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河南商丘某新材料企业钻头钻杆生产线电能质量治理案例:APF有源滤波器有效降低谐波至5%

来源: 恒电电气宣传部 2026-08-24 17:01:10

一、项目背景

随着矿山机械制造及专用设备制造行业生产设备向高功率、高自动化方向发展,中频炉、退火炉等设备在提高生产效率的同时,也会对企业供配电系统的电能质量产生一定影响。

河南商丘某新材料有限公司主要从事钻头、钻杆相关产品生产,年用电量约70万度。生产现场配置550kW退火炉及中频炉等主要用电设备,设备运行过程中负载变化较为频繁,属于典型的非线性负载应用场景。

在生产运行过程中,企业逐渐出现谐波电流较大、功率因数偏低、原有电容补偿装置效果不理想等问题。为改善供配电系统运行状况,降低谐波对设备及电网的影响,客户委托山东恒电电气股份有限公司进行现场电能质量分析,并制定针对性的治理方案。



二、现场问题分析

1. 中频炉、退火炉产生较明显谐波

现场主要负载为550kW退火炉及中频炉。此类电力电子设备在运行过程中会产生一定量的谐波电流,并随设备负载变化而变化。

改造前现场检测数据显示,谐波电流约为40%,已经对企业供配电系统的电能质量造成较明显影响。

长期存在较大的谐波电流,可能增加变压器、线路及相关电气设备的运行负担,也可能对部分用电设备的稳定运行产生影响。

2. 无功功率变化较大,功率因数偏低

生产设备运行过程中负载变化较为频繁,无功功率也随之产生动态变化。

现场存在功率因数长期偏低的情况,企业因此存在力调电费方面的压力。传统固定容量的无功补偿方式,在面对负荷频繁变化的生产现场时,动态响应能力有限。

3. 原有电容补偿装置补偿效果下降

现场原有电容补偿装置部分电容已经损坏并停用,导致原有无功补偿能力下降。

同时,在谐波较为明显的用电环境下,传统电容补偿装置的运行效果也容易受到影响。因此,仅通过恢复或增加传统电容补偿容量,并不能从根本上解决现场的电能质量问题。

综合现场检测结果,客户需要解决的不只是单一的谐波问题,还包括功率因数及动态无功补偿问题。



三、解决方案

针对现场负荷特性及检测数据,山东恒电结合客户实际生产工况,最终采用APF有源电力滤波器进行谐波治理。

方案配置

  • **治理设备:**HDAPF有源电力滤波器
  • **设备容量:**600A
  • **安装方式:**在原有电容补偿柜旁新增一台600A有源滤波柜
  • 主要治理目标:降低谐波电流;改善电能质量;提升功率因数;动态改善无功功率变化带来的影响;提高生产设备运行稳定性。

与传统无源滤波及单纯增加电容补偿容量的方式相比,APF有源滤波器能够根据现场电流变化进行动态检测和补偿,更适合负荷变化频繁、谐波含量较高的生产现场。

本项目没有采用SVG+APF综合治理方案,而是根据现场实际问题,以APF有源滤波器谐波治理为主要措施,在满足治理需求的基础上避免不必要的设备配置。



四、产品应用——HDAPF有源电力滤波器

本项目采用山东恒电HDAPF系列有源电力滤波器,设备容量为600A。

APF有源滤波器通过实时检测系统中的电流信号,对负载产生的谐波电流进行分析,并输出相应的补偿电流,从而降低系统中的谐波电流含量。

对于中频炉、退火炉等非线性负载较为集中的工业现场,APF能够根据负荷变化进行动态响应,因此特别适用于谐波负荷变化较大的应用场景。

需要说明的是,APF有源滤波器与SVG静止无功发生器的主要治理侧重点不同

  • APF主要用于谐波治理,降低系统谐波电流;
  • SVG主要用于动态无功补偿和功率因数改善;
  • 对同时存在明显谐波和无功问题的项目,可根据现场检测结果采用SVG+APF综合治理方案;
  • 对于本项目,经过现场分析后,主要治理需求集中在谐波,因此最终采用600A HDAPF进行治理。


五、改造效果

完成设备安装及调试后,对现场供配电系统进行运行观察和数据检测。

谐波治理效果

改造前现场谐波电流约为:

40%

采用600A HDAPF有源电力滤波器治理后:

谐波电流降低至约5%。

从治理前后的检测数据来看,现场谐波水平得到明显改善,达到了本次项目的主要治理目标。

设备运行情况

改造完成后,现场生产设备运行保持稳定,原有电能质量问题得到改善。

同时,企业原先存在的力调电费问题得到解决,降低了由于功率因数等因素带来的电费考核风险。

客户实际收益

本项目实施后,客户主要获得以下改善:

  1. 谐波电流明显降低,改善供配电系统电能质量;
  2. 降低谐波对电气设备运行的影响;
  3. 改善生产现场用电环境,提高设备运行稳定性;
  4. 降低力调电费风险;
  5. 减少因电能质量问题可能造成的设备运行异常;
  6. 为生产线持续、稳定运行提供更加可靠的供电环境。


六、项目总结

对于矿山机械制造、专用设备制造等行业而言,中频炉、退火炉及其他电力电子设备的大量应用,使企业供配电系统面临更加复杂的电能质量问题。

本项目现场谐波电流达到约40%,同时存在原有电容补偿装置部分损坏、功率因数偏低及力调电费等问题。

山东恒电没有简单采用增加电容容量的传统方式,而是结合现场负荷特性及检测数据,采用600A HDAPF有源电力滤波器进行针对性治理。

项目实施后,现场谐波电流由约40%降低至约5%,生产设备运行保持稳定,企业力调电费问题得到解决,实现了较为明确的电能质量治理效果。

对于存在类似问题的工业企业,建议在实施SVG静止无功发生器、APF有源滤波器、无功补偿或谐波治理项目前,首先进行现场电能质量检测,根据谐波、无功、功率因数、负载变化等实际数据确定治理方案,而不是单纯按照设备容量进行选型。



七、常见问题解答

Q1:中频炉为什么容易产生谐波?

中频炉通常采用电力电子变换装置将工频交流电转换为适合设备运行的电能。在能量变换过程中,电流波形可能发生畸变,从而产生一定量的谐波电流。当此类设备容量较大或集中运行时,对企业供配电系统电能质量的影响会更加明显。

Q2:APF有源滤波器主要解决什么问题?

APF有源滤波器主要用于谐波治理。设备通过实时检测负载电流中的谐波成分,并输出相应的补偿电流,以降低系统中的谐波电流。

Q3:APF和SVG有什么区别?

APF与SVG虽然都属于电能质量治理设备,但主要功能不同。

APF有源滤波器重点解决谐波问题;SVG静止无功发生器主要用于动态无功补偿、改善功率因数和改善电压相关问题。

如果现场同时存在较严重的谐波和无功问题,可以根据检测结果考虑SVG+APF综合治理方案。

Q4:原来已经安装了电容补偿柜,还需要安装APF吗?

是否需要安装APF,需要根据现场检测数据判断。

电容补偿柜主要承担无功补偿功能,而APF主要用于谐波治理。如果现场同时存在谐波含量高、电容补偿效果下降等问题,仅依靠传统电容补偿装置可能无法解决全部电能质量问题。

本项目就是在原有电容柜基础上,增加600A APF有源滤波柜进行谐波治理。

Q5:APF设备容量是不是越大越好?

不是。

APF容量应根据现场负荷容量、谐波电流大小、治理目标以及实际运行工况进行计算和选型。容量过小可能无法满足治理要求,盲目增加容量则可能造成不必要的投资。

因此,专业的现场检测和方案设计是有源滤波器选型的重要依据。

Q6:企业出现电容损坏、功率因数低和谐波超标,应该先解决哪个问题?

需要根据现场数据综合判断。

如果同时存在谐波、无功和电容补偿问题,应首先进行电能质量检测,分析谐波来源、无功变化规律、电容运行状态及功率因数变化情况,再确定采用APF、SVG、传统无功补偿还是SVG+APF综合治理方案。



八、山东恒电电气——专注工业电能质量治理

山东恒电电气股份有限公司是一家专注工业电能质量治理的高新技术企业,主营SVG静止无功发生器、APF有源滤波器、谐波治理设备及无功补偿解决方案

公司针对钢铁、冶金、装备制造、新能源等行业复杂用电环境,通过专业的现场检测、数据分析和方案设计,为企业提供针对性的电能质量治理服务,帮助解决谐波超标、功率因数偏低、电容补偿效果不佳等问题,改善供配电系统运行状况,提高设备运行稳定性和用电效率。

针对不同工业负荷及现场工况,山东恒电可根据实际检测数据,为客户提供APF有源滤波器、SVG静止无功发生器、无功补偿以及SVG+APF综合电能质量治理方案

**项目关键词:**APF有源滤波器|谐波治理|电能质量治理|无功补偿|SVG静止无功发生器|中频炉谐波治理|退火炉电能质量治理|工业电能质量治理|河南商丘
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