充電樁箱變必須上有源濾波（APF）嗎？

文章來源：http:// 發(fā)布時(shí)間：2025-06-26 瀏覽次數(shù)：29

在有源濾波（APF）是否為充電樁箱變“必配設(shè)備”的問題上，許多運(yùn)營(yíng)商和建設(shè)方常陷入困惑：一方面擔(dān)心諧波污染影響電網(wǎng)或設(shè)備；另一方面又顧慮APF的成本與必要性。本文將從技術(shù)原理、標(biāo)準(zhǔn)要求和實(shí)際場(chǎng)景出發(fā)，為您拆解這一問題。

 

一、先明確：充電樁為何會(huì)產(chǎn)生諧波？

充電樁（尤其是直流快充樁）的核心部件是“整流模塊”——將電網(wǎng)的交流電（AC）轉(zhuǎn)換為直流電（DC）供電動(dòng)汽車充電。這一過程中，整流電路（如6脈沖、12脈沖整流）會(huì)產(chǎn)生大量諧波電流（主要是5次、7次、11次等奇次諧波）。

 

諧波的危害：

加劇電網(wǎng)電壓畸變，影響同一母線上的其他設(shè)備（如照明、電機(jī)）運(yùn)行；

增加變壓器損耗，降低箱變效率；

可能觸發(fā)電網(wǎng)的“諧波超限報(bào)警”，甚至被要求整改或罰款；

長(zhǎng)期諧波干擾會(huì)縮短充電樁內(nèi)電子元件（如電容、IGBT）的壽命。

二、是否必須配APF？關(guān)鍵看這3個(gè)核心條件

條件1：是否符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（GB/T 14549-1993）？

該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了公用電網(wǎng)各電壓等級(jí)的諧波限值（以380V低壓電網(wǎng)為例）：

 

5次諧波電壓畸變率（THDu）≤4%；

7次諧波電壓畸變率≤2.8%；

總諧波畸變率（THD）≤5%。

判斷方法：

在充電樁箱變接入電網(wǎng)的低壓側(cè)（380V母線），通過電能質(zhì)量分析儀實(shí)測(cè)諧波含量。若實(shí)測(cè)值超過國(guó)標(biāo)限值，則必須配置APF或其他諧波治理裝置；若未超標(biāo)，可不強(qiáng)制安裝。

 

條件2：充電樁的功率與數(shù)量是否導(dǎo)致諧波疊加超標(biāo)？

單臺(tái)充電樁的諧波含量有限，但多臺(tái)快充樁集中運(yùn)行時(shí)，諧波會(huì)疊加放大。例如：

 

單臺(tái)120kW直流快充樁（6脈沖整流）的5次諧波電流約為基波的20%-30%；

若同一箱變下接入10臺(tái)120kW快充樁，總5次諧波電流可能達(dá)到基波的150%-200%，遠(yuǎn)超單臺(tái)限值。

典型場(chǎng)景：

 

商業(yè)綜合體快充站（30臺(tái)以上120kW快充樁）；

高速服務(wù)區(qū)超充站（40臺(tái)以上240kW超充樁）；

物流園區(qū)重卡充電集群（單樁300kW+，總功率超2000kW）。

結(jié)論：此類高功率、多樁集中的場(chǎng)景，諧波極易超標(biāo)，建議配置APF。

 

條件3：電網(wǎng)條件是否敏感或嚴(yán)苛？

部分地區(qū)電網(wǎng)本身諧波含量較高（如附近有大量工業(yè)非線性負(fù)載、光伏逆變器等），或電網(wǎng)公司對(duì)諧波管理嚴(yán)格（如要求“零超限”），此時(shí)即使充電樁諧波未單獨(dú)超標(biāo)，也可能需要APF進(jìn)一步抑制，避免與電網(wǎng)原有諧波疊加后超標(biāo)。

 

三、哪些場(chǎng)景可以“不配APF”？

若滿足以下條件，可暫不配置APF（但仍需定期監(jiān)測(cè)諧波）：

 

低功率、分散充電場(chǎng)景：?jiǎn)螛丁?span style="font-size: 16px; font-family: Calibri;">30kW（如交流慢充樁），且總功率≤200kW，諧波疊加后未超標(biāo)；

電網(wǎng)諧波環(huán)境優(yōu)良：接入點(diǎn)的電網(wǎng)背景諧波電壓畸變率（THDu）≤2%，且充電樁數(shù)量少（≤5臺(tái)快充樁）；

充電樁自身諧波抑制能力強(qiáng)：部分高端快充樁采用“多脈沖整流（如12脈沖、24脈沖）”或有源前端（AFE）技術(shù)，諧波含量已低于國(guó)標(biāo)限值（無需額外APF）。

四、替代方案：無源濾波 vs 有源濾波

若諧波接近限值但不嚴(yán)重，或預(yù)算有限，可考慮無源濾波器（PPF）：通過電容、電感組成的濾波支路，針對(duì)性濾除特定次數(shù)的諧波（如5次、7次）。

 

無源濾波的優(yōu)勢(shì)：成本低（約為APF的1/3-1/2）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

劣勢(shì)：僅對(duì)設(shè)計(jì)頻率的諧波有效，對(duì)其他頻率諧波可能放大；體積大，占用箱變空間；無法動(dòng)態(tài)調(diào)整。

 

總結(jié)：是否必須配APF？“3步判斷法”

測(cè)諧波：實(shí)測(cè)箱變低壓側(cè)諧波含量，對(duì)比國(guó)標(biāo)限值；

看場(chǎng)景：高功率（＞200kW）、多樁（＞5臺(tái)快充樁）、電網(wǎng)敏感區(qū)域，建議配APF；

算成本：若諧波輕微且電網(wǎng)允許，可暫不配；若超標(biāo)或需長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，APF是更可靠的治理方案。

一句話建議：

商業(yè)快充站、高速超充站、物流重卡充電集群等高功率場(chǎng)景，建議配置APF以規(guī)避諧波風(fēng)險(xiǎn)；

社區(qū)慢充站、小功率分散充電點(diǎn)，若諧波未超標(biāo)，可暫不配（但需定期監(jiān)測(cè)）。