上汽临港基地发动机厂项目电能质量治理产品的应用

位于上海临港地区的上汽临港产业基地发动机厂，建于2007年，原配置的无功补偿设备年久老化已经无法满足目前负载所需的补偿容量，并且由于用电设备中产生谐波干扰的负载占比越来越高，为保障工厂配电系统安全稳定运行，决定对基地厂房配电室电容补偿及电能质量问题进行优化改进。

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项目概况

上汽临港基地发动机厂，共有3个配电室，负责整个厂区的照明、动力、空调、消防、机房等用电。 厂房中的主要负荷设备为车间制造设备、传送设备等机械设备，均为开关式电力电子电源设备；以及大型的变频中央空调。用电量大的设备都是非线性负载，运行时会向电网中注入大量谐波电流，对电网造成严重的谐波污染，增加设备损坏，降低使用寿命，甚至会影响设备的正常运行。

除此之外，系统轻载时的功率因数一般较低，且呈容性，末端容易过电压。低压配电系统整体的电能质量水平较低，安全性、可靠性方面存在隐忧。数据中心运营部门和供电部门对此都极为重视，因此，治理系统谐波和提高功率因数成为大家的共识。

为了降低谐波危害，提高功率因数，有效消除电能质量隐患，业主决定委托爱博精电在配电变压器的低压出线回路安装谐波补偿设备，同时兼有无功补偿功能。根据测算，要达到最佳的治理效果，本项目需要配置7台360Kvar-100A的混合滤波补偿设备。

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现场负载分析

在制造行业中，现场谐波主要是由UPS电源、空调和通风设备、照明设备和IT设备所产生，其中生产工厂自动化设备的开关电源是厂区的主要负荷，它们常采用电容滤波型桥式整流电路，其工作时在向设备提供稳定直流输出的同时，也会使输入电流波形发生畸变，产生大量谐波电流，主要包含5、7、11、13次谐波，严重威胁自身及其他设备的稳定运行。

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爱博精电解决方案

针对以上数据中心的配电系统特点，爱博精电提出从无功补偿和谐波滤除两方面进行专项治理。

采用SVG进线无功补偿，提升系统功率因数

注意到因为系统中存在大量电容滤波型整流器负荷，会导致负载程容性，特别是低载情况下更为严重。所以，这种情况是不能采用传统的投切电容器的方式进行无功补偿，采用静止无功发生装置SVG 就成为必须的选择。

SVG集电力电子技术、计算机技术和现代控制技术于一体，可快速调节四象限无功，动态响应极佳。非常适合数据中心场合的特点，从感性到容性的双向动态连续无功补偿。据此，我们为本数据中心配置了爱博精电的高性能三相静止无功补偿器AcuSVG840。

采用有源电力滤波器APF滤除系统电流各次谐波

数据中心负荷的谐波电流成分复杂、动态性强，服务器核心CPU执行任务不同时的功耗差异巨大，电力电子负荷电流的频谱成分非常宽。采用由电容、电抗构成的传统无源滤波装置将无法有效滤除谐波，且因固定的元件参数难以适合负载变化的工况。

基于此，爱博精电给出了采用电有源电力滤波器—APF进行动态谐波补偿的技术方案，APF设备基于高速半导体开关技术，通过实时检测负载侧电流，并通过DSP快速信号处理与计算，控制电压和电流环路，实现精确和快速补偿谐波电流。

APF应用于各种谐波污染环境，尤其适于快速变化负载，如数据中心。本项目设计使用爱博精电公司的AcuPF850系列有源电力滤波器，并联安装配电馈出母线上，集中治理电流谐波，改善电能质量，降低变压器损耗、提高带载能力。

AcuPF850系列产品主要优势有：滤除谐波次数广，2~63次谐波；谐波滤除率高，额定条件可高达97%；响应速度快。响应时间小于10ms；模块化设计，安装便利，易于扩展等。

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项目实施结果

本项目安装便捷，调试用时很短，非常顺利。投运后，系统设置为自启动模式，设备自动监测负载回路电能质量参数，动态补偿无功功率及电流谐波。补偿设备投入前，功率因数0.76，电流谐波畸变率THDI33.8%，补偿开启后，功率因数达到预置的0.95，电流谐波畸变率THDI降低到5%以下，完全达成预期效果。业主对设备运行效果非常满意。

审核编辑 黄宇