无功补偿测试仪

安科瑞 王志彬 1、概述1.1 谐波的产生 电力系统中理想的电压、电流波形都是频率为50Hz的正弦波，但是非线性电力设备 （大功率可控硅、变频器、UPS、开关电源、中频炉等）的广泛应用产生了大量畸变的谐波电流，谐波电流耦合在线路上产生谐波电压。对非正弦的畸变电流作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量为基波，频率是基波频率整数倍的分量为谐波。谐波是电能质量的重要指标。1.2 谐波的危害● 谐波使公用电网中的元件产生附加的损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。大量三次谐波流过中线会使线路过热，甚至引起火灾。● 谐波会影响电气设备的正常工作，使电机产生机械振动和噪声等；使变压器局部严重过热；使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。● 引起电网谐振，使得谐波电流放大几倍甚至数十倍，会对系统，特别是对电容器和与之串联的电抗器形成很大的威胁，经常使电容器和电抗器烧毁。● 谐波会导致继电保护，特别是微机综合保护器与自动装置误动作，造成不必要的供电中断和生产损失。谐波还会使电气测量仪表计量不准确，产生计量误差，给用电管理部门或电力用户带来经济损失。● 临近的谐波源或较高次谐波会对通信及信息处理设备产生干扰，轻则产生噪声、降低通信质量、计算机无法正常工作，重则导致信息丢失，使工控系统崩溃。1.3 有源电力滤波器产品效益● 使谐波指标满足国家标准，避免供电部门罚款或中断供电；● 降低变压器损耗；● 减少谐波污染，降低谐波对自动控制装置、电能计量装置、继电保护装置的干扰，保证供配电系统安全稳定运行；● 避免谐波过电压和谐波过电流对电气设备的危害，延长设备使用寿命；● 节能降耗，提高功率因数，节约电费，避免罚款。1.4 执行标准 GB/T14549-1993 《电能质量：公用电网谐波》 GB/T15543-2008 《电能质量：三相电压不平衡度》 GB/T12325-2008 《电能质量：供电电压偏差》 GB/T12326-2008 《电能质量：电压波动和闪变》 GB/T18481-2001 《电能质量：暂时过电压和瞬态过电压》 GB/T15945-2008 《电能质量：电力系统频率偏差》 GB17625.1-2012 《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值》 GB/T15576-2008 《低压成套无功功率补偿装置》 2、产品介绍2.1 工作原理 ANAPF系列有源电力滤波器并联在含谐波负载的低压配电系统中，能够对动态变化的谐波电流进行快速实时的跟踪和补偿。其原理为：ANAPF系列有源电力滤波器通过CT采集系统谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入电力系统中，从而抵消非线性负载所产生的谐波电流。 图2-1 ANAPF有源电力滤波器原理图 2.2 产品特点● DSP+FPGA全数字控制方式，具有极快的响应时间，先进的主电路拓扑和控制算法，精度更高、运行更稳定；● 一机多能，既可补谐波，又可兼补无功，可对2～31次谐波进行全补偿或指定特定次谐波进行补偿；● 具有完善的桥臂过流保护、直流过压保护、装置过温保护功能；● 模块化设计，体积小，安装便利，方便扩容；● 采用7英寸大屏幕彩色触摸屏以实现参数设置和控制，使用方便，易于操作和维护；● 输出端加装滤波装置，降低高频纹波对电力系统的影响；● 多机并联，达到较高的电流输出等级；● 拥有自主品牌技术。2.3 主要技术参数表2-1 ANAPF有源电力滤波器技术参数 2.4 产品型号及说明 3、产品应用3.1 容量计算方法谐波是由非线性设备产生的，而每种设备的实际工作状态都不同。因此实际谐波电流需采用专门设备进行测量，考虑到设备的技术及经济性，设计谐波治理装置的额定谐波补偿电流应略大于系统谐波电流。由于谐波电流本身的测量与计算比较复杂，况且在设计时往往很难采集到足够的电气设备使用中的谐波数据，可以根据下列公式估算谐波电流进行选型。3.1.1 根据负载额定电流和行业类型选型 3.1.2 根据变压器容量和行业类型选型 3.1.3 根据快速选型表查表选型 查表步骤： 步骤1：确定变压器容量和变压器负载率（一般在0.6~0.8）； 步骤2：根据变压器负载率确定表2、表3或表4； 步骤3：确定电流总谐波畸变率（THDi）（表1中THDi值为参考值，仅在估算谐波电流时使用）； 步骤4：根据变压器容量及THDi参考值确定相应的谐波电流值； 步骤5：考虑到一定的裕量，选择相应容量的ANAPF有源电力滤波器。注：表1～表4参见附录1。3.2 选型示例 上海某工厂办公大楼变压器容量为250KVA，变压器负载率为0.8，主要负载为节能灯、变频空调和电梯等，属于办公楼宇。 变压器容量为250KVA； 变压器负载率为0.8； 负载类型属于办公楼宇，根据表1估算THDi为30%； 查表4可得估算谐波电流值为83A； 如果根据公式（2）计算，结果是一样的； 考虑到一定的裕量，选择100A的ANAPF有源电力滤波器。3.3 治理方式分类与说明 电能质量监测与治理系统针对不同的场合可选择不同的治理方案，一般有集中治理、局部治理和就地治理三种技术方案。 （一）集中治理 集中治理上图示例 本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿，同时在配电前端设置有源电力滤波器，采用集中治理的方式抑制谐波。 集中治理适用于单台设备谐波含量小，但数量庞大、布局分散的场合，比如办公大楼(个人电脑、节能灯、变频空调、电梯等)，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但整栋大楼的总电流大，总谐波电流也大。 （二）局部治理局部治理上图示例 本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿，同时在局部谐波源前端设置有源电力滤波器，采用局部治理的方式抑制谐波。 局部治理适用于谐波源集中在某一条或几条馈出支路的配电系统，比如医院的精密仪器、UPS电源等，虽然单台设备的电流小，谐波含量低，但为防止其他设备产生的谐波对其干扰，采用局部谐波治理。 （三） 就地治理上图示例 本案例是在变电所低压电容柜中设置无功补偿，同时在主要谐波源的前端设置有源电力滤波器，采用就地治理方式的抑制谐波。 就地治理适用于谐波源比较明确且单台设备谐波含量较大的配电系统，比如大型商业区的景观照明、影剧院的可控硅调光设备、工业区的变频器调速设备等，单台设备电流大、谐波含量高、谐波电流大，为防止谐波电流影响其他用电设备，采用就地治理。 4 应用案例4.1 ANAPF在数据机房的应用▲ 项目背景： 常熟智慧城市是一个市民卡信息中心，其中包括大型数据机房，对电能质量要求非常高；为了提高供电可靠度，采用大量的UPS作为设备电源，机房内还包含空调设备、照明设备等。此类电力电子设备皆属于非线性负载，在使用过程中会产生大量谐波并注入系统中，主要以5次、7次为主；如果不进行谐波治理，对电网造成严重的污染，也影响机房中其他敏感设备，比如导致通信数据错误，甚至瘫痪、中断，降低了配电系统的安全性、可靠性。▲ 治理方案： 根据以往测量经验进行谐波分析与估算，谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生，供电系统由2台800kVA变压器及其一台800kW发电机组成，采用集中治理方案，在每台变压器下加装300A有源电力滤波器，由两台150A并机实现，型号为ANAPF150-380/BGL，来自动跟踪补偿负载产生的谐波电流，保证整个系统安全可靠运行。▲ 治理效果： 图4-1治理之前A、B、C、N相电流波形和电流频谱 由图可以看出，治理前，N线电流较大，3次、5次、7次等谐波频次含量较大；治理后，N线电流明显降低、各次谐波电流得到有效抑制，提高了供电系统的稳定性，消除了谐波对通信系统影响的危害，收到了良好的运行效果。▲ 安装现场：图4-2 安装现场4.2 ANAPF在办公楼宇的应用▲ 项目背景： 珠海横琴口岸项目是临时边检大楼的新建项目，为边检部门电气设备提供可靠电力支持，对电能质量要求较高；用电设备主要是大功率UPS、LED显示屏、空调、照明和报检大厅动力设备等，会产生大量谐波，其谐波主要包括3、5、7、9次；不进行合理治理，将对其他电气设备产生危害，如：大量的3次谐波造成中线过热甚至发生火灾；大量谐波造成变压器局部严重过热；继电保护发生误动作等。▲ 治理方案： 根据以往测量经验进行谐波分析与估算，谐波主要由UPS和一些非线性直流电源产生，该项目有1#、2#两个配电站，1#配电站有2台800kVA的变压器，2#配电站有2台1000KVA的变压器，分别采用集中治理方案，在每台变压器下加装ANAPF系列有源电力滤波器，由于安装空间有限，选择我司壁挂式有源电力滤波器进行嵌入式安装，1#配电站中#1和#2变压器下安装型号均为ANAPF75-380/BBL，2#配电站中#1和#2变压器下安装均为2台型号为ANAPF60-380/BBL的有源电力滤波器并机使用，保障了整个供电系统的稳定性。▲ 治理效果： 图4-4治理之后电流波形和各次谐波电流畸变率 治理前电流波形发生畸变，三相电流畸变率分别为10.8%、11.1%、12.5%；在加装ANAPF系列有源电力滤波器后电流波形趋向正弦波，各次谐波得到有效抑制，电流畸变率明显降低，三相电流畸变率降至4.0%、4.1%、4.4%。▲ 安装现场： 4.3 ANAPF在工业领域的应用▲ 项目背景： 合肥日立建机是日立建机集团在中国的生产基地，其主要负载是变频器、电焊机和中频炉等，这类负载属于中污染设备，使用时电流变化很快，无功需求大，传统无功柜跟不上负载变化速度，导致功率因数很低，造成无功罚款；同时又会产生大量谐波流入电网中，谐波电流在线路上流动会产生压降，使得电压也畸变严重，致使一些精度高的生产设备不能正常运行，影响公司的生产，导致产品质量下降，给客户带来严重的经济损失。▲ 治理方案： 该项目共有6台变压器，均采用集中治理方案，在变压器的出线侧加装ANAPF系列有源电力滤波器，型号为：ANPF200-380/BGL，既可补偿谐波又可补偿部分动态无功。同时，建议在变频器的进线端加装输入电抗器，用来滤除部分变频器谐波，以达到更好的治理效果。▲ 治理效果： 由图4-5和图4-6可以看出，治理前，电流波形失真十分严重，三相电流畸变率分别为21.3%、25.0%、28.0%，主要以5次、7次、11次等符合6n±1次特性的谐波为主，功率因数约0.83左右，会造成无功罚款；加装ANAPF系列有源电力滤波器后，电流波形已经趋向正弦波，三相电流畸变率分别为2.6%、2.6%、2.6%，主要频次谐波得到有效抑制，功率因数也都到很明显的提高。此次谐波治理，电网质量得到明显改善，有效地保护了生产线上设备的正常运行。 ▲ 安装现场： 4.4 ANAPF在港口码头的应用▲ 项目背景： 江阴港港口的主要谐波源是门机、行车和一些办公设备，门机在运行时需要大量无功，且电流冲击大，波动很快，产生大量的谐波电流，功率因数很低，造成无功罚款；传统的纯容无功补偿装置已经不能解决这些电能质量问题，不及时治理，甚至会对无功柜产生危害，使得电容寿命降低，更换频繁。▲ 治理方案： 因现场非线性负载（经检测，主要为起重机回路）多，且具有地域分散，冲击电流大的特点，易采用集中治理方式，在每个变电站进行谐波治理。采用无功功率补偿和谐波治理综合方案可兼顾无功补偿和谐波治理功能，该方案利用现有无功补偿控制柜，减少用户改造投入成本，将ANAPF系列有源电力滤波装置并联到配电系统中，一方面可有效抑制谐波放大，保护电容器，而装置的检修与日常维护只需从电网中切除，不影响现场的正常运营。▲ 治理效果： 由图4-7和图4-8可以看出，治理前，电流波形失真十分严重，呈现典型的M型，三相电流畸变率分别为18.3%、25.1%、32.5%，主要以5次、7次谐波为主；加装ANAPF系列有源电力滤波器后，电流波形已经趋向正弦波，三相电流畸变率分别为2.6%、2.6%、2.6%，主要频次谐波得到有效抑制，电网质量得到明显改善，有效地保护了其他电气设备。 ▲ 安装现场： 4.5 ANAPF在商业中心的应用 ▲ 项目背景： 无锡恒隆广场属于大型商业建筑，主要负载是中央空调、电梯和照明设备等，由于变频器高效的节能性，使用大量变频器驱动这些设备，但同时会产生大量3次、5次、7次等谐波电流。谐波电流在线路上流动产生压降，使得电压也跟着畸变，电压畸变率超过国标限值，供电质量相当糟糕，影响其他用电设备的正常使用，现场会出现灯具闪烁的现象。▲ 治理方案： 无锡恒隆广场该配电系统中共有2台2000KVA的变压器，均采用集中治理方案，在变压器的出线侧加装400A的ANAPF系列有源电力滤波器，使用2台200A并机实现，型号为：ANPF200-380/BGL。▲ 治理效果：图4-9治理前电流波形图4-10治理后电流波形 从图4-9和图4-10可看出，治理前电流波形发生畸变，出现多出锯齿状；治理后电流波形明显得到改善，趋向标准正弦波，电能质量达到很大提高，给用电带来保障。▲ 现场安装：

KD500A 电容电感测试仪一、KD500A 电容电感测试仪概述 电容电感测试仪主要是对无功补偿装置的高压并联电容组，以及电抗器的测量，其测量依据，符合SJ-255-10300电容测量仪国家标准。针对变电站现场高压并联电容器组测量时存在的问题而专门研制，它主要解决了以下问题：△ 现场测量电容器不需拆除连接线，减化试验过程、有效提高工作效率、避免损害电力设备；△ 完整参数测量，极易判别电容器的品质变化，及器件间连接导体故障；△ 大容量数据存储，微型打印机和USB通信，不需现场抄写数据，多方式保存测量数据。二、KD500A 电容电感测试仪特点△ 本仪器采用了先进的测量原理与四端测量技术，可以精确测量、测试重复性能好；△ 大屏幕高清真彩液晶显示屏（800X640点阵），汉字菜单提示操作；△ 液晶屏幕自带触屏按键，使操作直观、简单；△ 电流自动分段补偿，使全量程电流线性化，提高了仪器测量精度；△ 环境温度监测，便于电容器在不同温度下对容值的影响；△ 新一代USB通信功能简化与PC机连接，方便于测量数据传输和管理；△ 自带微型打印机，不需抄写数据，即可现场打印测试结果。三、KD500A 电容电感测试仪检测参数项目电容器1.电容值C2.电压值U3.电流值I4.频率值F5.有功功率量P7.电抗值XC8.电阻值R9.相位角φ6.无功功率值Q电感器1.电感值L2.电压值U3.电流值I4.频率值F5.有功功率量P7.电抗值XL8.电阻值R9.相位角φ6.无功功率值Q四、KD500A 电容电感测试仪技术参数△ 环境温度：-10℃ ～ +40℃；△ 相对湿度：≤90%；△ 工作电源：220V±10%工频；△ 额定频率：50Hz；△ 额定输出：25V/40A/500VA；△ 仪器体积：390×280×220mm（长×宽×高）；△ 重量：约10kg；五、测量范围及误差值电容测量档位：误差值：(1) 0.010μF ～ 0.200μF ±0.5%；(2) 0.200μF ～ 2.000μF ±0.5%；(3) 2.000μF ～ 20.00μF ±0.5%；(4) 20.00μF ～ 200.0μF ±0.5%；(5) 200.0μF ～ 20000.μF ±0.5%； 电容器无功功率：0～ 20.00Mvar误差值：±1%；电容器有功功率：0～ 20.00kW误差值：±1%；电容器损耗因数：0～ 20.00%误差值：±1%；电容器电阻分量：0～ 10.00MΩ误差值：±1%；电容器容抗分量10mΩ～ 200kΩ误差值：±1%； 电感测档位：误差值：(1) 0.10mH～ 0.200H±0.5%；(2) 2.000H～ 20.00H±0.5%；(3) 20.00H～ 200.0H±0.5%；(4) 200.0H～ 2000.H±0.5%； 电感器无功功率：0～ 20.00Mvar误差值：±1%；电感器有功功率：0～ 20.00kW误差值：±1%；电感器损耗因数：0～ 20.00%误差值：±1%；电感器电阻分量：0～ 10.00Ω误差值：±1%；电感器感抗分量：10mΩ～ 200kΩ误差值：±1%；六、钳形传感器测量范围及误差（部件）电流测量档位(AC)：误差值：0.000mA～ 50.00A±0.2%七、产品成套部件数量部件数量电容电感测试仪1钳形电流传感器1测试电压线和夹子2短接线 、接地线2电源线15A保险管250V3使用说明书1产品出厂合格证1打印纸13μF测试电容1八、公司简介 武汉雷科电力有限公司坐落于国家网络安全人才与创新基地东西湖区，是一家专注于智能电网诊断技术的高新技术企业。专注于电力系统二次测试、在线监测、检测设备的研发、生产与销售，集电力系统检测方案、电气试验及新能源检测服务于一体。经过多年匠心耕耘，公司已成为分布式故障诊断技术行业的标准制定者和领航者，公司“输电线路分布式故障诊断系统”在长达23余万公里的输电线路上累计应用超过2.8万套，成功诊断线路故障3300余次，产品质量及应用成熟度在行业内受高度认可。 雷科电力秉承“专业专注，创新创业”的企业精神。在技术上不断开拓、创新，雷科电力产品先后获得了包括国家科技进步奖、中国电力科技进步一等奖、中国南方电网公司科技进步一等奖在内的众多荣誉 在服务上周到、细致，公司建立了覆盖全国的服务网络，为客户提供7*24小时快捷、专业、标准的技术服务。雷科电力致力于成为全球智能电网诊断技术解决方案提供商。销售服务电话：、公司电话： 手机号码： 微信号码： 同手机号 网址：

一、产品概述无功补偿电容器是满足电力系统无功平衡的重要设备。近年来无功问题得到了电业部门的普遍重视，无功补偿成套装置已大量投入配电网运行。电能供给要求系统有功与无功实时平衡。因此，无功补偿装置应满足自动跟踪、实时补偿的要求，这就不可避免地要频繁投、切无功补偿电容器组。电容器组的投、切操作，就会产生过电流与过电压冲击，引起电容器损坏。为保证设备的可靠性，早期发现电容器缺陷，避免故障扩大，需要定期进行检测。而在现场电容器都是成组并联的，传统方法是将电容汇流排拆除，然后用老式电容表进行测量，由于电容器组是由几十至上百个小电容器组成，要拆线测量电容量的工作量很大，而且经常拆线会使得螺丝滑牙或没有上紧而留下安全隐患，也容易造成电容的二次损坏。因此，非常期望有一种测试仪器不用拆线就能测量各个小电容器的电容量，减轻检修人员的负担，提高检修工作的效率，提高配电网运行的安全性。针对现场的实际情况，我公司经过攻关，最终研制出一种利用新试验方法进行测量的仪器电容电感测试仪。该仪器可以在不拆线的状态下，测量成组并联电容器的单个电容器，同时也能够测量各种电抗器的电感，本仪器还能测量工频状况下的电流，该仪器接线方便，操作简单，减轻了检修人员的工作负担，大大提高了现场的测试效率，为电网的正常运行提供了安全保障。二、功能特点l 本仪器可在不拆线情况下测量成组并联电容器的单个电容（单相电容及三相电容均能测量），同时本仪器也能测量各种电抗器的电感量，还可以做为工频电流测试仪使用，一机三用，满足现场的多种使用。l 测量时本仪器显示测量电容值或电感值的同时还可以显示测量的电压、电流、容量、功率、频率、阻抗、相位角等数据，以便更好的分析试品的好坏。l 仪器采用240×128大屏幕带背光的液晶显示，白天夜间均能清晰观察，中文菜单提示，操作简便。l 仪器内置大容量非易失性存储器：可存储50组测量数据。l 仪器内置高精度实时时钟功能：可进行日期及时间校准。l 仪器自带高速微型热敏打印机：可打印测量及历史数据。l 仪器试验电源过流保护功能：电源输出短路不会损坏仪器。l 本仪器还有自动测量功能，能自动识别试品类型 。三、技术指标输出电压： ～2V, ～20V输出电流：　≤10Ａ测量范围： 电容：0.1uF～2200uF 电感：0.1mH～10H 电阻：50mΩ-20000Ω 电流：1mA～15A 电压: 0～25V容量范围： 0～20,000 kvar测量精度 ： 电容：±(1%+5字) 电感：±(1%+5字) 电流：±(1%+5字)电压：±(1%+5字)容量：±(1%+5字)分 辨 率： 电压：0.1mV 电流：0.1mA 电容：0.1nF 电感：0.1mH四、使用条件环境温度： -10℃～50℃环境湿度： ≤85%RH工作电源： AC220V±10%电源频率: 50±1Hz仪器功率: 250W外形尺寸： 323*275*135mm仪器重量： 7.0kg