在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)不斷向規(guī)模化、智能化轉型的過程中，電力系統(tǒng)如同行業(yè)發(fā)展的 “生命線”，為各類養(yǎng)殖設備的穩(wěn)定運行提供著核心動力。然而，隨著養(yǎng)殖設備數(shù)量的增多和復雜度的提升，電能質(zhì)量問題逐漸凸顯，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)定運行保駕護航，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)量具有獨特的特征。

首先，用電負荷波動性大是顯著特點之一。在養(yǎng)殖過程中，不同時段的設備運行需求差異較大，例如白天喂食、通風、照明等設備集中運行，用電負荷達到高峰；而夜間部分設備進入低負荷運行狀態(tài)，導致負荷頻繁波動，這無疑會對配電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。

其次，非線性負荷占比逐漸升高。隨著智能化養(yǎng)殖設備的普及，風機、水泵、溫控設備、飼料加工設備等大量非線性負載被廣泛應用，這些設備在運行過程中會向電網(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，對供電可靠性要求。農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)的生產(chǎn)過程具有連續(xù)性，尤其是在畜禽養(yǎng)殖中，溫度、濕度、通風等環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定直接關系到畜禽的生長和健康，一旦電力供應出現(xiàn)問題或電能質(zhì)量不佳導致設備故障，可能會造成巨大的經(jīng)濟損失。

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

01

諧波的產(chǎn)生

首先，通風設備是主要的諧波源之一，如養(yǎng)殖場中大量使用的軸流風機、離心風機等。這些風機通常采用變頻調(diào)速技術來實現(xiàn)風量的調(diào)節(jié)，以適應不同的養(yǎng)殖環(huán)境需求，而變頻器在運行過程中會產(chǎn)生大量的高次諧波，主要集中在 3 次、5 次、7 次等，這些諧波會對電網(wǎng)電壓和電流產(chǎn)生畸變，影響其他設備的正常運行。

其次，水泵設備也會產(chǎn)生諧波，養(yǎng)殖場中的供水系統(tǒng)、污水處理系統(tǒng)等都離不開水泵，部分水泵為了實現(xiàn)流量的精準控制，也采用了變頻驅動方式，同樣會成為諧波的重要來源。

再者，飼料加工設備如粉碎機、混合機等，這類設備屬于感性負載，在啟動和運行過程中，電流會出現(xiàn)較大的波動，同時也會產(chǎn)生一定的諧波。

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

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諧波的特點與危害

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。由于養(yǎng)殖區(qū)域通常較大，各類產(chǎn)生諧波的設備分散在不同的區(qū)域，導致諧波在配電系統(tǒng)中分布較為廣泛，治理難度較大。

同時，不同類型的設備產(chǎn)生的諧波次數(shù)不同，多種諧波疊加在一起，會對配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性造成嚴重威脅。此外，諧波不僅會影響設備的正常運行，縮短設備的使用壽命，還會增加電能損耗，提高養(yǎng)殖成本，對農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益產(chǎn)生不利影響。

有源電力濾波器產(chǎn)品效益

●  使諧波指標滿足國家標準，避免供電部門罰款或中斷供電；

●  降低變壓器損耗；

●  減少諧波污染，降低諧波對自動控制裝置、電能計量裝置、繼電保護裝置的干擾，保證供配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行；

●  避免諧波過電壓和諧波過電流對電氣設備的危害，延長設備使用壽命；

●  節(jié)能降耗，提高功率因數(shù)，節(jié)約電費，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)在含諧波負載的低壓配電系統(tǒng)中，能夠對動態(tài)變化的諧波電流進行快速實時的跟蹤和補償。

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

●  DSP+FPGA全數(shù)字控制方式，具有極快的響應時間，先進的主電路拓撲和控制算法，精度更高、運行更穩(wěn)定；

●  一機多能，既可補諧波，又可兼補無功，可對2～31次諧波進行全補償或指定特定次諧波進行補償；

●  具有完善的橋臂過流保護、直流過壓保護、裝置過溫保護功能；

●  模塊化設計，體積小，安裝便利，方便擴容；

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

●  輸出端加裝濾波裝置，降低高頻紋波對電力系統(tǒng)的影響；

●  多機并聯(lián)，達到較高的電流輸出等級；

●  擁有自主技術。

03

主要技術參數(shù)

表2-1 ANAPF有源電力濾波器技術參數(shù)

2.4 產(chǎn)品型號及說明

四、應用案例

01

項目背景：

某集團作為國內(nèi)的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化企業(yè)，其下屬的養(yǎng)豬場規(guī)模龐大，養(yǎng)殖設備齊全。隨著養(yǎng)殖業(yè)務的不斷擴展，該養(yǎng)豬場各個養(yǎng)殖區(qū)域新增了大量的風機設備，以滿足畜禽生長過程中的通風需求。然而，在風機投入使用后，問題逐漸顯現(xiàn)出來：風機頻繁出現(xiàn)工作異常的情況，具體表現(xiàn)為風機在運行過程中突然自啟停，或者在正常運行過程中突然停轉，每次出現(xiàn)故障后，都需要工作人員對風機進行斷電處理，之后才能重新啟動運行。

02

存在問題：

風機運行產(chǎn)生大量 3 次、5 次、7 次諧波，致電網(wǎng)電壓電流畸變，干擾風機控制系統(tǒng)引發(fā)故障。這一問題不僅嚴重影響了養(yǎng)豬場的正常通風環(huán)境，對畜禽的生長造成了潛在威脅，而且頻繁的設備故障也增加了工作人員的勞動強度，同時也對風機設備的使用壽命造成了一定的損害，給養(yǎng)豬場帶來了較大的困擾。

03

治理方案

針對現(xiàn)場情況，采用就地治理方案，在每個總配電箱進線處加裝70A與100A有源濾波器，型號為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，來保證設備安全可靠運行。

技術原理：基于瞬時無功功率理論，檢測負載電流，分離諧波分量，生成反向補償電流抵消諧波。

設備配置：按各區(qū)域風機功率與配電情況，配置對應容量設備并預留擴展空間。

實施服務：專業(yè)團隊負責安裝調(diào)試，提供人員培訓。

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

通過安科瑞 ANAPF 有源濾波器的應用，養(yǎng)豬場風機異常啟停的問題得到了解決，風機設備能夠穩(wěn)定、可靠地運行，保障了養(yǎng)豬場通風系統(tǒng)的正常工作，為畜禽創(chuàng)造了良好的生長環(huán)境。同時，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)豬場的用電成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

五、有源濾波器在其他行業(yè)的應用

城市軌道交通存在大量熒光燈、UPS電源、變頻器及軟啟動裝置，均會產(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。諧波進行綜合治理，給交通安全、順暢帶來保障。

類似行業(yè)案例：山東日照機場、南海三沙市機場、吉林站西廣場交通樞紐等。

醫(yī)院行業(yè)主要是核磁共振機、CT機等設備會產(chǎn)生大量諧波，大量先進醫(yī)療設備對供電電源的諧波質(zhì)量要求非常高，如果不進行治理，很可能造成檢測數(shù)據(jù)誤差大，設備之間干擾不能正常工作，造成嚴重的醫(yī)療事故。諧波治理后，降低了用電隱患。類似行業(yè)案例：陜西榆林第一人民醫(yī)院、上海第二康復醫(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、軋機等，這些負載不僅容量大，而且大部分為感性負荷，在不使用無功補償裝置的情況下，功率因數(shù)極低，且產(chǎn)生大量畸變的諧波，嚴重危害電力系統(tǒng)的安全運行和電氣設備安全經(jīng)濟地運行。

類似行業(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、演播中心這類場所，主要就是大量舞臺燈光、LED屏幕、高桿燈等設備產(chǎn)生諧波。使得電能質(zhì)量變差，及時進行諧波治理可保障設備本身的使用效果，給用電帶來保障。

類似行業(yè)案例：蘇州澹臺湖會議中心、廣州文化宮、武漢市教育電視臺演播廳、岳陽市奧體中心及游泳館等。