參數 3

    二、運輸及儲存 3

    2.1運輸 3

    2.2儲存 3

    三、安裝 3

    3.1機械安裝 3

    3.2電氣安裝 3

    四、運行及操作步驟 3

    4.1開機步驟 3

    4.2 關機步驟 3

    五、操作控制顯示面板 3

    5.1運行狀態 3

    5.2故障列表 3

    5.3參數設置 3

    六、維護及常見問題 3

    6.1維護 3

    6.2常見問題 3

     


    一、概述

    1.1產品概述

    有源電力濾波器(Active Power Filter,簡稱APF),是采用現代電力電子技術和基于高速DSP器件的數字信號處理技術制成的新型電力諧波治理專用設備。它由指令電流運算電路和補償電流發生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路將外部互感器檢測到電流信號轉換為數字信號,送入高速數字信號處理器(DSP)對信號進行處理,將諧波與基波分離,并以脈寬調制(PWM)信號形式向補償電流發生電路送出驅動脈沖,驅動IGBTIPM功率模塊,生成與電網諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網,對諧波電流進行補償或抵消,實現主動消除電力諧波。

    本系列有源電力濾波器是利用全控電力電子元件滿足對電能質量(功率因數和諧波)有高級別要求的用戶需求的裝置。APF裝置并聯在用電系統母線上,其主要功能是在電網供電過程中當負載側產生諧波和無功電流時,對該電流進行補償,減少系統側諧波電流和無功電流,改善電能質量,使用戶其他關鍵敏感設備得以在近似不受干擾的電氣環境中正常運行,并且不會污染上級電網。

    本系列有源電力濾波器裝置采用基于DSP的主控制器和模塊驅動器的分層分布式控制器體系,并采用基于彩色觸摸屏的人機界面,具有全數字化、自動化、智能化,人機界面友好,控制方法靈活等特點。目前單機大濾波電流為200A。

    本系列模塊可選配電容控制功能,傳統的TSC電容補償通過本模塊控制,可以實現更高的性價比,更大的補償容量,更簡單的系統結構。其工作原理是系統無功變化時,本模塊開啟無功補償功能后可以快速的在額定容量內進行補償,等電容反應時間到后,電容動作。本模塊投入的容量退出,準備下一次無功變化。同時本設備還可以濾除諧波,延長電容使用壽命。

    1.2應用領域

    諧波的產生是由于正弦波電壓施加在非線性負載上,電流就變成了非正弦波,非正弦波電流在電網阻抗上產生壓降,會使電壓波形也變為非正弦波。如今在通訊、半導體、石化、化纖、鋼鐵中頻加熱爐和汽車制造等行業中廣泛使用的負載大部分為非線性負載,如變頻調速設備、整流器、不間斷電源、開關電源、電弧爐、焊接設備、電腦、電梯、變頻空調、節能燈和復印機等等。由于這些非線性負載所產生的大量諧波電流涌入電網中,導致電壓波形發生畸變現象。這種諧波污染對電網和用戶產生了嚴重的危害。危害的種類有:

    造成電纜、電動機和變壓器過熱,導致其使用壽命下降或損壞;

    損壞敏感的設備,導致生產或實驗中斷,造成重大損失;

    引發斷路器誤動作,區域性停電事故;

    造成電容器過載或因故障而損毀;

    導致中性線上出現大電流而引發系統故障;

    誘發電網諧振;

    電網中存在的諧波將降低供電效率;

    如諧波污染等級過高,將得不到供電部門的入網批準。

    本系列產品應用領域包括:電氣化鐵道及軌道交通行業、工礦企業、石油和天然氣行業、汽車行業、冶金鋼鐵行業、水處理行業、水泥行業、通信行業、礦山、造船業、紡織行業、市政、醫院、企業自動化生產線、辦公大樓及商業大廈、計算中心、住宅大廈、供配電系統等。

    1.3滿足的標準

    本系列有源電力濾波器滿足以下標準或者與這些標準規定有關的條文。本產品出廠時,所示標準版本均為有效。

       GB 156-2003  標準電壓 

       GB 191-2000  包裝儲運圖示標志 

       GB/T 1980-1996 標準頻率 

       GB/T 2423.10-1995 電工電子產品環境試驗第二部分:試驗方法 試驗Fc和導則:振動(正弦) 

       GB/T 2681 電工成套裝置之中的導線顏色 

       GB/T 2682 電工成套裝置之中的指示燈和按鈕的顏色 

       GB/T 2900.1-1992 電工術語,基本術語  

       GB/T 2900.34 電工術語,電氣傳動及其自動控制 

       GB/T 3797 電控設備第二部分:裝有電子器件的電控設備

       GB/T 3859.3-1993 半導體變流器變壓器和電抗器

       GB 4208-1993 外殼防護等級(IP代碼)

    GB/T 7678 半導體自換相變流器

       GB 9969.1-1998 工業產品使用說明書總則

       GB/T 13422-92 半導體電力變流器電氣試驗方法

       GB/T 14436-93 工業產品保證文件總則

       GB/T 15139-94 電工設備結構總技術條件

     

    1.4 產品型號

    DA-APF有源濾波模塊

     


     

    本系列裝置的額定電流可以分為:

    25A,50A,75A,100A,150A,200A其他補償電流可以與產品供應商協商

    例如:DA-APF-380V/200A/4表示XX- 系列有源電力濾波器,額定電壓380V,額定諧波補償電流200A,三相四線制

    1.5技術參數

    主要技術指標

    額定電壓

     AC380V±15%/660V15%

    電氣接線

    三相三線、三相四線

    額定工作頻率

    50Hz±5%

    濾波范圍

    2-25次諧波(可以選擇性濾波,各次諧波補償可分別設定)

    濾波程度

    選定每次諧波可進行幅值補償設定

    自動限流輸出功能

    當負載側的諧波電流大于裝置電流時,裝置將輸出電流限制在額定值

    過熱保護

    具有溫度傳感器測量及溫度開關雙重保護

    失壓保護

    系統電壓低于UN85%,主斷路器會失壓保護,裝置停止工作

    負荷過流保護

    流經負荷的電流超過閾值,裝置停止工作

    補償過流保護

    設備具備軟件和硬件兩種保護,軟件保護點(電流峰值)可自行設定一般可設定為額定電流(RMS)的2倍,硬件保護點的數值為額定電流(RMS)的2.3倍,當補償電流超過保護閾值時,設備停止,報相應故障

    系統電壓保護

    系統側電壓欠壓閾值或過壓閾值,裝置停止工作

    直流電壓保護

    設備具備軟件和硬件兩種保護,軟件保護點一般為內部直流支撐電容的額定工作電壓,硬件保護點為直流電容額定工作電壓的1.2倍,當直流電壓超過保護閾值時,設備停止,報相應故障

    IGBT保護

    IGBT具有溫度和過流保護,觸發保護,裝置停止工作,報IGBT故障

    沖擊電流

    功率模塊內IGBT額定電流的2

    濾波能力

    95%

    濾波效果

    符合GB/T14549-93標準要求

    補償模式

    1、諧波補償;2、無功補償。3諧波和無功同時補償(綜合治理)

    短時過載能力

    120%

    多臺運行方式

    并聯運行

    開關頻率

    12.8K—25.6KHz

    響應時間

    <5ms

    控制算法

    具有自適應能力的領域篩選矢量補償算法

    控制器

    DSP

    顯示方式

    觸摸屏

    通信功能

    Modbus RTU協議,RS485

    控制連接

    光纖連接或電氣連接

    裝置功率損耗

    額定滿載運行時,損耗不超過3%額定功率

    防護等級

    IP20

    雷害等級

    中雷區

    污穢等級

    裝置應在不低于規定污染等級3的環境中使用

    冷卻方式

    強迫風冷

    噪音

    ≤65dBA聲級)

    安裝方式

    柜體為落地安裝,可與相鄰配電柜并列安裝(等高),電纜可從裝置底部進線,箱式可根據現場情況確定,安裝時要考慮通風。

    環境溫度

    -5°C~+40°C,且24h內平均氣溫不高于+35℃。

    存儲溫度

    -40°C~70°C;

    相對濕度

    室內溫度在+20℃以下時15%~90%,非凝露即可,在+40℃時不超過50%

    海拔高度

    安裝海拔小于1000

    二、運輸及儲存

    2.1運輸

    本系列設備可用汽車、火車、飛機、輪船等交通工具運輸。設備在運輸過程中必須小心輕放。嚴禁雨淋、暴曬,不應有劇烈振動、撞擊和倒置。運輸溫度應在-40~+70℃范圍內。

    2.2儲存

    本系列設備不得暴曬及淋雨,應存放在空氣流通、周圍介質溫度在-40~+70℃范圍內,空氣大相對濕度不超過95%(相當于空氣溫度20±5℃時)及無腐蝕性氣體的倉庫中。

     三、安裝

    3.1機械安裝

    3.1.1安裝方式

    本系列設備常規安裝方式有組裝成套裝置或壁掛式安裝。

    成套裝置可以單模塊也可以多模塊并聯,單柜大并聯數量為5個模塊,建議安裝14個模塊。柜內需配置隔離開關,熔斷器,液晶屏,如果多模塊并聯還需配置通訊隔離單元。建議模塊平放,出風口朝柜門通風口,以方便散熱。

    由于本系列產品25A~50A模塊內部配置有熔斷器,安裝時僅需隔離開關,無需配置熔斷器。50A以上容量設備需要外部配置熔斷器保護。

    壁掛式安裝時液晶屏可以配置在模塊本體上(需訂貨時聲明)。建議另外采購本公司的壁掛式外殼,該外殼內部具有隔離開關,熔絲保護及二次電流端子,方便用戶安裝。

    3.1.2環境要求 

    本系列設備為電力電子設備,運行時將產生大量熱量,采用強制風冷散熱,風量較大,故對運行環境有一定要求。能長期穩定和可靠地運行,對安裝環境作如下要求:

    低環境溫度-5℃,高環境溫度40℃,工作環境的溫度變化應不大于5/h。如果環境溫度超過允許值,應考慮配備相應的空調或其它散熱設備。

    本設備安裝為成套裝置時,在模塊出風口請緊挨柜門上出風口,并且柜門出風口采用大面積鏤空的設計,大限度地保證模塊出風能排到柜外,降低運行時柜內溫度。

    成套裝置背面距離墻面不得小于200mm,裝置頂部與屋頂空間距離不得小于200mm,裝置正面離墻面距離不得小于200mm。

    成套裝置安裝時要將柜體與底座緊密焊接或以其他方式固定,做到有效可靠著地。

    本設備嚴禁直接暴露在較大灰塵、腐蝕性或爆炸性氣體、導電粉塵等空氣污染嚴重的環境中運行。

    避免暴露在潮氣過重的環境中(例如相對濕度大于95%),滴水、蒸汽和冷凝水。濕度過高可能導致在有源電力濾波器金屬部件凝結冷凝水。

    本設備安裝時應避免震蕩,沖擊和傾斜。不得倒置,傾斜角度不得超過30°。本設備設計時已考慮承受卡車運輸時的沖擊,安裝過程的一般顛簸和搖晃,但持續的機械沖擊可導致器件的早期失效。 

    避免強磁場,核輻射和來自通訊設備的大功率的射頻干擾。

     

    3.1.3箱體外型尺寸及箱體安裝

    DA-APF有源濾波模塊 

    1模塊外形尺寸


    3.2電氣安裝

    3.2.1一次接線

    本系列設備一次接線主要有以下要求:

    一次接線電源除50A及以下容量外需要外部配置熔斷器保護,規格采用設備額定電流的1.21.5倍。多模塊并聯可以加在總開關處,也可每個模分別配置。

    成套設備的隔離開關按額定容量的1.21.5倍選擇。

    銅排及電纜規格選擇請按額定電流的1.2以上選擇。電纜規格可以參考下表。

    設備規格

    斷路器容量

    三相動力線線徑

    接地線線徑

    CT接線線徑

    380V/50A/3L(4L)

    100A

    16mm2

    6mm2

    2.5mm2

    380V/75A/3L(4L)

    100A

    16mm2

    6mm2

    2.5mm2

    380V/100A/3L(4L)

    160A

    25mm2

    10mm2

    2.5mm2

    380V/200A/3L(4L)

    250A

    70mm2

    35mm2

    2.5mm2

    380V/300A/3L(4L)

    400A

    120mm2

    70mm2

    2.5mm2

    380V/400A/3L(4L)

    630A

    185mm2

    95mm2

    2.5mm2


    注:四線制設備零線一般為與相線相同配置,如設備需要補償大量3次諧波零線需按相線的3倍配置。

    3.2.2二次接線

    設備二次接線主要包括通訊線,24V電源線及外部互感器采樣線,有些設備還有外部電容控制線等其他附加功能的連線。

    DA-APF有源濾波模塊

     

    通訊線:如果是單模塊,液晶屏背面DB-9接口內7,8分別連接模塊J1端子的3,2。如果是多模塊并聯,液晶屏背面DB-9接口內7,8先連接到通訊隔離單元的A1,B1。然后通訊隔離單元的A2同所有的模塊的J13并聯在一起,B2J12并聯在一起。其中液晶屏DB-9接口上的通訊電纜正常情況模塊發貨時贈送。請將該通訊電纜上黃綠線一端接模塊J11口,一端接柜體大地。

    24V電源接線:每個模塊的J14,5口為24V電源輸出口,用于給液晶和通訊隔離單元供電。但只能從一個模塊上取電,嚴禁將多個模塊的24V電源并聯在一起。


     

    外部互感器采樣線

    單模塊:請注意電流互感器P1,P2,S1,S2同模塊J1612口連接時的方向。如下圖。

     

    DA-APF有源濾波模塊 



    多模塊:將電流互感器信號從每個模塊串聯經過,下圖為2個模塊接線,更多個模塊的話請參照下圖將所有模塊串聯起來。

    DA-APF有源濾波模塊 



    互感器安裝位置:模塊本身支持互感器裝系統側(互感器檢測電流中包含模塊輸出電流)和負荷側(互感器檢測電流中不包含模塊輸出電流),但是建議安裝系統側。如果模塊并聯個數小于等于5個,建議互感器安裝在進線柜。如果進線柜后為電容補償柜,將互感器安裝在電容柜和負載柜中間能避免模塊運行時與電容柜的諧振可能性,但由于電容柜的諧波電流沒檢測到,電容柜中電流會影響到變壓器處諧波補償效果。在模塊大于5個模塊并聯的情況下請按下圖進行連線,采用2套互感器,一套采集系統側電流,給第一個模塊,另一套采集負載側電流用給剩下的模塊。其工作原理是采樣負載側電流的設備在檢測到諧波或無功電流后,各補償需要電流的1/5,由于模塊補償存在一定誤差,這些誤差將由第一臺采樣系統側電流的設備進行修正,該方案主要用于解決多模塊并聯后同時符合變化頻繁的情況下,模塊間相互競爭,導致模塊輸出電流波動大的異常。

    DA-APF有源濾波模塊 


    3.2.3電容控制端子連接

    本系列模塊可選配電容控制功能,該功能在模塊J2端子上接線。

    DA-APF有源濾波模塊 


    3.2.4接線注意點

    一次電纜應嚴格按正序連接,否則將報故障。

    在接入前注意檢查電網電壓應在額定電壓的±15%范圍之內。

    二次接線不得與一次線靠近或平行走線,不能靠近強磁場設備和器件,防止信號受到干擾。

    四、運行及操作步驟

    4.1開機步驟

      1、檢查各線路是否異常,零線相線有無接錯。

      2、依次合上外部電源總開關(如有該配置)。

      3、等待液晶屏啟動,模塊狀態變為“就緒”后,按下紅色啟動按鈕。

    4.2關機步驟

    直接按下液晶屏上的綠色停止按鈕。

    注意:模塊內有電容,如果主界面上模塊示意圖邊框為紅色,表示電容內還存有較大電壓,嚴禁觸摸模塊本體及接線,大概放電時間為10分鐘。

    五、操作控制顯示面板

    本系列模塊通過一臺7寸的人機界面液晶屏進行控制和顯示狀態,該液晶屏主要功能有設備運行參數的實時顯示,故障報警顯示,運行參數設置以及手動操作等。它主要由以下幾個界面構成。

    5.1運行狀態

    “運行狀態”界面即主界面,為上電后顯示的首界面,分多模塊和單模塊,多模塊按下每個模塊的“運行狀態”后就能進入個單模塊的運行狀態,如下兩圖所示。運行狀態主要顯示設備及系統的各項數據,每個數據的測量值為當前實時刷新的有效值,”MAX為目前為止的大值,。它們可以通過按下復位按鈕重新開是計大值。

    界面上紅綠黃分別表示A,B,C三相的數據,啟動,停止按鈕用于控制設備的啟停。故障列表按鈕用于打開故障顯示界面。電流諧波和電壓諧波按鈕用于顯示當前系統的電流和電壓諧波數據。

    DA-APF有源濾波模塊

     

    5.2故障列表

    “故障列表”界面如下圖所示,它主要顯示當前設備存在的報警信息。當設備出現故障報警后,模塊本體上的故障報警燈亮起,操作人員可以通過點擊故障列表按鈕打開該界面,檢查報警對象。該界面內故障指示標記在按復位按鈕后會恢復。如需查看之前故障,請查看界面下半部分的故障信息列表。

    序號

    液晶參數項

    故障狀態項含義

    1

    補償過流

    模塊在運行時,補償電流“MAX值”超過參數設置內“補償過流值ip”,請調整諧波參數或減小補償限幅。具體請查看諧波補償設置相關內容

    2

    系統過壓

    模塊檢測系統電壓,超過參數設置內“系統過壓值”。

    3

    系統欠壓

    模塊檢測系統電壓,低于參數設置內“系統欠壓值”。

    4

    負荷過流

    模塊檢測系統電壓,超過參數設置內“系統過壓值”。

    5

    直流過壓

    模塊運行時直流電壓,超過參數設置內“直流過壓值”。

    6

    直流欠壓

    模塊運行時直流電壓,低于參數設置內“直流欠壓值”。

    7

    IGBT

    功率模塊IGBT發生過流,過熱等保護動作。

    8

    補償過流(硬件)

    模塊運行時補償電流出現異常峰值,該保護由硬件電路檢測。

    9

    直流過壓(硬件)

    模塊運行時直流過壓出現異常峰值,該保護由硬件電路檢測。

    10

    并網失敗

    模塊啟動時軟啟動失敗。出現該故障請聯系本公司售后人員。

    11

    輔助電源故障

    模塊內部出現故障。出現該故障請聯系本公司售后人員。

    12

    相序錯誤

    模塊一次接線的相序為負序,請調換任意兩根接線使之變為正序(同時調換互感器接線)。三線制690V設備如果請先上一次電源再上二次控制電,否則也會出現該故障。

    13

    過熱保護硬件

    模塊運行時內部溫控器檢測到過熱觸發故障。

    14

    過熱保護軟件

    模塊運行時溫度值大于參數設置內“溫度保護值”。

    15

    通訊故障

    液晶無法同模塊通訊,請檢查液晶,通信隔離單元,模塊的接線,以及確認模塊地址設置。

    下面是常見故障的解釋。

     DA-APF有源濾波模塊


    5.3參數設置

    點擊界面上參數設置按鈕就可進入參數設置,初始密碼為123”。參數設置主要用于設備調試階段。界面如下圖。

    DA-APF有源濾波模塊 


    界面頂部有深藍色字顯示的版本號顯示,下部黑框內左半部分是運行參數,其中用戶可能修改到的是底下的“諧波補償限幅(rms”,“無功補償限幅(rms”,“啟動工作模式”。分別用于控制設備補償電流的大小和按下啟動按鈕后設備進入何種補償方式。其它的參數請維持出廠狀態。

    保護參數主要設定運行時的保護定值,請維持出廠時狀態。

    當前配置存入配方按鈕用于將目前設定值保存進模塊,防止掉電丟失,正常在調試完成后,準備斷電前按下一次。該按鈕按下后5秒內請勿斷電及進行其他操作。該按鈕在設備運行時會被隱藏,請按下停止按鈕方可看見。

    電容補償設置->按鈕用于打開電容控制界面。

    諧波參數->按鈕用于打開諧波補償設置界面。

    采樣參數設置->用于打開采樣參數設置,內部有互感器變比設置和互感器位置設備,調試時請按實際情況設定,界面如右圖。DA-APF有源濾波模塊

    設備參數設置詳細說明請參考調試手冊。

    六、維護及常見問題

    6.1維護

    在檢查維護本設備前,應確認供電回路主開關已經斷開10分鐘以上,方可檢修,防止直流電容內還存有余電。

    每半年對模塊接線側的進風口進行檢查是否有灰塵堆積現象,如有請及時清理。檢查設備大負荷運行時風機是否正常,小負荷運行時風機受溫度控制,不一定全部都啟動。

    6.2常見問題

    1、設備如何調試?

    請參考本公司的設備調試手冊。

    2、設備是否可以同時補無功和諧波?

    可以,設備啟動模式設為3就可以進入綜合治理模式,無功和諧波的電流大小分別使用“諧波補償限幅(rms”,“無功補償限幅(rms”設置。

    3、設備如何同后臺通訊?

    使用液晶屏的COM1口,用于后臺連接,通訊協議為modbus。該通訊口為RS232,通常需要配一個232485的轉換器,本公司可以提供。


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    關鍵詞:DA-APF有源濾波模塊,有源濾波模塊

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