位于上海臨港地區(qū)的上汽臨港產(chǎn)業(yè)基地發(fā)動機(jī)廠，建于2007年，原配置的無功補(bǔ)償設(shè)備年久老化已經(jīng)無法滿足目前負(fù)載所需的補(bǔ)償容量，并且由于用電設(shè)備中產(chǎn)生諧波干擾的負(fù)載占比越來越高，為保障工廠配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，決定對基地廠房配電室電容補(bǔ)償及電能質(zhì)量問題進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

01

項目概況

上汽臨港基地發(fā)動機(jī)廠，共有3個配電室，負(fù)責(zé)整個廠區(qū)的照明、動力、空調(diào)、消防、機(jī)房等用電。 廠房中的主要負(fù)荷設(shè)備為車間制造設(shè)備、傳送設(shè)備等機(jī)械設(shè)備，均為開關(guān)式電力電子電源設(shè)備；以及大型的變頻中央空調(diào)。用電量大的設(shè)備都是非線性負(fù)載，運(yùn)行時會向電網(wǎng)中注入大量諧波電流，對電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染，增加設(shè)備損壞，降低使用壽命，甚至?xí)绊懺O(shè)備的正常運(yùn)行。

除此之外，系統(tǒng)輕載時的功率因數(shù)一般較低，且呈容性，末端容易過電壓。低壓配電系統(tǒng)整體的電能質(zhì)量水平較低，安全性、可靠性方面存在隱憂。數(shù)據(jù)中心運(yùn)營部門和供電部門對此都極為重視，因此，治理系統(tǒng)諧波和提高功率因數(shù)成為大家的共識。

為了降低諧波危害，提高功率因數(shù)，有效消除電能質(zhì)量隱患，業(yè)主決定委托愛博精電在配電變壓器的低壓出線回路安裝諧波補(bǔ)償設(shè)備，同時兼有無功補(bǔ)償功能。根據(jù)測算，要達(dá)到最佳的治理效果，本項目需要配置7臺360Kvar-100A的混合濾波補(bǔ)償設(shè)備。

02

現(xiàn)場負(fù)載分析

在制造行業(yè)中，現(xiàn)場諧波主要是由UPS電源、空調(diào)和通風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備和IT設(shè)備所產(chǎn)生，其中生產(chǎn)工廠自動化設(shè)備的開關(guān)電源是廠區(qū)的主要負(fù)荷，它們常采用電容濾波型橋式整流電路，其工作時在向設(shè)備提供穩(wěn)定直流輸出的同時，也會使輸入電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生大量諧波電流，主要包含5、7、11、13次諧波，嚴(yán)重威脅自身及其他設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

03

愛博精電解決方案

針對以上數(shù)據(jù)中心的配電系統(tǒng)特點(diǎn)，愛博精電提出從無功補(bǔ)償和諧波濾除兩方面進(jìn)行專項治理。

采用SVG進(jìn)線無功補(bǔ)償，提升系統(tǒng)功率因數(shù)

注意到因為系統(tǒng)中存在大量電容濾波型整流器負(fù)荷，會導(dǎo)致負(fù)載程容性，特別是低載情況下更為嚴(yán)重。所以，這種情況是不能采用傳統(tǒng)的投切電容器的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償，采用靜止無功發(fā)生裝置SVG 就成為必須的選擇。

SVG集電力電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代控制技術(shù)于一體，可快速調(diào)節(jié)四象限無功，動態(tài)響應(yīng)極佳。非常適合數(shù)據(jù)中心場合的特點(diǎn)，從感性到容性的雙向動態(tài)連續(xù)無功補(bǔ)償。據(jù)此，我們?yōu)楸緮?shù)據(jù)中心配置了愛博精電的高性能三相靜止無功補(bǔ)償器AcuSVG840。

采用有源電力濾波器APF濾除系統(tǒng)電流各次諧波

數(shù)據(jù)中心負(fù)荷的諧波電流成分復(fù)雜、動態(tài)性強(qiáng)，服務(wù)器核心CPU執(zhí)行任務(wù)不同時的功耗差異巨大，電力電子負(fù)荷電流的頻譜成分非常寬。采用由電容、電抗構(gòu)成的傳統(tǒng)無源濾波裝置將無法有效濾除諧波，且因固定的元件參數(shù)難以適合負(fù)載變化的工況。

基于此，愛博精電給出了采用電有源電力濾波器—APF進(jìn)行動態(tài)諧波補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)方案，APF設(shè)備基于高速半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)，通過實(shí)時檢測負(fù)載側(cè)電流，并通過DSP快速信號處理與計算，控制電壓和電流環(huán)路，實(shí)現(xiàn)精確和快速補(bǔ)償諧波電流。

APF應(yīng)用于各種諧波污染環(huán)境，尤其適于快速變化負(fù)載，如數(shù)據(jù)中心。本項目設(shè)計使用愛博精電公司的AcuPF850系列有源電力濾波器，并聯(lián)安裝配電饋出母線上，集中治理電流諧波，改善電能質(zhì)量，降低變壓器損耗、提高帶載能力。

AcuPF850系列產(chǎn)品主要優(yōu)勢有：濾除諧波次數(shù)廣，2~63次諧波；諧波濾除率高，額定條件可高達(dá)97%；響應(yīng)速度快。響應(yīng)時間小于10ms；模塊化設(shè)計，安裝便利，易于擴(kuò)展等。

04

項目實(shí)施結(jié)果

本項目安裝便捷，調(diào)試用時很短，非常順利。投運(yùn)后，系統(tǒng)設(shè)置為自啟動模式，設(shè)備自動監(jiān)測負(fù)載回路電能質(zhì)量參數(shù)，動態(tài)補(bǔ)償無功功率及電流諧波。補(bǔ)償設(shè)備投入前，功率因數(shù)0.76，電流諧波畸變率THDI33.8%，補(bǔ)償開啟后，功率因數(shù)達(dá)到預(yù)置的0.95，電流諧波畸變率THDI降低到5%以下，完全達(dá)成預(yù)期效果。業(yè)主對設(shè)備運(yùn)行效果非常滿意。

審核編輯 黃宇