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1、厦门天马微电子有限公司谐波治理铀力电气有限公司2016.05（上海） 目 录1.项目基本要求.2.产品执行标准.3.项目概述.4.测量说明.5.方案简述.6.供货范围.7.治理可得到的收益.8.铀力滤波产品介绍.8.1 UN APF 4C有源滤波器的基本原理.8.2 UN APF 4C有源电力滤波器功能特性.8.2.1 有源电力滤波器的通用功能.8.2.2 UN APF 4C有源电力滤波器的优点.8.2.3 有源电力滤波器对配电系统的影响分析.8.2.4 有源电力滤波器节能降耗分析.8.3 UN-WDC系列有源滤波器的技术参数.8.4 UN-WDC系列有源滤波器的安装方式.8.4.1 机架式带
2、LCD安装模式.8.4.2 壁挂式带LCD安装模式.8.4.3 UN-WDC电力有源滤波器实物及安装效果图.9.售后服务承诺. 1.项目基本要求 1.供方必须保证向需方提供优质的服务。 2.供方供货的产品出厂前应进行检验并确认合格。 3.根据工程设计的需要，在必要时应召开设计联络会。 4.其他未提及事项，按国家有关标准执行或双方友好协商确定。 2.产品执行标准 GB/T12326-2000电能质量 电压波动和闪变 GB12747-1991 自愈式低电压并联电容器 GB/T14549-1993电能质量 公用电网谐波 GB/T15576-1995低压无功功率静态补偿装置总技术条件 GB/T1232
3、5-2003电能质量 供电电压允许偏差 GB/T15543-1995电能质量 三相电压允许不平衡 GB/T15945-1995电能质量 电力系统频率允许偏差 GB/156-93 标准电压 GB/T 762-96 标准电流 GB/T 762-96 标准频率3.项目概述 3.1.企业简介 厦门天马微电子有限公司-由中国航空工业集团旗下的中国航空技术国际控股有限公司、中国航空技术深圳有限公司、中国航空技术厦门有限公司和厦门市金财投资有限公司4家企业合资成立，位于厦门市翔安区翔安西路6999号。2011年3月注册成立于厦门火炬高新区，注册资本28亿元，是目前厦门火炬高新区注册资金最大的企业，也是201
4、1年、2012年、2013年连续三年福建省和厦门市重点项目之一。厦门天马首期投资70亿元在厦门火炬(翔安)产业区新建的第5.5代LTPSTFT-LCD及CF生产线，是国内第一条、全球第二条第5.5代LTPSTFT-LCD生产线。2012年12月份，已经点亮第一块液晶屏，项目投产后，年加工36万片阵列玻璃基板。产品应用覆盖移动终端、车载显示、娱乐显示、工业仪表、办公显示等中小尺寸中高端显示屏市场。 3.2.量测目的客户欲了解其用电系统电能质量情况，针对此问题进行量测，获得电压、电流、无功需求及谐波等数据，分析测量所得数据并提出建议。 3.3.量测仪器美国福禄克F435电能质量分析仪，具有高速采样
5、和资料捕捉功能。测量功能包括通过瞬态峰值采样、前后周期波形对比变动采样、前后波形变动有效值采样和高速自适应采样等采样模式来捕捉低、中、高频的瞬态值，以及对谐波和电路三相不平衡状况完整地标明其电力特性。设备技术参数: 电压精确度: 0.1% 电流精确度: 0.1% 谐波测量阶次:150次 采样速率:1us 3.4.负载设备说明厦门天马生产车间配电系统下负载主要风机变频器、空调、电脑、UPS、曝光机，干刻机，CVD及照明设备等等；其中采用的变频、调速类负载、泵类设备，使设备在运行时，产生大量谐波；其中以3、5、7、次为主。 3.5.量测内容在M1北配电室M11E3-SWB-101B补偿柜变压器进线
6、柜处，C1变压器进线处使用电能质量测试仪进行量测，获得了进线处的电流电压波形、功率、谐波等详细数据。 3.6.量测时间 量测时间：2016年04月18、19日 4.测量说明 厦门天马微电子生产车间电力系统在运行过程中，产生谐波的主要设备为曝光机，干刻机，CVD，变频空调，大功率电机；通过测试分析知，变频器工作时产生大量3、5次谐波，测试数据及分析如下：M1北配电室M11E3-SWB-101B补偿柜进线测试内容：系统电压、电流、功率、功率因数值总谐波电流畸变率3次谐波电流有效值5次谐波电流有效值观察测试分析:由测试数据可知，在M1北配电室M11E3-SWB-101B补偿柜变压器进线柜中设备运行时
7、，谐波以3、5次为主。A相电流均值为1176A，B相均值为1217A，C相电流均值为1272A；总谐波电流畸变率为18.5%.计算可得谐波总电流均值约为232A；由数据可知M11E3-SWB-101B补偿柜变压器进线谐波畸变率很大，需要治理，可用我司额定输出为250A的UN-WDC250-4C 一套（其中UN-WDC100-4C2和UN-WDC50-4C)，接在变压器进线处，可将谐波彻底消除，从现场空间来看，可采用壁挂式滤波器进行治理。M1北配电室M11E3-SWB-1011补偿柜进线测试内容：系统电压、电流、功率、功率因数值总谐波电流畸变率3次谐波电流有效值5次谐波电流有效值观察测试分析:由
8、测试数据可知，在M1北配电室M11E3-SWB-1011补偿柜变压器进线柜中设备运行时，谐波以3、5次为主。A相电流均值为573A，B相均值为578A，C相电流均值为562A；总谐波电流畸变率为17.6%.计算可得谐波总电流均值约为100A；由数据可知M11E3-SWB-1011补偿柜变压器进线谐波畸变率很大，需要治理，可用我司额定输出为100A的UN-WDC100-4C 一台，接在变压器进线处，可将谐波彻底消除，从现场空间来看，可采用壁挂式滤波器进行治理。C12N3变压器进线测试：测试内容：系统电压、电流、功率、功率因数值总谐波电流畸变率3次谐波电流有效值7谐波电流有效值观察测试分析:由测试
9、数据可知，在C12N3配电室变压器进线柜中设备运行时，谐波以5、7次为主。A相电流均值为191A，B相均值为183A，C相电流均值为190A；总谐波电流畸变率为27.6%.计算可得谐波总电流均值约为54A左右；由数据可知C12N3配电室变压器进线谐波畸变率很大，需要治理，可用我司额定输出为100A的UN-WDC100-4C 一台，接在变压器进线处，可将谐波彻底消除，从现场空间来看，可采用壁挂式滤波器进行治理。5.方案简述 方案分析5.1.测试数据中得：M1北配电室M11E3-SWB-101B补偿柜变压器进线柜处，测量得到谐波畸变率为18.5%，需要安装滤波器。M1北配电室M11E3-SWB-1
10、011补偿柜变压器进线处，测量得到谐波畸变率为17.6%，需要安装滤波器。C1变压器进线柜处，测量得到谐波畸变率为2.7%，不需进行谐波治理。由于谐波会流向系统中，严重损害补偿柜中的电容电抗器以及其他用电设备，使电容器发热严重，降低容值，减少电容器的使用寿命，导致设备在工作的过程中发生过热，过流烧坏等故障。5.2.将滤波器安放在设备附近就是配电箱的位置做一个就地治理，这样滤波效果最好。可有效降低设备事故率及用户用电成本和设备损耗。 谐波治理方案安装示意图如下： 有源电力滤波器安装示意图6. 供货范围 下表为供货范围一览表：设备材料清单厦门微电子有源电力滤波器序号名称型号/规格单位数量安装点备注
11、1有源滤波器UN-WDC100-4C台4进线处壁挂式2有源滤波器UN-WDC50-4C台1进线处壁挂式3电流互感器开合式 4000/5 ;0.5级只按需进线处4功率线缆A/B/C/N/PE米按需5塑壳断路器50A台按需6屏蔽双绞线A/B/C米按需7辅材端子、线鼻子、导轨等批按需表6.1供货一览表7. 电能质量治理可得到的收益 在采用有源滤波器对系统谐波污染进行治理后，首先可以使配电系统得到如下直接的效益：7.1.消除流过配电线路及变压器的谐波，可以减小流过变压器和配电线路的电流有效值，从而大大减小变压器及线路损耗，节约电能；同时能够降低变压器及配电线缆的温升，提高电缆带载能力，延长电缆使用寿命
12、。7.2.对控制设备，因为控制设备的高灵敏性，谐波电流会导致其误操作，对计量设备，同频高次谐波磁通之间相互作用会产生附加力矩，因而引起附加误差，甚至造成计量混乱。譬如车间中的各条生产线，谐波电流严重影响其生产效率。此外供电电压的谐波畸变，会导致诸如可编程控制器（PLC）设备的误动作，进而造成生产或运行中断，导致更大的经济损失。7.3.减少谐波含量，可以降低因谐波电流在系统当中流动而产生的有功功率损失他是电网线损一部分。一般来说，谐波电流与基波电流相比所占比例不大，但谐波频率高，在导线中的集肤效应使得谐波电阻比基波电阻增大，因此谐波引起的附加线损也增大。谐波不仅消耗有功功率，而且消耗无功功率。安
13、装UN APF有源滤波装置后，该系统的谐波含量可大大降低，不仅可以提高电网质量，也能减少线损从而达到节能的功效。7.4.对于试验室精密仪器、电子计算机微波处理器以及其他电子仪器设备等这些高灵敏的电子系统在运行时，经常出现运行错误、数据错误、时间错误、死机、无故障重新启动等，当多个荧光灯接成三相四线负载时，中线上就会流过很大的三次谐波电流，产生3、5、7次等谐波注入电网，严重的甚至造成用电设备的永久性损坏。7.5.在滤除了谐波之后，系统的电能质量得到大幅提升。这时视负载的情况，甚至可以起到提升产品质量乃至产量的作用。7.6.谐波得到治理之后，可以减小变压器和配电线缆的附加损耗，降低噪声，使变压器
14、和配电线缆的带载能力得到提高，相当于对系统进行了一次扩容。7.7.滤除了谐波，可以去除因谐波在线路上损耗，进一步提高系统的功率因数。7.8.补偿三相电流不平衡，补偿系统所需无功电流，减少变压器和线路的铜损以及中线电流，提高供电质量。综上，在系统严重的谐波污染得以完美的治理后，系统的整体运行效率将会得到大大提高，系统的安全稳定运行也可以得到有力的保障，为客户省下来的费用也相当可观。因此电能质量治理的效益十分巨大。8.铀力滤波产品介绍8.1 UN APF 4C有源滤波器的基本原理UN APF 4C有源滤波器系统结构示意图如图5.1所示。有源滤波器UN APF 4C并联在电网Source和负载Loa
15、d之间。负载Load是一个非线性负载，其负载电流上含有大量的谐波成分。UN APF 4C通过外部电流互感器，实时检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后输出PWM信号给内部IGBT，使得逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，相位相反的谐波电流Ish注入到电网中，使得流入电网的电流为纯净的正弦波电流，从而达到滤波的目的。电源APF图6.1有源电力滤波器系统结构示意图8.2 UN APF 4C有源电力滤波器功能特性8.2.1 有源电力滤波器的通用功能 可对各次谐波进行动态补偿； 不易受电网阻抗及电网频率变化的影响； 可同时对无功功率进行动态补偿； 可以补偿系统不平衡；
16、所需贮能元件容量不大。8.2.2 UN APF 4C有源电力滤波器的优点 基于DSP+CPLD的全数字控制技术 3个32位100MHz的DSP1个CPLD控制 优异的补偿特性 可同时滤除250次谐波，可选择或剔除250次内的指定次数谐波补偿 先进的并联功能 可实现多达8台并联（推荐）或更多台而无需增加任何功能卡或其他选件 超宽的工作电压范围 输入电压范围是相电压从 138V 到 276V（相电压） 超宽的工作频率范围频率范围从 45Hz 到 63Hz 动态补偿，快速响应时间小于300us，全响应时间为10ms 500条历史记录 配置图形LCD显示的多功能面板 紧凑的结构设计和优秀的外观设计 标
17、准19英寸机柜的宽度 简洁的现场安装调试 在线式软件升级功能 自诊断和自检测功能 负载短路保护的功能 系统效率高达97% 谐波抑制率高达10倍以上 智能补偿无功和三相不平衡补偿的功能8.2.3 有源电力滤波器对配电系统的影响分析由于目前配电系统的自动化程度越来越高，各类电力电子器件被广泛应用，这就使得配电系统中的谐波污染非常严重。一方面谐波电流过大会造成电容器过负荷，过热严重时会发生谐振烧毁电容器。另一方面系统中的大量谐波对机电设备也会造成很大危害，同时还影响生产线中比较敏感的电子设备，造成控制设备失灵，逻辑编程部件错误，产生误动作影响生产进程。谐波对供配电的危害主要表现在以下几个方面：1）
18、电力变压器、电力线路，电流谐波将增加铜损，电压谐波将增加铁损，综合效果是使变压器温度上升，影响其绝缘能力，并造成容量裕度减小。谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振，及引起铁心磁通饱和或歪斜，而产生噪声。因此，谐波的泛滥将会严重地威胁工矿企业的供配电系统安全、可靠、稳定的运行。2）电动机：输出谐波对电动机的影响主要有，引起电动机附加发热，导致电动机的额外温升，电动机往往要降额使用，由于输出波形失真，增加电动机的重复峰值电压，影响电动机的绝缘，谐波还会引起电动机转矩脉动，以及噪声增加。3）电力电容器组：一般电容器的标准规范，规定其最大电流只允许35%的超载，但实际运转时，由于谐波的影响，以
19、致常发生严重过载。由于电容器之阻抗，随频率的增加而减少，故谐波产生时，电容器即成为一陷流点，流入大量电流，因而导致过热、增加介电质的应力，甚至损坏电力电容器。当电容器与线路阻抗达到谐振条件时，会发生振动短路、过电流及产生噪音。4）开关设备：由于谐波电流的存在，开关设备在起动瞬间产生很高di/dt的电流变化率，致使增加暂态恢复电压的峰值，以致破坏绝缘。5）保护电器：电流中含有谐波，必产生额外的转矩，改变电器的动作特性，以致引起误动作。6）计量仪表：电能表等计量仪表，因谐波而会造成感应转盘产生额外的电磁转矩，引起误差，降低精确度。7）电力电子设备：在多种场合，电子设备常会产生谐波的电流源，且很容易
20、感受谐波失真而误动作。其它还有如照明设备、通信设备、电视及音响设备、电脑设备、载频遥控设备等都容易受谐波的干扰而影响其正常的工作或减少其使用寿命。UN APF 4C有源滤波器以其卓越的谐波滤波特性，彻底净化电网，大幅度提高供电质量，为配电网络中的各个负载提供理想的电源支持，能显著提高用电设备工作可靠性，大幅度降低设备故障率，让配用电系统更加安全、高效。8.2.4 有源电力滤波器节能降耗分析要详细分析有源电力滤波器的节电性能，首先要分析谐波和无功功率带来的能量损耗问题。国际上公认的谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数”。不失一般性，构建系统如图4.2所示：图6
21、.2 有源电力滤波器系统示意图电力系统谐波引起的损耗主要表现在以下几个方面：一、变压器上的损耗；二、中性线上的损耗；三、馈电线路上的损耗；四、旋转电机等负载上的谐波损耗。以下逐一展开分析:一、变压器上的损耗。负载电流中含有谐波时，将在三个方面引起变压器发热的增加：1）均方根值电流。如果变压器容量正好与负荷容量相同，那么谐波电流将使得均方根值电流大于额定值。总均方根值电流的增加会引起导体损耗增加。2）涡流损耗。涡流是由磁链引起的变压器的感应电流。感应电流流经绕组、铁芯以及变压器磁场环绕的其它导体时，会产生附加发热。这部分损耗以引起涡流的谐波电流的频率的平方增加。因此，该损耗是变压器谐波发热损耗的
22、重要组成部分。3）铁芯损耗。铁损的增加取决于谐波对外加电压的影响以及变压器铁芯的设计。电压畸变的增加将使得铁芯叠片中涡流电流增加，总的影响取决于铁芯叠片的厚度以及钢芯的质量。由谐波引起的这部分损耗的增加，与前两种情况下相比通常较小。总之，变压器的损耗主要由损耗和涡流损耗： 损耗与电流均方根值的平方成正比，R表示变压器内部的导线阻抗，而涡流损耗与电流均方根值的平方以及谐波次数的平方成正比，定义为 其中为比例系数为谐波次数考虑谐波时，变压器标幺值损耗由下式给出（1）式中，为额定条件下涡流损耗因子。涡流损耗因子可以从变压器设计人员处得到，或利用变压器实验数据和ANSI/IEEE C57.110-19
23、86标准提供的数据，或根据变压器类型和容量取典型值。二、中性线上的损耗。中性线上流过的是零序电流。正常情况下系统中的零序电流含量很低，但谐波中的三次、六次等三的倍数次谐波均属于零序分量，都会流过中性线，将在中性线上产生较大的损耗，并导致中性线严重发热，甚至可能起火造成火灾。中性线上的损耗具体计算公式为：（2）其中为流过中性线的各次电流为中性线阻抗三、馈电线路上的损耗。如前所述，总均方根值电流的增加会引起馈电线路上的损耗增加。馈线上的损耗具体计算公式为：（3）其中、为流过ABC三相的各次电流、为各馈线的线路阻抗四、旋转电机等负载上的谐波损耗。电机受谐波电压畸变的影响较大。电机末端的谐波电压畸变，
24、在电机里表现为谐波磁链。谐波磁链对电机转矩没有太大影响，但是它以与转子同步频率不同的频率旋转，在转子中感应出高频电流，其影响类似于基波负序电流的影响。谐波电压畸变将引起电机的效率下降、发热、振动和高频噪声。无功功率会增加馈线上电流有效值，增大线损。计算有源电力滤波器的节能性能时，只需计算出有源电力滤波器补偿前的总的由谐波、无功及不平衡电流带来的损耗，再计算出补偿后的这部分损耗，两者的差值再减去有源电力滤波器本身的损耗，即可获得有源电力滤波器在节能方面的贡献。8.3 UN-WDC系列有源滤波器的技术参数UN APF的各项技术参数见表5.1。表5.1 UN APF的技术参数8.4 UN WDC系列
25、有源滤波器的安装方式UN WEC系列有源滤波器具有体积小，安装方便的优点。UN WEC 25/35A的体积为260455200，UN WEC 50/60A的体积为440630178（单位：mm）。如此小巧的体积，使得UN APF既能壁挂安装，也能放置在标准的19英寸机柜中。8.4.1 机架式带LCD安装模式图6-3为机架式带LCD模块的 025/035 APF机箱外形尺寸及安装孔位图，在施工现场可以根据此图中的具体尺寸进行固定孔位的设计和施工。图6-6为此模块的三维视图。图6-3 机架式带LCD的 025/035 APF机箱安装方式外形尺寸及安装示意图图6-4为机架式带LCD模块的 050/0
26、60 APF机箱外形尺寸及安装孔位图，在施工现场可以根据此图中的具体尺寸进行固定孔位的设计和施工。图6-7为此模块的三维视图。图6-4 机架式带LCD的 050/060 APF机箱安装方式外形尺寸及安装示意图图6-5为机架式带LCD模块的 100 APF机箱外形尺寸及安装孔位图，在施工现场可以根据此图中的具体尺寸进行固定孔位的设计和施工。图6-8为此模块的三维视图。图6-5机架式带LCD的 100 APF机箱安装方式外形尺寸及安装示意图 图6-6机架式带LCD的 025/035 APF三维图 图6-7 机架式带LCD的 050/060 APF三维图 图6-8 机架式带LCD的 100 APF三
27、维图8.4.2 壁挂式带LCD安装模式图6-9为壁挂式带LCD模块的 025/035 APF外形尺寸及安装孔位图，在施工现场可以根据此图中的具体尺寸进行固定孔位的设计和施工。图6-12为此模块的三维视图。图6-9 壁挂式带LCD的 025/035 APF机箱安装方式外形尺寸及安装示意图图6-10为壁挂式带LCD模块的 050/060 APF外形尺寸及安装孔位图，在施工现场可以根据此图中的具体尺寸进行固定孔位的设计和施工。图6-13为此模块的三维视图。图6-10 壁挂式带LCD的 050/060 APF机箱安装方式外形尺寸及安装示意图 图6-13 壁挂式带LCD的 075 APF机箱安装方式外形
28、尺寸及安装示意图图6-11为壁挂式带LCD模块的 100 APF外形尺寸及安装孔位图，在施工现场可以根据此图中的具体尺寸进行固定孔位的设计和施工。图6-14为此模块的三维视图。图6-11 壁挂式带LCD的 100 APF机箱安装方式外形尺寸及安装示意图 图6-12壁挂式带LCD的 025/035 APF三维图 图6-13 壁挂式带LCD的 050/060 APF三维图 图6-14 壁挂式带LCD的 100 APF三维图8.4.3 UN APF 电力有源滤波器实物及安装效果图图6.15 APF单个模块实物图图6.16 APF整柜和壁挂实物图9.售后服务承诺1 供方对所供装置承诺一年质保服务。2 供方对所供装置在施工中或运行中出现问题，供方应在接到通知后的24小时内，派工作人员到达现场，处理问题。3 质保期后装置终身维修。4 供方负责为需方技术人员及操作人员提供系统的培训，培训将硬件培训和应用软件操作培训相结合，并理论联系实际，提高培训效率，培训包括：5 设备硬件操作及系统软件操作培训。6 现场调试过程中的人员培训。7 操作人员及维护人员的现场培训。8 各种元件使用及安装培训。9 设计中所涉及的其它技术培训。24