—《电气应用》专访安科瑞电气股份有限公司技术总监季晓春
近几年由于谐波治理、无功补偿等电力电子技术在我国的迅速发展，国内企业的研发实力和产业化运用水平得到了快速提升，行业内少数领先企业的技术水平已经接近或达到了国际先进水平。国家节能减排、新能源利用和智能电网建设的快速推进为此提供了广阔的市场需求前景，也为行业内拥有技术优势的企业带来了良好的发展机遇。同时随着人们对电能质量治理认知度的迅速提高，电能质量治理产品市场出现快速增长。作为一家为智能电网用户端提供智能电力监控、电能管理及电气安全等系统性解决方案的国内少数几家领先企业之一，安科瑞电气股份有限公司（以下简称安科瑞）在电能质量治理方面发展迅速，为此本刊记者特别采访了安科瑞电气股份有限公司技术总监季晓春，请他为我们解读安科瑞在电能质量治理方面的独到之处。
优质的电能质量产品
电气应用：季总，您好！首先请您以安科瑞电能质量典型产品为代表介绍其技术特点，与市场同类产品相比有何技术优势？
季晓春：安科瑞anapf系列有源电力滤波器采用大功率ibgt器件，可使补偿电流达到300 a以上，有源电力滤波器滤波电路各个电抗器和电容器参数的调校，使之可以适应于各种工业场合，不与系统发生谐振。三相三线和三相四线的产品分别开发，每一相都采用单独桥臂，确保发出较大补偿电流，适合于大电流的工业环境。
安科瑞有源电力滤波器的主要优势。
1. 具有自主知识产权
安科瑞有源电力滤波器实行自主研发，打破国外的技术垄断，从而降低产品成本。我们的产品从元器件的选择、电路的设计及安装到配电系统的阻抗设计均由自主研发，相关技术完全由自己掌握。电力电子设备在电力系统应用时会遇到很多问题，因此是否掌握自主知识产权至关重要。安科瑞有源电力滤波器由企业与高校进行产学研合作，再经内部成员消化吸收后诞生，具有完全自主知识产权。既有利于公司快速处理解决市场遇到的各种实际问题，又有利于相关产品技术的不断升级换代以及后续在相近行业和产品需求上进行技术延拓，促进产品线良性循环。
2. 用料考究，核心部件采用进口品牌
安科瑞有源电力滤波器核心部件采用英飞凌、赛米控和富士等进口品牌的产品，断路器和接触器采用国内著名品牌，普通电子元件由公司长期供应商供货。
3. 完善的售前售后服务体系
安科瑞总部位于上海，生产基地位于江阴，承诺对于客户的售后服务需求响应时间在2 h内。对于江浙沪的企业，如需现场测量，可当天到达。
电气应用：目前主要抑制谐波的方法是采用滤波器，请问在选择有源电力滤波器时贵公司如何帮助客户进行准确快速选型？
季晓春： 为帮助客户完成快速选型，我们通过“ 小册子（handbook）”和“选型软件”把测量过的企业和不同行业的thdi整理后免费提供给设计院和客户，方便其进行快速选型。“小册子”即有源电力滤波器设计选型速查手册，在handbook上根据变压器容量负荷率，不同行业的thdi参考值，计算后作出一个表格，客户可以不用计算，直接查表便可找到所需要补偿的容量。如通信行业由于有各种ups、空调器等设备，thdi参考值大约为40%，如果某个通信行业客户是1 000 kv•a的变压器，负荷率是60%，那么直接在handbook上可以查到谐波电流大约为322 a，如图1所示。根据这个估算数据可以在进行相关设计时减少大量工作量。
图1 快速选型表查表选型
对于安科瑞的“选型软件”，不同的负荷率可以进行计算并给出选择的容量。软件里有三种计算方式，分别是根据变压器容量选型、根据负荷额定电流选型和根据快速选型表查表选型。需要进行选型时，可根据所掌握的负荷情况进行快速选择，方便使用。
电气应用：由于各类负荷随时间变化，补偿电容也随系统功率因数变化而改变投切容量，这使得要确定各类负荷的等效谐波阻抗变得很困难。同时，在实际工程中，谐波计算所需数据也难以得到足够准确的资料。那么，目前针对贵公司谐波测量方法主要有哪些？
季晓春：对于测量方法，可以简化为“望，闻，问，切，尝”五个字。所谓“望”，即对需要进行测量的项目先电话沟通，详细了解配电系统现在的电能情况，已经出现过的故障，并做好记录；所谓“闻”，即测量工程师到现场后所见所听， 是对现场情况的一个描述；所谓“问”，即跟负责现场的电工或负责人详细了解配电系统情况；所谓“切”，这就是重点的测量，包括电能数据测量和配电所其他数据的测量；所谓“尝”，即工程师现场分析的情况如果可以进行判断，可以请客户配合进行试验，如查找谐波源，印证谐波测量数据的准确性。
如图2所示，对一个配电系统的测量，有同步同时测量和分步差时测量。测量点较多，通过这些点的测量，对比数据，找到谐波源，根据谐波源的测量数据计算，分析对供电系统的影响。对于谐波情况比较严重的场合，在进行谐波测量时会测量多次，在不同负荷情况下进行测量。
外出测量的工程师都必须通过持有电工证，并且接受严格培训，对现场情况非常熟悉，可以熟练操作测量仪器，并对配电现场的电能情况熟练分析，对于客户用电时所不清楚的地方进行讲解 。既可以进行谐波测量，又可以进行谐波分析，力求测量的数据准确有用。
图2 谐波测量
广泛的行业应用
电气应用：请结合实际案例介绍安科瑞的电能质量产品目前已应用到哪些重点行业和项目？
季晓春：下面分别以江阴港口码头和常熟智慧城市中心两个案例为例，谈谈我们的行业应用情况。
1. 江阴港口码头
1）配电系统问题故障。谐波较大，无功补偿不达标，电容器经常更换，接触器打火。
2）问题分析。港口门机负荷属于波动负荷，并且带变频器，谐波过大，无功变化速度快，传统的接触器投切svc不能达到补偿谐波的目的，并且谐波使得电容器经常发生故障。
3）解决方案。在配电系统集中并联一台有源电力滤波器，消除系统谐波，并配合原有无功柜进行无功补偿，提高功率因数。
4）方案效果。经过电能质量治理之后，无功补偿达标，并且原有无功柜也可以继续使用，降低改造成本。电能质量治理前后数据对比情况如图3所示。
图3 电能质量治理前后数据对比
2. 常熟智慧城市中心
该项目为新建项目，数据中心机房用大型ups供电，并且由于变频空调器众多，估测谐波含量较大，前期设计时根据供电公司提供的供电数据、设计院提供的供电系统设计数据以及客户提供的设备数据等进行定性分析，并且从自己测量的相似工程数据进行计算，确定补偿容量。谐波评估数据如图4所示。
图4 谐波评估数据
电气应用：各行业具有不同的供配电系统特点，负荷类型也各不相同，请问贵公司如何应对各行业对电能质量差异化的要求？
季晓春：对于不同的行业，安科瑞有不同的分析治理方案。对于工业场所，功率比较大的设备，会进行就地补偿，在该设备端进行谐波治理，从源头上解决谐波问题；对于医院项目，由于医院医技楼各种设备众多，并且对于噪声控制的比较严格，我们研发了抽屉式壁挂式apf，占地体积小，单机补偿30 a、50 a或75 a，噪声小，用来就地补偿医疗设备产生的谐波；对于工业场所，要求变压器出线电压畸变率不超标时，可以选择集中补偿的方案，把电压畸变率控制在5%以内。对于不同的用电负荷，安科瑞均有一套完整的治理体系，适用于不同的治理场合。对于新建型项目和改造型项目也有不同方式进行有源电力滤波器选型和电能质量治理。
对于新建项目，通过对负荷进行定性分析，先确定哪些设备有谐波，哪些设备谐波可以忽略，哪些设备没有谐波，然后结合以往测量过的相关设备类型数据，估算谐波含量，再根据从客户处获取的详细供电资料，如用户用电容量、供电的短路容量等，计算谐波是否超标，治理到不超标的范围内，根据此范围选择合适容量的有源电力滤波器。
对与改造项目，首先要详细了解设备的使用情况，即在谐波环境下是否有损坏，并讨论这种损坏是否由谐波引起，谐波因素占有多大比例，然后再与客户商定具体时间进行测量，测量时发出谐波的设备必须开起，测得数据后根据数据分析是哪几次谐波起主导作用，并结合设备的谐波特性分析是否由设备产生，只有确定为谐波引起，才会为此设计有源电力滤波器去治理，如由其他原因引起的，我们会给出一个合理化建议。
目前对于每个项目，安科瑞都会结合该项目的具体设备和供电情况单独设计方案。确保使用有源电力滤波器可以达到电能质量治理的效果。如江阴港，功率因数较低，在进行实际测量和对设备分析后发现，此问题一部分是因为配电系统有谐波，另一部分是因为功率需求变化过快，导致本身所配的无功柜无法进行补偿。然后根据此分析，做出方案为原有无功柜继续使用，在配备有源电力滤波器去补偿快速变化的无功和谐波。这个方案一方面可以继续使用原有无功柜，不至于设备资源浪费，另一方面又可以较好的解决了配电系统的无功功率因数低、系统有谐波超标的情况，该港口的电能质量问题得到有效解决。同时还可以以该项目为例，对相同项目类型进行电能质量改造，节约改造成本。
专业的技术研发
电气应用：请问安科瑞在电能质量新技术的研发方面进行了哪些投入和工作？
季晓春： 安科瑞主要技术研发包括。
1）热仿真技术的研发。在电力电子技术的研发中，大功率电力电子元器件的发热问题是一个重要的技术难点。有源电力滤波器需要发出高频率的电流，因此电力电子元器件在发出电流的同时，发热量非常大。如何保证大功率发热元器件能够在安全温度内可靠运行，一直是技术的难点。进行产品的热设计应与电气设计和结构设计同时进行，安科瑞引入热仿真技术，确保有源电力滤波器可以在设定温度范围内长时间安全运行。
2）电力电子技术的研发。这是一项需要时间积累的过程，为了加快技术研发进度，安科瑞与江苏东南大学、中国矿业大学及华中科技大学进行技术交流与合作，先后进行了有源电力滤波器的大电流多机并联技术、智能建筑无功谐波混合补偿技术的合作研究，相关人员掌握了相关技术之后，直接对其产业化，为公司培养了一批高素质的技术人才，衍生出了一系列的产品。
3 ）有源电力滤波器产品研发。在研发过程中，技术人员大胆采用新技术、新材料投入到产品的研发中。有源电力滤波器产品中电抗器是一个很重要的元件，原来采用国产硅钢的电抗器，体积大、噪声大、发热量大且开关频率低，直接影响产品的输出性能，后来更换了德国汉门德电抗器，补偿效果较好，但成本高、体积大。技术人员偶然发现用在光伏逆变器上的铁硅电抗器非常适合有源电力滤波器产品的要求，就尝试把该产品用到有源电力滤波器上。验证后发现：铁硅电抗器体积小、重量轻、噪声小，发热量小且开关频率高，补偿效果好。同时为了配合研发进行相关产品测试，安科瑞投入了大量资金进行设备采购，根据试验需求自制了试验设备进行大量产品测试。
采访来源于：《电气应用》2015年3期。