焦作DA－APF有源濾波模塊

資料版本：V2.0

發(fā)布日期:  2019年5月

警告！

只有授權(quán)的專業(yè)工程師才能安裝、檢修本裝置；本產(chǎn)品的使用和日常維護(hù)必須由專業(yè)的電氣人員進(jìn)行，并且必須嚴(yán)格遵循用戶手冊中的安裝程序和安全規(guī)程。

警告！

設(shè)備檢修時,設(shè)備斷電后10分鐘才能打開柜門，等設(shè)備內(nèi)部電容放電完畢后方可進(jìn)行檢修。

警告！

本設(shè)備運(yùn)行時禁止更改設(shè)置，任何修改都必須在有源濾波器停止時進(jìn)行，并在掉電前保存。按下當(dāng)前配置存入配方按鈕后5秒鐘內(nèi)不得進(jìn)行其他操作及斷電。

警告！

本設(shè)備大負(fù)荷運(yùn)行時將產(chǎn)生大量的熱量，必須保證通風(fēng)良好。

警告！

本設(shè)備必須可靠接地。

目錄

一、概述 3

1.1產(chǎn)品概述 3

1.2應(yīng)用領(lǐng)域 3

1.3滿足的標(biāo)準(zhǔn) 3

1.4 產(chǎn)品型號 3

1.5技術(shù)參數(shù) 3

二、運(yùn)輸及儲存 3

2.1運(yùn)輸 3

2.2儲存 3

三、安裝 3

3.1機(jī)械安裝 3

3.2電氣安裝 3

四、運(yùn)行及操作步驟 3

4.1開機(jī)步驟 3

4.2 關(guān)機(jī)步驟 3

五、操作控制顯示面板 3

5.1運(yùn)行狀態(tài) 3

5.2故障列表 3

5.3參數(shù)設(shè)置 3

六、維護(hù)及常見問題 3

6.1維護(hù) 3

6.2常見問題 3

一、概述

1.1產(chǎn)品概述

有源電力濾波器（Active Power Filter，簡稱APF），是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速DSP器件的數(shù)字信號處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運(yùn)算電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路兩個主要部分組成。指令電流運(yùn)算電路將外部互感器檢測到電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器（DSP）對信號進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（PWM）信號形式向補(bǔ)償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動IGBT或IPM功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，實(shí)現(xiàn)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(zhì)量（功率因數(shù)和諧波）有高級別要求的用戶需求的裝置。APF裝置并聯(lián)在用電系統(tǒng)母線上，其主要功能是在電網(wǎng)供電過程中當(dāng)負(fù)載側(cè)產(chǎn)生諧波和無功電流時，對該電流進(jìn)行補(bǔ)償，減少系統(tǒng)側(cè)諧波電流和無功電流，改善電能質(zhì)量，使用戶其他關(guān)鍵敏感設(shè)備得以在近似不受干擾的電氣環(huán)境中正常運(yùn)行，并且不會污染上級電網(wǎng)。

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(qū)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(jī)界面，具有全數(shù)字化、自動化、智能化，人機(jī)界面友好，控制方法靈活等特點(diǎn)。目前單機(jī)大濾波電流為200A。

本系列模塊可選配電容控制功能，傳統(tǒng)的TSC電容補(bǔ)償通過本模塊控制，可以實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比，更大的補(bǔ)償容量，更簡單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其工作原理是系統(tǒng)無功變化時，本模塊開啟無功補(bǔ)償功能后可以快速的在額定容量內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償，等電容反應(yīng)時間到后，電容動作。本模塊投入的容量退出，準(zhǔn)備下一次無功變化。同時本設(shè)備還可以濾除諧波，延長電容使用壽命。

1.2應(yīng)用領(lǐng)域

諧波的產(chǎn)生是由于正弦波電壓施加在非線性負(fù)載上，電流就變成了非正弦波，非正弦波電流在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生壓降，會使電壓波形也變?yōu)榉钦也?。如今在通訊、半?dǎo)體、石化、化纖、鋼鐵中頻加熱爐和汽車制造等行業(yè)中廣泛使用的負(fù)載大部分為非線性負(fù)載，如變頻調(diào)速設(shè)備、整流器、不間斷電源、開關(guān)電源、電弧爐、焊接設(shè)備、電腦、電梯、變頻空調(diào)、節(jié)能燈和復(fù)印機(jī)等等。由于這些非線性負(fù)載所產(chǎn)生的大量諧波電流涌入電網(wǎng)中，導(dǎo)致電壓波形發(fā)生畸變現(xiàn)象。這種諧波污染對電網(wǎng)和用戶產(chǎn)生了嚴(yán)重的危害。危害的種類有：

l 造成電纜、電動機(jī)和變壓器過熱，導(dǎo)致其使用壽命下降或損壞；

l 損壞敏感的設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)或?qū)嶒?yàn)中斷，造成重大損失；

l 引發(fā)斷路器誤動作，區(qū)域性停電事故；

l 造成電容器過載或因故障而損毀；

l 導(dǎo)致中性線上出現(xiàn)大電流而引發(fā)系統(tǒng)故障；

l 誘發(fā)電網(wǎng)諧振；

l 電網(wǎng)中存在的諧波將降低供電效率；

l 如諧波污染等級過高，將得不到供電部門的入網(wǎng)批準(zhǔn)。

本系列產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域包括：電氣化鐵道及軌道交通行業(yè)、工礦企業(yè)、石油和天然氣行業(yè)、汽車行業(yè)、冶金鋼鐵行業(yè)、水處理行業(yè)、水泥行業(yè)、通信行業(yè)、礦山、造船業(yè)、紡織行業(yè)、市政、醫(yī)院、企業(yè)自動化生產(chǎn)線、辦公大樓及商業(yè)大廈、計(jì)算中心、住宅大廈、供配電系統(tǒng)等。

1.3滿足的標(biāo)準(zhǔn)

本系列有源電力濾波器滿足以下標(biāo)準(zhǔn)或者與這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定有關(guān)的條文。本產(chǎn)品出廠時，所示標(biāo)準(zhǔn)版本均為有效。

   GB 156-2003  標(biāo)準(zhǔn)電壓 

   GB 191-2000  包裝儲運(yùn)圖示標(biāo)志 

   GB/T 1980-1996 標(biāo)準(zhǔn)頻率 

   GB/T 2423.10-1995 電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗(yàn)第二部分：試驗(yàn)方法 試驗(yàn)Fc和導(dǎo)則：振動（正弦） 

   GB/T 2681 電工成套裝置之中的導(dǎo)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(shù)語，基本術(shù)語  

   GB/T 2900.34 電工術(shù)語，電氣傳動及其自動控制 

   GB/T 3797 電控設(shè)備第二部分：裝有電子器件的電控設(shè)備

   GB/T 3859.3-1993 半導(dǎo)體變流器變壓器和電抗器

   GB 4208-1993 外殼防護(hù)等級（IP代碼）

GB/T 7678 半導(dǎo)體自換相變流器

   GB 9969.1-1998 工業(yè)產(chǎn)品使用說明書總則

   GB/T 13422-92 半導(dǎo)體電力變流器電氣試驗(yàn)方法

   GB/T 14436-93 工業(yè)產(chǎn)品保證文件總則

   GB/T 15139-94 電工設(shè)備結(jié)構(gòu)總技術(shù)條件

1.4 產(chǎn)品型號

本系列裝置的額定電流可以分為：

25A,50A,75A,100A,150A,200A其他補(bǔ)償電流可以與產(chǎn)品供應(yīng)商協(xié)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(bǔ)償電流200A，三相四線制

1.5技術(shù)參數(shù)

主要技術(shù)指標(biāo)

二、運(yùn)輸及儲存

2.1運(yùn)輸

本系列設(shè)備可用汽車、火車、飛機(jī)、輪船等交通工具運(yùn)輸。設(shè)備在運(yùn)輸過程中必須小心輕放。嚴(yán)禁雨淋、暴曬，不應(yīng)有劇烈振動、撞擊和倒置。運(yùn)輸溫度應(yīng)在－40～＋70℃范圍內(nèi)。

2.2儲存

本系列設(shè)備不得暴曬及淋雨，應(yīng)存放在空氣流通、周圍介質(zhì)溫度在－40～＋70℃范圍內(nèi)，空氣大相對濕度不超過95％（相當(dāng)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(jī)械安裝

3.1.1安裝方式

本系列設(shè)備常規(guī)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(lián)，單柜大并聯(lián)數(shù)量為5個模塊，建議安裝1～4個模塊。柜內(nèi)需配置隔離開關(guān)，熔斷器，液晶屏，如果多模塊并聯(lián)還需配置通訊隔離單元。建議模塊平放，出風(fēng)口朝柜門通風(fēng)口，以方便散熱。

由于本系列產(chǎn)品25A~50A模塊內(nèi)部配置有熔斷器，安裝時僅需隔離開關(guān)，無需配置熔斷器。50A以上容量設(shè)備需要外部配置熔斷器保護(hù)。

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(nèi)部具有隔離開關(guān)，熔絲保護(hù)及二次電流端子，方便用戶安裝。

3.1.2環(huán)境要求 

本系列設(shè)備為電力電子設(shè)備，運(yùn)行時將產(chǎn)生大量熱量，采用強(qiáng)制風(fēng)冷散熱，風(fēng)量較大，故對運(yùn)行環(huán)境有一定要求。能長期穩(wěn)定和可靠地運(yùn)行，對安裝環(huán)境作如下要求：

低環(huán)境溫度－5℃，高環(huán)境溫度40℃，工作環(huán)境的溫度變化應(yīng)不大于5℃/h。如果環(huán)境溫度超過允許值，應(yīng)考慮配備相應(yīng)的空調(diào)或其它散熱設(shè)備。

本設(shè)備安裝為成套裝置時，在模塊出風(fēng)口請緊挨柜門上出風(fēng)口，并且柜門出風(fēng)口采用大面積鏤空的設(shè)計(jì)，大限度地保證模塊出風(fēng)能排到柜外，降低運(yùn)行時柜內(nèi)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(shè)備嚴(yán)禁直接暴露在較大灰塵、腐蝕性或爆炸性氣體、導(dǎo)電粉塵等空氣污染嚴(yán)重的環(huán)境中運(yùn)行。

避免暴露在潮氣過重的環(huán)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(dǎo)致在有源電力濾波器金屬部件凝結(jié)冷凝水。

本設(shè)備安裝時應(yīng)避免震蕩，沖擊和傾斜。不得倒置，傾斜角度不得超過30°。本設(shè)備設(shè)計(jì)時已考慮承受卡車運(yùn)輸時的沖擊，安裝過程的一般顛簸和搖晃，但持續(xù)的機(jī)械沖擊可導(dǎo)致器件的早期失效。 

避免強(qiáng)磁場，核輻射和來自通訊設(shè)備的大功率的射頻干擾。

3.1.3箱體外型尺寸及箱體安裝

圖1模塊外形尺寸

3.2電氣安裝

3.2.1一次接線

本系列設(shè)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(hù)，規(guī)格采用設(shè)備額定電流的1.2～1.5倍。多模塊并聯(lián)可以加在總開關(guān)處，也可每個模分別配置。

成套設(shè)備的隔離開關(guān)按額定容量的1.2～1.5倍選擇。

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

注：四線制設(shè)備零線一般為與相線相同配置，如設(shè)備需要補(bǔ)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(shè)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(shè)備還有外部電容控制線等其他附加功能的連線。

通訊線：如果是單模塊，液晶屏背面DB-9接口內(nèi)7，8分別連接模塊J1端子的3，2。如果是多模塊并聯(lián)，液晶屏背面DB-9接口內(nèi)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J1的3并聯(lián)在一起，B2同J1的2并聯(lián)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(fā)貨時贈送。請將該通訊電纜上黃綠線一端接模塊J1的1口，一端接柜體大地。

24V電源接線：每個模塊的J1的4，5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(yán)禁將多個模塊的24V電源并聯(lián)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J1的6～12口連接時的方向。如下圖。

多模塊：將電流互感器信號從每個模塊串聯(lián)經(jīng)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(lián)起來。

互感器安裝位置：模塊本身支持互感器裝系統(tǒng)側(cè)（互感器檢測電流中包含模塊輸出電流）和負(fù)荷側(cè)（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(tǒng)側(cè)。如果模塊并聯(lián)個數(shù)小于等于5個，建議互感器安裝在進(jìn)線柜。如果進(jìn)線柜后為電容補(bǔ)償柜，將互感器安裝在電容柜和負(fù)載柜中間能避免模塊運(yùn)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(bǔ)償效果。在模塊大于5個模塊并聯(lián)的情況下請按下圖進(jìn)行連線，采用2套互感器，一套采集系統(tǒng)側(cè)電流，給第一個模塊，另一套采集負(fù)載側(cè)電流用給剩下的模塊。其工作原理是采樣負(fù)載側(cè)電流的設(shè)備在檢測到諧波或無功電流后，各補(bǔ)償需要電流的1/5，由于模塊補(bǔ)償存在一定誤差，這些誤差將由第一臺采樣系統(tǒng)側(cè)電流的設(shè)備進(jìn)行修正，該方案主要用于解決多模塊并聯(lián)后同時符合變化頻繁的情況下，模塊間相互競爭，導(dǎo)致模塊輸出電流波動大的異常。

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。

3.2.4接線注意點(diǎn)

一次電纜應(yīng)嚴(yán)格按正序連接，否則將報(bào)故障。

在接入前注意檢查電網(wǎng)電壓應(yīng)在額定電壓的±15%范圍之內(nèi)。

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

四、運(yùn)行及操作步驟

4.1開機(jī)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(guān)（如有該配置）。

  3、等待液晶屏啟動，模塊狀態(tài)變?yōu)?/span>“就緒”后，按下紅色啟動按鈕。

4.2關(guān)機(jī)步驟

直接按下液晶屏上的綠色停止按鈕。

注意：模塊內(nèi)有電容，如果主界面上模塊示意圖邊框?yàn)榧t色，表示電容內(nèi)還存有較大電壓，嚴(yán)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(jī)界面液晶屏進(jìn)行控制和顯示狀態(tài)，該液晶屏主要功能有設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時顯示，故障報(bào)警顯示，運(yùn)行參數(shù)設(shè)置以及手動操作等。它主要由以下幾個界面構(gòu)成。

5.1運(yùn)行狀態(tài)

“運(yùn)行狀態(tài)”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(yùn)行狀態(tài)”后就能進(jìn)入個單模塊的運(yùn)行狀態(tài)，如下兩圖所示。運(yùn)行狀態(tài)主要顯示設(shè)備及系統(tǒng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)的”測量值”為當(dāng)前實(shí)時刷新的有效值，”MAX值”為目前為止的大值,。它們可以通過按下復(fù)位按鈕重新開是計(jì)大值。

界面上紅綠黃分別表示A,B,C三相的數(shù)據(jù)，啟動，停止按鈕用于控制設(shè)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(dāng)前系統(tǒng)的電流和電壓諧波數(shù)據(jù)。

5.2故障列表

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

下面是常見故障的解釋。

5.3參數(shù)設(shè)置

點(diǎn)擊界面上參數(shù)設(shè)置按鈕就可進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)置，初始密碼為“123”。參數(shù)設(shè)置主要用于設(shè)備調(diào)試階段。界面如下圖。

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

保護(hù)參數(shù)主要設(shè)定運(yùn)行時的保護(hù)定值，請維持出廠時狀態(tài)。

當(dāng)前配置存入配方按鈕用于將目前設(shè)定值保存進(jìn)模塊，防止掉電丟失，正常在調(diào)試完成后，準(zhǔn)備斷電前按下一次。該按鈕按下后5秒內(nèi)請勿斷電及進(jìn)行其他操作。該按鈕在設(shè)備運(yùn)行時會被隱藏，請按下停止按鈕方可看見。

電容補(bǔ)償設(shè)置->按鈕用于打開電容控制界面。

諧波參數(shù)->按鈕用于打開諧波補(bǔ)償設(shè)置界面。

采樣參數(shù)設(shè)置->用于打開采樣參數(shù)設(shè)置，內(nèi)部有互感器變比設(shè)置和互感器位置設(shè)備，調(diào)試時請按實(shí)際情況設(shè)定，界面如右圖。

設(shè)備參數(shù)設(shè)置詳細(xì)說明請參考調(diào)試手冊。

六、維護(hù)及常見問題

6.1維護(hù)

在檢查維護(hù)本設(shè)備前，應(yīng)確認(rèn)供電回路主開關(guān)已經(jīng)斷開10分鐘以上，方可檢修，防止直流電容內(nèi)還存有余電。

每半年對模塊接線側(cè)的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)行檢查是否有灰塵堆積現(xiàn)象，如有請及時清理。檢查設(shè)備大負(fù)荷運(yùn)行時風(fēng)機(jī)是否正常，小負(fù)荷運(yùn)行時風(fēng)機(jī)受溫度控制，不一定全部都啟動。

6.2常見問題

1、設(shè)備如何調(diào)試？

請參考本公司的設(shè)備調(diào)試手冊。

2、設(shè)備是否可以同時補(bǔ)無功和諧波？

可以，設(shè)備啟動模式設(shè)為3就可以進(jìn)入綜合治理模式，無功和諧波的電流大小分別使用“諧波補(bǔ)償限幅（rms）”，“無功補(bǔ)償限幅（rms）”設(shè)置。

3、設(shè)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(xié)議為modbus。該通訊口為RS232，通常需要配一個232轉(zhuǎn)485的轉(zhuǎn)換器，本公司可以提供。

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