ATSC动态滤波补偿装置
一、 概述
在一个完美的电力供应系统中，电能是以单一固定的频率（50Hz 或60Hz）和满足正弦函数的正弦波电压和电流向用户供电的。大量非线性负荷用电设备的增加，如整流器、变频器、电弧炉、中频炉、电焊机等接入系统，会产生大量高次谐波电流导致系统电压和电流波形畸变，造成电力系统谐波污染，对电力设备和用电设备造成危害。传统的低压无功补偿装置实现的电容器快速投切，由于谐波的存在会使电容器与系统发生并联谐振，使谐波电流放大导致电容器损坏或投切电容器的开关烧损，该问题在低压配电系统中频繁发生。而供电系统常用的方法是采用接触器投切电力滤波器来消除谐波，无法做到实时投切。
针对以上问题，我公司研制开发了RTSC 系列低压动态功率补偿装置（用晶闸管投切滤波器），实现了电压、无功、谐波的综合治理。RTSC 系列低压动态功率补偿装置（以下简称装置），主要用于1Kv 以下的低压电力交流电网中，作为滤除预定的高次谐波电流，降低电网电压正弦波畸变率及提高供电电能质量的重要手段。该装置同时补偿无功功率、提高用户的功率因数、达到降低损耗、节约电能的目的。而且还可以增强变压器的带负载能力，减少谐波的集肤效应，延长变压器和其它相关电气设备的使用寿命。在电力系统和有色冶金、钢铁、化工、电气化铁路、造船等领域得到广泛的应用。
本装置以谐波含量和电网电压、功率因数为控制物理量，装置运行在自动方式下具有投切决定权，即在装置的运行过程中，动态功率补偿控制器控制能自动根据采集到的电网各项参数对滤波和补偿回路进行自动投切，跟踪速度快，反应迅速，滤波和补偿效果好。在此值得一提的是，本装置中采用的自动控制器是我公司集多年生产变电站VQC 电压无功自动补偿装置和无源滤波自动控制装置的丰富经验，融入当今最先进的计算方法，采用当代最新的DSP 数字信号处理器研制而成，它具有采样时间短、运算快捷、投切反应迅速、抗干扰能力强、可靠性高和寿命长等特点。
二、装置使用环境条件
⒈ 安装地点海拔高度不超过1000m。
⒉ 环境温度：-25℃～+40℃
⒊ 空气相对湿度：≤90%（相对环境温度为20℃～25℃）
⒋ 环境条件：安装场所应无有害尘埃及腐蚀金属和破坏绝缘的气体及其它爆炸性物质。无经常性的激烈震动。
⒌ 电压波动范围：-10%～+10%
⒍ 电源频率变化：≤1%
⒎ 安装位置：安装时与地平垂直面的倾斜度不超过5°
三、主要性能指标
1. 额定工作电压：AC 0.4kV～1kV
2. 电压畸变率：
非标型：满足GB/T14549－93《公用电网谐波》标准规定的要求。
标准抗谐振型：≥50%
3. 功率因数：COSφ≥0.90
4. 工作电压、电流：装置允许在1.1 倍的额定电压或1.3 倍的额定电流下长期工作。
5. 动态响应时间：<20ms。
6. 补偿总容量：45Kvar～3600 Kvar
7. 主接线方式：为单星形单调谐滤波器，H13 以上采用高通滤波器。
8. 保护功能：装置设计有相应的保护及信号设施。主要有：短路保护；过流保护；过压保护；失压保护；单台电容器还有单台熔断器保护。
四、装置的特点
本低压动态功率补偿成套装置兼有TSC 和电力滤波器的双重功能特点，是一种先进、独特的晶闸管柔性投切技术。
1、通过控制晶闸管实现各次滤波器组无触点自动投切，采用先进的晶闸管柔性投切技术（FACTF）和特殊工艺设计的滤波器，避免了传统接触器投切及晶闸管过零投切时产生的涌流、暂态冲击，无需放电即可再投。延长了动态补偿系统的使用寿命。
2、不仅可以自动跟踪系统无功负荷变化，进行快速无功补偿，还可以滤除电力系统中的谐波电流，保证用户功率因数在规定的范围内。并且由于电容器与电抗器串联，避免了谐波的放大问题。
3、滤波器组由控制器控制投切，提高了滤波器组的快速响应能力，可根据配电系统的负荷情况动态频繁的投切。动态响应时间不超过20ms。
4、功能强大、易于调试的液晶显示控制器，可实时显示系统电压、功率因数、投入系统滤波器的组数、补偿电流等数据。可对功率因数、过压值、失压值、过流值、谐波畸变率值、投切延时等参数进行编程。有过压、过流、欠流等报警功能。
5、根据客户系统专门设计，滤波效果明显，补偿后功率因数不低于0.90。装置所采用的晶闸管投切电力滤波器这一新技术的应用，为配电系统提供了一种动态补偿提高功率因数、滤除谐波及稳定电压改善电能质量，降损节能的新手段。
五、装置的优点
1、准确的测量及完善的设计
设计滤波器的首要条件是谐波测量的准确性，有了准确的测量加上完善的设计才能得到良好的滤波效果。我公司采用的A 级精度的电能质量测试仪保证了测量的准确性，采用的高端设计和仿真软件有效的保证了设计的完善性和可靠性。晶闸管电压过零触发时的波形；
2、可靠的晶闸管触发
我公司研制开发的晶闸管触发控制电路，采用晶闸管柔性投切技术（FACTF）。这种技术可有效的解决采用传统晶闸管电压过零投切技术时产生的过电压、过电流、暂态冲击等问题。充分解决了晶闸管触发可靠性低、波形畸变、晶闸管损坏的问题。晶闸管柔性触发技术的波形；
3、完善的保护
可以实现长期免维护。保护功能包括滤波器组过电流保护、晶闸管两级过热保护、过压保护、欠电压保护。运行可靠性高。
4、精确迅速的控制
动态功率补偿装置的控制器的控制模块是以数字信号处理器DSP 和高精度采样电路为基础，在每一个电网周期对所有数据进行分析。先进的控制方法，在5~20ms 内计算出所需要无功补偿的技术，在谐波严重的情况下能进行理想的动态补偿。
六、结构
⒈ 装置采用柜式结构，柜体采用优质冷轧钢板弯制焊接而成，其刚性和承载能力均达到电器元器件的安装要求，柜体正反面均有开启门，便于操作维护和检修。
⒉ 柜体项部和下边沿开有通风散热孔，使装置在运行中形成自然的通风风道，从而使装置有很好的散热性能。
⒊ 柜体表面防腐采用喷塑处理，并在喷塑前进行了酸洗和磷化处理，故其表面防护层附着力强，能有效地防止风化和锈蚀，使用寿命长。
七、装置的适用范围
该装置广泛应用于电力、钢铁、煤矿、铁道、石油、机械、化工、造船、港口、轻工、建材、矿山等低压380v、660v、1000V 供配电系统中，要求动态无功补偿且需要抑制或治理谐波的场合，尤其适用于轧机、电焊机、起重机、电梯、行车等有谐波，无功负荷较大且波动频繁的场合。
八、各应用类型的工作原理
1、标准抗谐振型（串有6%或12%电抗器）：
主要适用于含有少量谐波，负荷变化较快的系统中，一般情况下，在这种系统中，单纯投切电容器组方式的无功补偿装置会引起并联电容器足与系统发生并联谐振，导致谐波放大，以致电压电流的畸变更加严重，甚至使电容器温度增大，缩短电容器的使用寿命。为解决以上问题，在谐波含量少于30%的系统中，无功补偿装置应该串联抗谐振电抗器，使并联电容器的谐振频率低于最低次谐波的频率，避开谐振频率，避免谐波放大。我们的串有6%获12%电抗器的标准抗谐振型的RTSC 在保证功率因数提高到0.95 以上的前提下具有一定的谐波率除功能。
2、非标滤波型（特殊设计滤波器调谐到某一频率）
适用于含有较大量谐波的系统中。RTSC 装置有滤波电容器和滤波电抗器组成LC 滤波回路，调节L-C 回路在某一谐波频率呈非常低的阻抗而能吸收大部分的谐波电流。更具不同的系统情况可设计成不同方式、不同谐振频率不同容量的谐波滤波器。非标滤波兴需特殊设计。谐波滤除旅可达65%以上。
九、订货须知
⒈ 客户订货时需提供详尽的技术要求和相应的设计技术文件与资料。
⒉ 客户需提供装置的一次主接线方式和二次控制与保护方式，并提供装置平面安装布置和立面图，以及进线方式(如电缆进线或母排进线，进线方位：上、下、左、右)。
⒊ 明确滤波电容器及其主要配套元器件由客户指定生产厂家或由本厂选定。
⒋ 如客户委托本厂负责背景谐波测试和装置设计，请提供以下资料：
a) 装置安装处的电网电压、电网系统最大和最小短路容量；
b) 用户系统电气主接线图；
c) 用户与电网公共联接点的供电设备总容量、用户的协议用电量；
d) 所需补偿的无功容量或现有功率因数、目标功率因数和视在功率；
e) 谐波源的性质及容量、接线方式、整流脉动数等；
f) 当地电网的最大频率偏差；
g) 背景谐波情况。