在有源濾波(APF)是否為充電樁箱變“必配設(shè)備”的問(wèn)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(wèn)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(chē)充電。這一過(guò)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(xiàn)上的其他設(shè)備(如照明、電機(jī))運(yùn)行;
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(xiàn)),通過(guò)電能質(zhì)量分析儀實(shí)測(cè)諧波含量。若實(shí)測(cè)值超過(guò)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(lèi)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(xiàn)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(mǎn)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(wú)需額外APF)。
四、替代方案:無(wú)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(wú)源濾波器(PPF):通過(guò)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(wú)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(wú)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(huà)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))。
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