在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)不斷向規(guī)模化、智能化轉(zhuǎn)型的過(guò)程中，電力系統(tǒng)如同行業(yè)發(fā)展的 “生命線”，為各類(lèi)養(yǎng)殖設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供著核心動(dòng)力。然而，隨著養(yǎng)殖設(shè)備數(shù)量的增多和復(fù)雜度的提升，電能質(zhì)量問(wèn)題逐漸凸顯，成為制約農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)高效發(fā)展的重要因素。安科瑞有源濾波裝置（ANAPF）憑借其的諧波治理能力，為農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航，成為解決行業(yè)電能質(zhì)量難題的理想選擇。

一、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)中電能質(zhì)量主要存在問(wèn)題

農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)特性決定了其電能質(zhì)量具有獨(dú)特的特征。

首先，用電負(fù)荷波動(dòng)性大是顯著特點(diǎn)之一。在養(yǎng)殖過(guò)程中，不同時(shí)段的設(shè)備運(yùn)行需求差異較大，例如白天喂食、通風(fēng)、照明等設(shè)備集中運(yùn)行，用電負(fù)荷達(dá)到高峰；而夜間部分設(shè)備進(jìn)入低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)致負(fù)荷頻繁波動(dòng)，這無(wú)疑會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

其次，非線性負(fù)荷占比逐漸升高。隨著智能化養(yǎng)殖設(shè)備的普及，風(fēng)機(jī)、水泵、溫控設(shè)備、飼料加工設(shè)備等大量非線性負(fù)載被廣泛應(yīng)用，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)向電網(wǎng)注入大量諧波，破壞電能的正弦波形，降低電能質(zhì)量。

此外，對(duì)供電可靠性要求。農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程具有連續(xù)性，尤其是在畜禽養(yǎng)殖中，溫度、濕度、通風(fēng)等環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定直接關(guān)系到畜禽的生長(zhǎng)和健康，一旦電力供應(yīng)出現(xiàn)問(wèn)題或電能質(zhì)量不佳導(dǎo)致設(shè)備故障，可能會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

二、農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)配電系統(tǒng)諧波源及特點(diǎn)

01

諧波的產(chǎn)生

首先，通風(fēng)設(shè)備是主要的諧波源之一，如養(yǎng)殖場(chǎng)中大量使用的軸流風(fēng)機(jī)、離心風(fēng)機(jī)等。這些風(fēng)機(jī)通常采用變頻調(diào)速技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的養(yǎng)殖環(huán)境需求，而變頻器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的高次諧波，主要集中在 3 次、5 次、7 次等，這些諧波會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓和電流產(chǎn)生畸變，影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。

其次，水泵設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生諧波，養(yǎng)殖場(chǎng)中的供水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等都離不開(kāi)水泵，部分水泵為了實(shí)現(xiàn)流量的精準(zhǔn)控制，也采用了變頻驅(qū)動(dòng)方式，同樣會(huì)成為諧波的重要來(lái)源。

再者，飼料加工設(shè)備如粉碎機(jī)、混合機(jī)等，這類(lèi)設(shè)備屬于感性負(fù)載，在啟動(dòng)和運(yùn)行過(guò)程中，電流會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一定的諧波。

另外，溫控設(shè)備如電熱管、空調(diào)等，在運(yùn)行過(guò)程中也可能產(chǎn)生諧波，尤其是在設(shè)備啟停瞬間，容易造成電網(wǎng)電壓的波動(dòng)和諧波污染。

02

諧波的特點(diǎn)與危害

農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)配電系統(tǒng)諧波具有分布范圍廣、諧波次數(shù)多、影響程度深的特點(diǎn)。由于養(yǎng)殖區(qū)域通常較大，各類(lèi)產(chǎn)生諧波的設(shè)備分散在不同的區(qū)域，導(dǎo)致諧波在配電系統(tǒng)中分布較為廣泛，治理難度較大。

同時(shí)，不同類(lèi)型的設(shè)備產(chǎn)生的諧波次數(shù)不同，多種諧波疊加在一起，會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性造成嚴(yán)重威脅。此外，諧波不僅會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行，縮短設(shè)備的使用壽命，還會(huì)增加電能損耗，提高養(yǎng)殖成本，對(duì)農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不利影響。

有源電力濾波器產(chǎn)品效益

●  使諧波指標(biāo)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，避免供電部門(mén)罰款或中斷供電；

●  降低變壓器損耗；

●  減少諧波污染，降低諧波對(duì)自動(dòng)控制裝置、電能計(jì)量裝置、繼電保護(hù)裝置的干擾，保證供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；

●  避免諧波過(guò)電壓和諧波過(guò)電流對(duì)電氣設(shè)備的危害，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命；

●  節(jié)能降耗，提高功率因數(shù)，節(jié)約電費(fèi)，避免罰款。

三、安科瑞有源電力濾波器產(chǎn)品介紹

01

工作原理

安科瑞ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在含諧波負(fù)載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠?qū)?dòng)態(tài)變化的諧波電流進(jìn)行快速實(shí)時(shí)的跟蹤和補(bǔ)償。

其原理為：ANAPF系列有源電力濾波器通過(guò)CT采集系統(tǒng)諧波電流，經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入電力系統(tǒng)中，從而抵消非線性負(fù)載所產(chǎn)生的諧波電流。

圖2-1  ANAPF有源電力濾波器原理圖

02

產(chǎn)品特點(diǎn)

●  DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有極快的響應(yīng)時(shí)間，先進(jìn)的主電路拓?fù)浜涂刂扑惴ǎ雀摺⑦\(yùn)行更穩(wěn)定；

●  一機(jī)多能，既可補(bǔ)諧波，又可兼補(bǔ)無(wú)功，可對(duì)2～31次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或指定特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償；

●  具有完善的橋臂過(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)、裝置過(guò)溫保護(hù)功能；

●  模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝便利，方便擴(kuò)容；

●  采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制，使用方便，易于操作和維護(hù)；

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；

●  多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出等級(jí)；

●  擁有自主技術(shù)。

03

主要技術(shù)參數(shù)

表2-1 ANAPF有源電力濾波器技術(shù)參數(shù)

2.4 產(chǎn)品型號(hào)及說(shuō)明

四、應(yīng)用案例

01

項(xiàng)目背景：

某集團(tuán)作為國(guó)內(nèi)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化企業(yè)，其下屬的養(yǎng)豬場(chǎng)規(guī)模龐大，養(yǎng)殖設(shè)備齊全。隨著養(yǎng)殖業(yè)務(wù)的不斷擴(kuò)展，該養(yǎng)豬場(chǎng)各個(gè)養(yǎng)殖區(qū)域新增了大量的風(fēng)機(jī)設(shè)備，以滿足畜禽生長(zhǎng)過(guò)程中的通風(fēng)需求。然而，在風(fēng)機(jī)投入使用后，問(wèn)題逐漸顯現(xiàn)出來(lái)：風(fēng)機(jī)頻繁出現(xiàn)工作異常的情況，具體表現(xiàn)為風(fēng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中突然自啟停，或者在正常運(yùn)行過(guò)程中突然停轉(zhuǎn)，每次出現(xiàn)故障后，都需要工作人員對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行斷電處理，之后才能重新啟動(dòng)運(yùn)行。

02

存在問(wèn)題：

風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生大量 3 次、5 次、7 次諧波，致電網(wǎng)電壓電流畸變，干擾風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)引發(fā)故障。這一問(wèn)題不僅嚴(yán)重影響了養(yǎng)豬場(chǎng)的正常通風(fēng)環(huán)境，對(duì)畜禽的生長(zhǎng)造成了潛在威脅，而且頻繁的設(shè)備故障也增加了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也對(duì)風(fēng)機(jī)設(shè)備的使用壽命造成了一定的損害，給養(yǎng)豬場(chǎng)帶來(lái)了較大的困擾。

03

治理方案

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況，采用就地治理方案，在每個(gè)總配電箱進(jìn)線處加裝70A與100A有源濾波器，型號(hào)為ANAPF70-380/BBL,ANAPF100-380/BBL,所有模塊采用壁掛式安裝，治理由這些末端設(shè)備產(chǎn)生的諧波電流，降低配電系統(tǒng)的電壓電流的畸變率，來(lái)保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)原理：基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論，檢測(cè)負(fù)載電流，分離諧波分量，生成反向補(bǔ)償電流抵消諧波。

設(shè)備配置：按各區(qū)域風(fēng)機(jī)功率與配電情況，配置對(duì)應(yīng)容量設(shè)備并預(yù)留擴(kuò)展空間。

實(shí)施服務(wù)：專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)安裝調(diào)試，提供人員培訓(xùn)。

治理效果：治理后，風(fēng)機(jī)故障解決，功率因數(shù)提升，電能損耗降低，養(yǎng)殖成本減少。

通過(guò)安科瑞 ANAPF 有源濾波器的應(yīng)用，養(yǎng)豬場(chǎng)風(fēng)機(jī)異常啟停的問(wèn)題得到了解決，風(fēng)機(jī)設(shè)備能夠穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，保障了養(yǎng)豬場(chǎng)通風(fēng)系統(tǒng)的正常工作，為畜禽創(chuàng)造了良好的生長(zhǎng)環(huán)境。同時(shí)，諧波得到有效治理后，配電系統(tǒng)的功率因數(shù)得到了顯著提升，電能損耗明顯降低，有效降低了養(yǎng)豬場(chǎng)的用電成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

五、有源濾波器在其他行業(yè)的應(yīng)用

城市軌道交通存在大量熒光燈、UPS電源、變頻器及軟啟動(dòng)裝置，均會(huì)產(chǎn)生大量諧波，使得電力系統(tǒng)正弦波畸變，電能質(zhì)量降低。諧波進(jìn)行綜合治理，給交通安全、順暢帶來(lái)保障。

類(lèi)似行業(yè)案例：山東日照機(jī)場(chǎng)、南海三沙市機(jī)場(chǎng)、吉林站西廣場(chǎng)交通樞紐等。

醫(yī)院行業(yè)主要是核磁共振機(jī)、CT機(jī)等設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量諧波，大量先進(jìn)醫(yī)療設(shè)備對(duì)供電電源的諧波質(zhì)量要求非常高，如果不進(jìn)行治理，很可能造成檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差大，設(shè)備之間干擾不能正常工作，造成嚴(yán)重的醫(yī)療事故。諧波治理后，降低了用電隱患。類(lèi)似行業(yè)案例：陜西榆林第一人民醫(yī)院、上海第二康復(fù)醫(yī)院、滁州市第二人民醫(yī)院、安徽六安第六人民醫(yī)院等。

冶金行業(yè)中大量使用了電弧爐、加熱爐、軋機(jī)等，這些負(fù)載不僅容量大，而且大部分為感性負(fù)荷，在不使用無(wú)功補(bǔ)償裝置的情況下，功率因數(shù)極低，且產(chǎn)生大量畸變的諧波，嚴(yán)重危害電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行和電氣設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

類(lèi)似行業(yè)案例：江蘇省鑌鑫特鋼材材料有限公司、宇東能源化工基地等。

體育館、演播中心這類(lèi)場(chǎng)所，主要就是大量舞臺(tái)燈光、LED屏幕、高桿燈等設(shè)備產(chǎn)生諧波。使得電能質(zhì)量變差，及時(shí)進(jìn)行諧波治理可保障設(shè)備本身的使用效果，給用電帶來(lái)保障。

類(lèi)似行業(yè)案例：蘇州澹臺(tái)湖會(huì)議中心、廣州文化宮、武漢市教育電視臺(tái)演播廳、岳陽(yáng)市奧體中心及游泳館等。