ZLDL-APF有源電力濾波裝置（機架式）

產(chǎn)品型號：

ZLDL-APF-有源電力濾波裝置

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1  關于本手冊

在安裝和操作有源電力濾波器（下簡稱APF）前，應仔細地閱讀本手冊。手冊中包含了有利于設備完好性能發(fā)揮、避免錯誤操作的必備信息。

以下的符號、術語及名稱用于本操作安裝手冊。

2  ZLDL-APF簡介

我公司竭誠為用戶解決電能質(zhì)量問題，有源電力濾波器具備前所未有的濾波能力，能同時濾除2-50次諧波，濾波能力可高達97%以上，對階躍變化的諧波完全補償時間小于10ms。ZLDL-APF可多臺同時并聯(lián)運行，完全適用于工業(yè)、民用領域各種情況，是非線性負載諧波治理的解決方案。

2.1 ZLDL-APF工作原理

2.1.1 ZLDL-APF功能原理

◆濾波原理

ZLDL-APF通過外部電流互感器實時采集電流信號，通過內(nèi)部檢測電路分離出其中的諧波部分，通過IGBT功率變換器產(chǎn)生與系統(tǒng)中的諧波大小相等相位相反的補償電流，實現(xiàn)濾除諧波的功能。

ZLDL-APF輸出補償電流根據(jù)系統(tǒng)的諧波量動態(tài)準確變化，因此不會出現(xiàn)過補償?shù)膯栴}。另外，ZLDL-APF內(nèi)部有過載保護功能，當系統(tǒng)的諧波量大于濾波器容量時，裝置可以自動限制在100%額定容量輸出，不會發(fā)生過載。

◆無功補償原理

用戶可以通過參數(shù)設置，使APF在濾除諧波的同時進行動態(tài)無功補償。

ZLDL-APF根據(jù)系統(tǒng)的無功功率，通過IGBT功率變換器產(chǎn)生容性或感性的基波電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償?shù)哪康?，補償目標值可以通過操作面板設定，不會出現(xiàn)過補償，并且補償平滑，不會產(chǎn)生對負載和電網(wǎng)的涌流沖擊。

2.1.2 ZLDL-APF內(nèi)部控制原理

圖2-2 ZLDL-APF內(nèi)部控制原理圖

如圖2-2所示，隔離開關合閘后，為防止上電后電網(wǎng)對直流母線電容器的瞬間沖擊，ZLDL-APF首先通過軟起電阻對直流母線的電容器充電，這個過程會持續(xù)幾十秒。當母線電壓Udc達到預定值后，主接觸器閉合。直流電容作為儲能器件，通過IGBT逆變器和內(nèi)部電抗器向外輸出補償電流提供能量。ZLDL-APF通過外部CT實時采集電流信號送至信號調(diào)理電路，然后再送至FPGA控制器?？刂破鲗⒒ǔ煞址蛛x，提取出所有的諧波，將采集到的諧波成分和APF已發(fā)出的補償電流比較得到差值作為實時補償信號輸出到驅(qū)動電路，觸發(fā)IGBT變換器將補償諧波電流注入到電網(wǎng)中，實現(xiàn)濾除諧波的功能。

2.2 ZLDL-APF的動態(tài)與穩(wěn)態(tài)特性

ZLDL-APF特別值得一提的是其優(yōu)越的動態(tài)、穩(wěn)態(tài)特性。下圖顯示了ZLDL-APF在負載發(fā)生變化時的動態(tài)特性與滿載時的穩(wěn)態(tài)特性。

2.3 ZLDL-APF產(chǎn)品特性

1. 可同時濾除2~50次以下的諧波電流，滿載時使電源側電流畸變率THDI<3%,半載時THDI<4%；

2. 可以只濾波，也可同時濾波和補償無功，并可設置功能的優(yōu)先次序；

3. 采用滑動窗迭代DFT檢測算法，計算速度快，瞬時響應時間小于0.1ms,裝置補償全響應時間小于10ms；

4. 采用獨創(chuàng)的自適應電流平均值控制算法，使裝置本身IGBT工作時產(chǎn)生的高頻諧波頻譜范圍窄，輸出電流畸變率<2.5%；

5. 三相負荷電流不平衡時，濾波器能夠正常補償且消除不平衡現(xiàn)象；

6. 采用可靠的限流控制環(huán)節(jié)，當系統(tǒng)中的諧波電流大于有源濾波器的裝置容量時，濾波器能夠自動限流在100%容量輸出，維持正常工作，不會出現(xiàn)過載燒毀等故障。

7. 主電路開關器件采用IGBT，可靠性極高，結合獨特的有源鉗位技術，保證IGBT在任何極限情況下都不會發(fā)生過壓炸管故障。

8. 主電路采用3H橋式三電平結構，輸出波形質(zhì)量高，開關損耗更低。

9. 采用高清晰7英寸觸摸屏，操作方便，屏幕實時顯示系統(tǒng)和裝置運行參數(shù)，具有故障報警及追憶功能；

10. 輸出濾波采用LCL結構，不僅使APF補償時IGBT高頻開關產(chǎn)生的高次諧波不會注入電網(wǎng)，補償效果更好，而且適應于任何現(xiàn)場電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗，不會發(fā)生諧振，保證裝置安全；

11. 采用Xilinx公司的軍工級FPGA進行集中控制。FPGA時鐘頻率可到200MHz，內(nèi)部有84個硬件DSP單元，DSP并行運行，運算速率遠高于單個DSP控制方式，通信延遲小，響應速度更快，且燒結程序后FPGA等同于硬件電路，不需要調(diào)用程序，抗干擾能力強，不會出現(xiàn)程序跑飛的故障。

12. 可以實現(xiàn)12臺裝置并聯(lián)且只使用一個FPGA控制器集中控制,將補償電流平均分配給每臺裝置，提高各裝置的使用效率。由于不存在多個控制器之間的通信，有效的避免了通信延遲以及外部信號干擾，增強了APF的補償性能，提高了系統(tǒng)的可靠性；

13. 有源濾波器輸入端裝有可靠的雷擊浪涌保護裝置，在雷電波發(fā)生時，保護裝置起到保護作用，不損壞設備。有源濾波器自身的控制裝置也設置了防浪涌的措施，通過抗干擾試驗。

3安裝簡介

本章介紹APF及其相關設備的選位和布線時所必須考慮的相關要求。

由于每個場地都有其特殊性，本章并不介紹詳細的安裝步驟，而只為安裝人員提供指導性的一般安裝步驟及方法，有安裝人員根據(jù)場地具體情況處理。

3.1初檢

在安裝ZLDL-APF前，首先應進行如下檢查：

1.目檢ZLDL-APF外部和內(nèi)部是否存在運輸損壞。如有損壞，請立即通報承運商。

2.核對產(chǎn)品標簽，確認設備的正確性。設備側壁貼有設備標簽，標簽上標明了ZLDL-APF型號、容量及主要參數(shù)。

3.2選位

3.2.1 ZLDL-APF安裝位置

ZLDL-APF設計為室內(nèi)安裝，應安裝在清潔的環(huán)境中，并且應通風良好，以保證環(huán)境溫度滿足產(chǎn)品規(guī)格要求。

系列ZLDL-APF由內(nèi)部風扇提供強制風冷，冷風通過ZLDL-APF機柜前面的風柵進入ZLDL-APF內(nèi)部，并通過ZLDL-APF后部的風柵排出熱風。請勿阻塞通風孔。

注：ZLDL-APF僅適用于安裝在混凝土或其它非易燃安裝表面。ZLDL-APF可選擇機架安裝方式、平面安裝方式及壁掛式安裝方式。

3.2.2存儲

如果無需馬上對APF進行安裝，必須將ZLDL-APF存儲于室內(nèi)，避免過濕或溫度過高的環(huán)境。

3.3安裝環(huán)境

APF機箱為模塊化設計，便于設備的定位和短途搬運。

為了延長使用壽命，ZLDL-APF位置的選擇應保證：

1.接線方便

2.有足夠的操作空間

3.通風良好，以滿足散熱要求

4.周圍無腐蝕性氣體

5.無過濕和高溫源

6.非多塵環(huán)境

7.符合消防要求

ZLDL-APF機箱進線端有電源端子和CT輸入接線端子。ZLDL-APF前面板設計有操作控制面板提供基本運行狀態(tài)和告警信息顯示。

ZLDL-APF機架式安裝方式前面提供進風口，后面提供出風口；壁掛式安裝方式提供下進風口，上出風口。

3.4裝置的搬運

為了方便日常運行時對APF內(nèi)的電源端子進行緊固，除滿足當?shù)匾?guī)定外，ZLDL-APF進線端應保留足夠空間，以方便維護人員進行線纜的接入。線纜接好后應留有至少150mm的空間以保持通風的順暢。

3.6外部保護器件

必須在壁掛式APF系統(tǒng)外部交流電源輸入處安裝斷路器或其它保護器件。本章為合格安裝工程師提供一般性指導。合格安裝工程師應了解有關待安裝設備的當?shù)亟泳€規(guī)定相關知識。

3.7功率電纜

選用電纜時，應遵照電氣相關規(guī)定（詳見4.4外部進線電纜規(guī)格），并考慮環(huán)境條件。

4安裝與電氣連接

4.1安裝條件

4.2 ZLDL-APF安裝圖

4.2.1機架式有源濾波器模塊

4.2.3 機架式有源濾波器

表4.4 外部電流互感器接線終端X端子

序號	名稱	備注
1	A相CT+	x-1（ln：AIS+）
2	B相CT+	x-2（ln：BIS+）
3	C相CT+	x-3（ln：CIS+）
4	A相CT-	x-4（ln：AIS-）
5	B相CT-	x-5（ln：BIS-）
6	C相CT-	x-6（ln：CIS-）

4.3選配件安裝

4.3.1塑殼斷路器及浪涌保護器

壁掛式有源濾波器需用戶在進線處另外配置塑殼斷路器及浪涌保護器。

4.3.2外部采樣CT

 

圖4-11 CT接法1

接法2需用電源側CT信號減去電容器處CT信號后送入APF，防止電容器投切產(chǎn)生的電流沖擊對有源濾波器運行的影響。

電流互感器使用請遵循下列規(guī)則：

n 三個外部電流互感器必須正確連接到APF上。

n 電流互感器安裝在濾波器的系統(tǒng)側，負載側的系統(tǒng)應由用戶提出

表4.5 外部CT規(guī)格

選件	型號	備注
外接CT組件	由客戶選擇	電流變比可以從75/5-5000/5間隨意選擇,鑒于AD采樣精度的影響，過大的CT變化（如50A機型的CT＞4000/5）不適用于單機或者CT副邊并聯(lián)接法的并機系統(tǒng)。

表4.6電流互感器規(guī)格

參數(shù)	規(guī)格
額定副邊電流	5A
額定原邊電流	原邊電流必須要以電流有效值為基準選擇                 （例如：起動電流800A→用電流互感器1000A : 5A）
精度等級	0.5以上
額定負載（VA）	2.5以上

1） 單臺APF運行時電流互感器的接線

為確保能正確檢測電流，注意電流互感器的電流方向及正確的相連接。

圖4-13 單臺APF運行時互感器接線

2）多臺APF模塊并聯(lián)運行時電流互感器的接線

通過12臺APF模塊的并聯(lián)運行可加大補償電流值。多臺APF共用一套電流互感器。

【注】：APF裝置的電氣部分的安裝必須由經(jīng)過培訓的合格工程師依據(jù)“電工法則”進行，嚴禁其他人員違規(guī)進行安裝，本手冊只介紹安裝的基本內(nèi)容，具體安裝細節(jié)請參考電工規(guī)范。

【注】：

1、CT電纜選用2.5mm²屏蔽雙絞線RVSP2×2.5（線長L<15m），CT電纜選用4mm²屏蔽雙絞線RVSP2×4（線長15<L<30m）。

2、若CT電流的流向為從P1→P2,則S1為+，S2為 —；反之S1為 —，S2為+。

4.4外部進線電纜規(guī)格

三相四線APF至負載的中線電纜要求是兩倍于進線電纜（否則中線可能會發(fā)熱導致危險）。

  各電流等級下的APF進線電纜如下表：

APF電流	50A	100A	150A	200A	250A	300A	350A
電纜（mm2）	16	35	50	95	120	150	185

5用戶界面

5.1用戶界面結構

本章主要介紹APF用戶界面的功能組成及各項用戶操作信息。

APF用戶界面位于柜體操作面板上，用戶通過觸摸顯示屏可以進行相關操作。

              

圖5-1  用戶界面正視圖

用戶界面背部常用端口有DC電源端口，以及RS232/RS485通訊端口如下圖5-2所示。

                              圖5-2    用戶界面背視圖

                   

顯示屏背部常用端口

序號	端口名稱
1	DC控制器電源
2	COM：RS232;RS485
3	USB1：主口，USB1.1兼容
4	USB2：從口，用于下載工程

5.2用戶界面功能

通過用戶界面用戶可對APF進行相關操作。用戶界面主要包括以下功能：

1、裝置開機/裝置關機

通過用戶界面顯示屏上的菜單選項，可以實現(xiàn)APF的開機/關機操作。

2、特征參數(shù)的監(jiān)測、分析與記錄

顯示系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流波形及數(shù)據(jù)，功率因數(shù)，裝置溫度等信息。

3、裝置的初始設置

APF的初始化包括多方面的內(nèi)容，比如設定APF補償模式，外部系統(tǒng)CT變比，補償諧波次數(shù)及大小等。

4、監(jiān)測系統(tǒng)電能質(zhì)量、模塊運行狀態(tài)以及事件記錄

APF裝置顯示系統(tǒng)電網(wǎng)波形數(shù)據(jù)，監(jiān)測各模塊的運行情況。事件記錄可以反映系統(tǒng)故障信息。

5、關于裝置的信息

可以顯示裝置本身的產(chǎn)品信息，比如裝置容量、運行方式、產(chǎn)品序列號等信息。

5.3主菜單選項

如圖5-1所示，用戶界面的操作主要包括以下四項菜單選項：

狀態(tài)查詢：查詢系統(tǒng)運行狀態(tài)，如電壓、電流、功率模塊狀態(tài)等。

關于裝置：顯示裝置及版本信息。

參數(shù)設置：設置裝置運行參數(shù)，如外部系統(tǒng)CT變比等。

查看事件：顯示裝置運行中發(fā)生的事件信息，如電壓異常等。

用戶通過觸摸菜單選項可進行相應的操作，下面分別就各菜單選項進行操作說明。

5.4狀態(tài)查詢

主菜單的“狀態(tài)查詢”菜單下，有三個子菜單選項

1、電壓電流：顯示電網(wǎng)電壓、電網(wǎng)電流、系統(tǒng)功率因數(shù)、裝置電流等

2、模塊：顯示功率單元模塊A、B、C母線電壓及補償電流，顯示功率單元模塊A、B、C的散熱片溫度

3、諧波：顯示功率單元模塊A、B、C的版本號及散熱片溫度

5.4.1電壓電流

點擊主菜單下的“狀態(tài)查詢”選項，默認進入“電壓電流”菜單選項，如圖5-3所示。

                         圖5-3狀態(tài)查詢—電壓電流

APF并聯(lián)接入配電系統(tǒng)，控制器內(nèi)部PT對主電源接入點進行電壓采樣，外部系統(tǒng)CT進行系統(tǒng)電流采樣，裝置CT進行裝置電流采樣（APF補償電流），控制器得到以上采樣值計算得到如下參數(shù)。

電網(wǎng)電壓：APF接入點的線電壓，即電網(wǎng)線電壓。

電網(wǎng)電流：APF外部系統(tǒng)互感器所采樣的電流，包括裝置電流及負載電流。

裝置電流：裝置A、B、C三相補償電流。

負載電流：負載A、B、C三相電流。

系統(tǒng)有功：系統(tǒng)A、B、C三相有功功率。

系統(tǒng)無功：系統(tǒng)A、B、C三相無功功率。

系統(tǒng)功率：系統(tǒng)A、B、C三相的功率因數(shù)。

負載有功：負載A、B、C三相有功功率。

負載無功：負載A、B、C三相無功功率。

負載功因：負載A、B、C三相的功率因數(shù)。

5.4.2模塊

點擊主菜單下的“模塊”選項，進入圖5-4所示界面。

                           圖5-4狀態(tài)查詢—模塊

控制器可對APF柜的12路并聯(lián)模塊進行Vbus（母線電容直流電壓）采樣和il（單元模塊補償電流）采樣。400V APF開機前Vbus在310V左右，開機后Vbus可穩(wěn)定在380V?？刂破骺蓪?/span>APF柜的12路并聯(lián)模塊進行版本號及溫度查詢。版本是指模塊程序版本號，溫度指單元模塊A、B、C三相散熱片溫度，模塊正常運行采樣溫度不會超過60℃。

5.4.3諧波

主菜單的“諧波”菜單下，有九個子菜單選項：

                       圖5-5狀態(tài)查詢—諧波

電網(wǎng)電壓各次諧波：顯示A、B、C三相電網(wǎng)電壓各次諧波值

電網(wǎng)電流各次諧波：顯示A、B、C三相電網(wǎng)電流各次諧波值

負載電流各次諧波：顯示A、B、C三相電網(wǎng)電壓各次諧波值

主菜單：返回主菜單

5.5關于裝置

界面可對用戶密碼進行管理。

                                   圖5-6關于裝置

用戶登錄：可輸入密碼。密碼分為：高級密碼和用戶兩種等級。其中“高級密碼”為工程調(diào)試人員使用，不對用戶開放。用戶密碼為：2015；

工程調(diào)試人員首次調(diào)試APF時會設置對應的參數(shù)，調(diào)試完成后，用戶只需進行開關機操作。

5.6參數(shù)設置

主菜單的“參數(shù)設置”菜單下，有三個子菜單選項。

補償參數(shù)設置：用戶常規(guī)參數(shù)設置。

其他參數(shù)設置：用戶常規(guī)參數(shù)設置。

分次諧波限幅設置：APF 1-50次基波無功補償及諧波濾除限幅值設置。

                           圖5-7參數(shù)設置

5.6.1補償參數(shù)設置

用戶在輸入了正確的密碼后，可執(zhí)行“用戶參數(shù)設置”的相關操作。

l網(wǎng)側CT：工程人員根據(jù)實際電流互感器變比進行設定。點選輸入實際CT變比，點擊保存，如不保存則斷電后則CT變比恢復為前次設置值或默認值。

【注】電流互感器接在系統(tǒng)電源側，測量APF與負荷的總電流，APF做閉環(huán)補償。

補償模式：APF補償模式分為：無功優(yōu)先、諧波優(yōu)先。無功優(yōu)先模式是以功率因數(shù)為補償目標，APF優(yōu)先補償無功電流，剩余容量補償諧波電流。諧波優(yōu)先模式是APF優(yōu)先補償諧波電流，剩余容量補償無功電流。

注： APF的補償模式，應由專業(yè)的調(diào)試工程師設置。

目標功因：設定期望的電網(wǎng)側目標功率因數(shù)。

5.6.3分次諧波限幅設置

諧波限幅設置1：APF 1-50次基波無功補償及諧波濾除限幅值設置。

圖5-8參數(shù)設置-分次諧波限幅設置

5.7查看事件

主菜單下，有三個子菜單選項，如圖5-9所示。

實時報警：顯示APF裝置當前狀態(tài)下的故障或者警告。

歷史警告：顯示APF裝置以前發(fā)生的警告。

清除報警：清除歷史報警。

切換報警：當前報警與全部發(fā)生的報警相切換。

圖5-9查看事件

6技術數(shù)據(jù)

APF	3線	4線
額定補償電流	50A-350A	50A-350A
電源輸入
工作電壓（V）	400V（-20% ~ +15%）                 690V（-20% ~ +15%）	400V（-20% ~ +15%）
工作頻率（Hz）	50/60	50/60
性能指標
濾波能力	THDi<3%(額定)	THDi<3%(額定)
濾波范圍	2~50次諧波，消除全部指定諧波	2~50次諧波，消除全部指定諧波
單次諧波補償率調(diào)整	可對每次諧波的補償電流限值	可對每次諧波的補償電流限值
瞬時響應時間	<100us	<100us
全響應時間	<10ms	<10ms
有功功率損耗	<3%(額定)	<3%(額定)
校正三相不平衡	有	有
無功補償功能	有，可設定功率因數(shù)	有，可設定功率因數(shù)
過載保護	自動限流在100%額定輸出	自動限流在100%額定輸出
開關頻率	21.6KHz	21.6KHz
顯示與操作
顯示界面	7英寸觸摸屏	7英寸觸摸屏
顯示狀態(tài)	電流和電壓等電網(wǎng)參數(shù)	電流和電壓等電網(wǎng)參數(shù)
通訊	Modbus,RS485,RS232	Modbus,RS485,RS232
產(chǎn)品配置
安裝方式	壁掛、機柜	壁掛、機柜
并機運行	可12臺并機	可12臺并機
環(huán)境條件
環(huán)境溫度	-10℃~45℃	-10℃~45℃
儲存環(huán)境	-40℃~65℃	-40℃~65℃
相對濕度	95%，無凝露	95%，無凝露
海拔高度	1000米以下	1000米以下

7常見故障一覽表

序號	故障報警類型	建議
1	市電相序異常	(1)確?？刂破鞑蓸有盘柊迮啪€插好                 (2)調(diào)換任意兩根相線即可（注意同時調(diào)整對應電流采樣CT?。?/span>
2	市電頻率異常	電網(wǎng)可能有波動，待故障消除后裝置可自動恢復工作
3	市電電壓過高	電網(wǎng)可能有波動，待故障消除后裝置可自動恢復工作
4	市電電壓過低	電網(wǎng)可能有波動，待故障消除后裝置可自動恢復工作
5	功率模塊直流電壓過高	請關機5分鐘后重新開機即可
6	通訊異常	請檢查光纖是否松動
7	系統(tǒng)時鐘工作異常	請在“參數(shù)設置”頁面重置時間
8	溫度過高	(1) 待溫度正常后裝置可自動恢復工作                 (2) 請檢查通風系統(tǒng)是否通暢
9	參數(shù)存儲器工作異常	請在“參數(shù)設置”頁面重置參數(shù)并保存
10	系統(tǒng)啟動超時	請檢查軟起電阻、接觸器