安科瑞：自主研發 成就品質

—《電氣應用》專訪安科瑞電氣股份有限公司技術總監季曉春

　　近幾年由于諧波治理、無功補償等電力電子技術在我國的迅速發展，企業的研發實力和產業化運用水平得到了快速提升，行業內少數企業的技術水平已經接近或達到了水平。國家節能減排、新能源利用和智能電網建設的快速推進為此提供了廣闊的市場需求前景，也為行業內擁有技術優勢的企業帶來了良好的發展機遇。同時隨著人們對電能質量治理認知度的迅速提高，電能質量治理產品市場出現快速增長。作為一家為智能電網用戶端提供智能電力監控、電能管理及電氣安全等系統性解決方案的少數幾家企業之一，安科瑞電氣股份有限公司（以下簡稱安科瑞）在電能質量治理方面發展迅速，為此本刊記者特別采訪了安科瑞電氣股份有限公司技術總監季曉春，請他為我們解讀安科瑞在電能質量治理方面的獨到之處。

的電能質量產品

　　電氣應用：季總，您好！首先請您以安科瑞電能質量典型產品為代表介紹其技術特點，與市場同類產品相比有何技術優勢？
　　季曉春：安科瑞ANAPF系列有源電力濾波器采用大功率IBGT器件，可使補償電流達到300 A以上，有源電力濾波器濾波電路各個電抗器和電容器參數的調校，使之可以適應于各種工業場合，不與系統發生諧振。三相三線和三相四線的產品分別開發，每一相都采用單獨橋臂，確保發出較大補償電流，適合于大電流的工業環境。
　　安科瑞有源電力濾波器的主要優勢。
　　1. 具有自主知識產權
　　安科瑞有源電力濾波器實行自主研發，打破國外的技術壟斷，從而降低產品成本。我們的產品從元器件的選擇、電路的設計及安裝到配電系統的阻抗設計均由自主研發，相關技術*由自己掌握。電力電子設備在電力系統應用時會遇到很多問題，因此是否掌握自主知識產權至關重要。安科瑞有源電力濾波器由企業與高校進行產學研合作，再經內部成員消化吸收后誕生，具有*自主知識產權。既有利于公司快速處理解決市場遇到的各種實際問題，又有利于相關產品技術的不斷升級換代以及后續在相近行業和產品需求上進行技術延拓，產品線良性循環。
　　2. 用料考究，核心部件采用進口品牌
　　安科瑞有源電力濾波器核心部件采用英飛凌、賽米控和富士等進口品牌的產品，斷路器和接觸器采用品牌，普通電子元件由公司長期供應商供貨。
　　3. 完善的售前售后服務體系
　　安科瑞總部位于上海，生產基地位于江陰，承諾對于客戶的售后服務需求響應時間在2 h內。對于江浙滬的企業，如需現場測量，可當天到達。
　　電氣應用：目前主要抑制諧波的方法是采用濾波器，請問在選擇有源電力濾波器時貴公司如何幫助客戶進行準確快速選型？
　　季曉春： 為幫助客戶完成快速選型，我們通過“ 小冊子（HandBook）"和“選型軟件"把測量過的企業和不同行業的THDi整理后免費提供給設計院和客戶，方便其進行快速選型。“小冊子"即有源電力濾波器設計選型速查手冊，在HandBook上根據變壓器容量負荷率，不同行業的THDi參考值，計算后作出一個表格，客戶可以不用計算，直接查表便可找到所需要補償的容量。如通信行業由于有各種UPS、空調器等設備，THDi參考值大約為40%，如果某個通信行業客戶是1 000 kV?A的變壓器，負荷率是60%，那么直接在HandBook上可以查到諧波電流大約為322 A，如圖1所示。根據這個估算數據可以在進行相關設計時減少大量工作量。

圖1　快速選型表查表選型

　　對于安科瑞的“選型軟件"，不同的負荷率可以進行計算并給出選擇的容量。軟件里有三種計算方式，分別是根據變壓器容量選型、根據負荷額定電流選型和根據快速選型表查表選型。需要進行選型時，可根據所掌握的負荷情況進行快速選擇，方便使用。
　　電氣應用：由于各類負荷隨時間變化，補償電容也隨系統功率因數變化而改變投切容量，這使得要確定各類負荷的等效諧波阻抗變得很困難。同時，在實際工程中，諧波計算所需數據也難以得到足夠準確的資料。那么，目前針對貴公司諧波測量方法主要有哪些？
　　季曉春：對于測量方法，可以簡化為“望，聞，問，切，嘗"五個字。所謂“望"，即對需要進行測量的項目先溝通，詳細了解配電系統現在的電能情況，已經出現過的故障，并做好記錄；所謂“聞"，即測量工程師到現場后所見所聽， 是對現場情況的一個描述；所謂“問"，即跟負責現場的電工或負責人詳細了解配電系統情況；所謂“切"，這就是的測量，包括電能數據測量和配電所其他數據的測量；所謂“嘗"，即工程師現場分析的情況如果可以進行判斷，可以請客戶配合進行試驗，如查找諧波源，印證諧波測量數據的準確性。
　　如圖2所示，對一個配電系統的測量，有同步同時測量和分步差時測量。測量點較多，通過這些點的測量，對比數據，找到諧波源，根據諧波源的測量數據計算，分析對供電系統的影響。對于諧波情況比較嚴重的場合，在進行諧波測量時會測量多次，在不同負荷情況下進行測量。
　　外出測量的工程師都通過持有電工證，并且接受嚴格培訓，對現場情況非常熟悉，可以熟練操作測量儀器，并對配電現場的電能情況熟練分析，對于客戶用電時所不清楚的地方進行講解 。既可以進行諧波測量，又可以進行諧波分析，力求測量的數據準確有用。

圖2　諧波測量

廣泛的行業應用

　　電氣應用：請結合實際案例介紹安科瑞的電能質量產品目前已應用到哪些行業和項目？
　　季曉春：下面分別以江陰港口碼頭和常熟智慧城市中心兩個案例為例，談談我們的行業應用情況。
　　1. 江陰港口碼頭
　　1）配電系統問題故障。諧波較大，無功補償不達標，電容器經常更換，接觸器打火。
　　2）問題分析。港口門機負荷屬于波動負荷，并且帶變頻器，諧波過大，無功變化速度快，傳統的接觸器投切SVC不能達到補償諧波的目的，并且諧波使得電容器經常發生故障。
　　3）解決方案。在配電系統集中并聯一臺有源電力濾波器，系統諧波，并配合原有無功柜進行無功補償，提高功率因數。
　　4）方案效果。經過電能質量治理之后，無功補償達標，并且原有無功柜也可以繼續使用，降低改造成本。電能質量治理前后數據對比情況如圖3所示。

圖3　電能質量治理前后數據對比

　　2. 常熟智慧城市中心
　　該項目為新建項目，數據中心機房用大型UPS供電，并且由于變頻空調器眾多，估測諧波含量較大，前期設計時根據供電公司提供的供電數據、設計院提供的供電系統設計數據以及客戶提供的設備數據等進行定性分析，并且從自己測量的相似工程數據進行計算，確定補償容量。諧波評估數據如圖4所示。

圖4　諧波評估數據

　　電氣應用：各行業具有不同的供配電系統特點，負荷類型也各不相同，請問貴公司如何應對各行業對電能質量差異化的要求？
　　季曉春：對于不同的行業，安科瑞有不同的分析治理方案。對于工業場所，功率比較大的設備，會進行就地補償，在該設備端進行諧波治理，從源頭上解決諧波問題；對于醫院項目，由于醫院醫技樓各種設備眾多，并且對于噪聲控制的比較嚴格，我們研發了抽屜式壁掛式APF，占地體積小，單機補償30 A、50 A或75 A，噪聲小，用來就地補償醫療設備產生的諧波；對于工業場所，要求變壓器出線電壓畸變率不超標時，可以選擇集中補償的方案，把電壓畸變率控制在5%以內。對于不同的用電負荷，安科瑞均有一套完整的治理體系，適用于不同的治理場合。對于新建型項目和改造型項目也有不同方式進行有源電力濾波器選型和電能質量治理。
　　對于新建項目，通過對負荷進行定性分析，先確定哪些設備有諧波，哪些設備諧波可以忽略，哪些設備沒有諧波，然后結合以往測量過的相關設備類型數據，估算諧波含量，再根據從客戶處獲取的詳細供電資料，如用戶用電容量、供電的短路容量等，計算諧波是否超標，治理到不超標的范圍內，根據此范圍選擇合適容量的有源電力濾波器。
　　對與改造項目，首先要詳細了解設備的使用情況，即在諧波環境下是否有損壞，并討論這種損壞是否由諧波引起，諧波因素占有多大比例，然后再與客戶商定具體時間進行測量，測量時發出諧波的設備開起，測得數據后根據數據分析是哪幾次諧波起主導作用，并結合設備的諧波特性分析是否由設備產生，只有確定為諧波引起，才會為此設計有源電力濾波器去治理，如由其他原因引起的，我們會給出一個合理化建議。
　　目前對于每個項目，安科瑞都會結合該項目的具體設備和供電情況單獨設計方案。確保使用有源電力濾波器可以達到電能質量治理的效果。如江陰港，功率因數較低，在進行實際測量和對設備分析后發現，此問題一部分是因為配電系統有諧波，另一部分是因為功率需求變化過快，導致本身所配的無功柜無法進行補償。然后根據此分析，做出方案為原有無功柜繼續使用，在配備有源電力濾波器去補償快速變化的無功和諧波。這個方案一方面可以繼續使用原有無功柜，不至于設備資源浪費，另一方面又可以較好的解決了配電系統的無功功率因數低、系統有諧波超標的情況，該港口的電能質量問題得到解決。同時還可以以該項目為例，對相同項目類型進行電能質量改造，節約改造成本。

專業的技術研發

　　電氣應用：請問安科瑞在電能質量新技術的研發方面進行了哪些投入和工作？
　　季曉春： 安科瑞主要技術研發包括。
　　1）熱仿真技術的研發。在電力電子技術的研發中，大功率電力電子元器件的發熱問題是一個重要的技術難點。有源電力濾波器需要發出高頻率的電流，因此電力電子元器件在發出電流的同時，發熱量非常大。如何保證大功率發熱元器件能夠在安全溫度內可靠運行，一直是技術的難點。進行產品的熱設計應與電氣設計和結構設計同時進行，安科瑞引入熱仿真技術，確保有源電力濾波器可以在設定溫度范圍內長時間安全運行。
　　2）電力電子技術的研發。這是一項需要時間積累的過程，為了加快技術研發進度，安科瑞與江蘇東南大學、中國礦業大學及華中科技大學進行技術交流與合作，先后進行了有源電力濾波器的大電流多機并聯技術、智能建筑無功諧波混合補償技術的合作研究，相關人員掌握了相關技術之后，直接對其產業化，為公司培養了一批高素質的技術人才，衍生出了一系列的產品。
　　3 ）有源電力濾波器產品研發。在研發過程中，技術人員大膽采用新技術、新材料投入到產品的研發中。有源電力濾波器產品中電抗器是一個很重要的元件，原來采用國產硅鋼的電抗器，體積大、噪聲大、發熱量大且開關頻率低，直接影響產品的輸出性能，后來更換了德國漢門德電抗器，補償效果較好，但成本高、體積大。技術人員偶然發現用在光伏逆變器上的鐵硅電抗器非常適合有源電力濾波器產品的要求，就嘗試把該產品用到有源電力濾波器上。驗證后發現：鐵硅電抗器體積小、重量輕、噪聲小，發熱量小且開關頻率高，補償效果好。同時為了配合研發進行相關產品測試，安科瑞投入了大量資金進行設備采購，根據試驗需求自制了試驗設備進行大量產品測試。

　　采訪來源于：《電氣應用》2015年3期。