有源电力滤波器在纺织行业中的应用

一、项目介绍

我国是世界上最大的纺织品服装生产和出口国，随着自动化、智能化水平的不断提升，大量自动控制设备和电力电子设备被应用于纺织生产线，从纺纱到织布的整个生产流程中用到了大量变频调速装置，且某些工作环节伴随着SCR电加热，导致用电系统电能质量状况恶劣，影响到用电系统的安全运营。

某纺纱企业是一家采用国际最新技术，专业生产高科技锦纶的大型现代化企业，从德国鲁奇公司引进最先进的锦纶切片生产工艺，目前有全世界最大产能锦纶切片生产线，锦纶切片年产能20万吨。从德国欧瑞康-巴马格公司（Oerlikon-Barmag）购买全套全球最先进的锦纶纺丝生产设备，目前稳居“世界民用尼龙纤维领导者”的行业地位！

由于生产线上大量使用变频控制电源，在低压电网中产生大量的电压和电流谐波，造成问题如下：

■谐波导致的生产线加热温控失灵，造成产品品质严重下降，给企业造成巨大经济损失；

■变压器低压侧电容补偿柜接触器损坏严重，投入和不投入就地补偿柜系统功率因数改善不明显，配电系统能耗极高；

■配电室变压器、母线等电气元器件严重发热，隐患大。

二、设备介绍

APF2000是台达通过长期接触工业客户现场，发现工业生产的各个领域大量使用了先进的电力电子设备，在给人们带来便利生活和高效生产的同时，也给电网带来了谐波污染和无功功率低下的问题，为适应市场需求、为客户解决电能质量问题而开发的一种高端电能质量治理装置。

APF2000是集成了即时检测电流算法、电流各次谐波含量分解算法和生成补偿电流反馈技术的大功率电力电子装置。使用时并联接入系统，通过三相电流互感器即时检测三相电流，通过内部分解算法分解各次谐波和无功电流值生成指令信号，控制由IGBT组成的PWM变流器输出相应方向的谐波和无功电流注入系统中，实现消除谐波和补偿无功的功能。

三、某纺纱企业的电能质量治理方案

通过对某纺纱企业电能质量问题最突出的1#变压器进行电能质量测试，数据分析如下：

1#变压器主要负载为变频电源和SCR加热电源及空压机电源，测试1#变压器低压交流侧电流总畸变率10.5%，电压总畸变率7%左右，谐波含量严重超过国标14549-1993的标准。现场测试补偿柜投入及切除变压器总视在电流变化不明显，补偿柜接触器损坏严重，线缆发热；测试时发现1#变压器交流侧谐波含量丰富，存在3、5、7、11次等谐波，谐波含量较大，存在98A左右零线电流；1#变压器就地侧补偿柜投入后，谐波含量均放大，电流总畸变率12~13%，电压总畸变率9~10%，各次谐波均有明显放大。

通过分析确认，在1#变压器低压总进线并联装设两台150A有源电力滤波器（并机运行）用来滤除系统谐波电流，消除系统谐波干扰现象。治理前后数据对比说明如下：

采用有源滤波器治理后效果：

■温控加热谐波干扰问题消除，产品品质得以保证，提供了企业的生产效益；

■采用有源滤波器替换了传统无功补偿柜，保证系统功率因数0.97以上，消除了电容器、接触器、保险频繁烧毁的隐患，保证了企业用电安全；

■配电系统变压器、铜排、电缆等关键电气设备温度明显下降，提高了电气设备的使用寿命；

四、纺织行业企业电能质量治理的意义

电能质量问题的治理避免了由于谐波电流和谐波电压引起的系统内短期和长期电气危害和故障，过高的谐波电流对系统的安全运行造成了损害，容易导致生产线停电，造成废品情况，给企业造成极大经济损失，有效的谐波治理和无功补偿可以保障配电系统的供电可靠性和连续性，降低停电或设备干扰停机带来的损失和风险，有助于提高公司的生产效率和产能。采用合理的、高性价比的滤波方案，消除主要谐波负载产生的谐波电流，并降低由谐波电流引起的谐波电压，是纺织行业企业首要的电能质量治理选择。