某公司諧波治理與無功補償方案

1、 一、概述：1、無功補償?shù)囊饬x 1、補償無功功率可以增加電網中有功功率的比例常數(shù) 2、減少發(fā)供、電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因增加到時，裝1Kvar電容器可節(jié)省設備容量；反之，增加；對原有設備而言，相當于增大了發(fā)、供電設備容量。因此對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。  3、降低線損，由公式P%=(1-cos/cos)X100%得出其中cos為補償后的功率因數(shù),cos為補償前的功率因數(shù)則  cos>cos，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了.減少設計容量，減少投資，增加電網中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響

2、著供電企業(yè)的經濟效益，所以功率因數(shù)是考核經濟效益的重要指標規(guī)劃、實施無功補償勢在必行。2、諧波治理的意義1、諧波的產生近年來，電力電子裝置應用日益廣泛，但它們也是最嚴重、最突出的諧波源，在各種電力電子裝置中，整流裝置所占的比例最大。整流電路是一種將交流電能轉換為直流電能的變換器。變頻裝置是一種前段將交流電能變換為直流能的變換器，它在生產過程中必然會產生較大的諧波，且功率因數(shù)達不到的要求。變頻裝置是三相橋式，整流后是6脈動的，根據(jù)諧波理論分析，它產生的特征諧波為5、7、11、13、17、19次，表達方式為h=6N±1（N=1，2，3，4，正整數(shù)），特征諧波的電流與基波電流關系為：Ih=

3、I1/h。變頻裝置在額定運行時，產生的5次諧波對基波含有率通常低于15%，7次低于8%，11次低于5%，13次低于2%。在負荷較小時，雖然諧波含有率較高，但實際向電網注入的諧波電流并不大，同時11次及以上高次諧波雖然與低于7次的諧波電流相比數(shù)值較小，但由于低壓側短路容量較小，其阻抗相對較大，故對諧波電壓含有率及低壓側波形畸變率影響較大。所以11次以上諧波對電網影響不容忽視。2、諧波的危害變頻裝置產生的諧波電流，對系統(tǒng)可產生較大的影響，它不僅會產生較大的發(fā)熱損耗，而且會加速電氣設備的絕緣老化，特別是對電纜、變壓器運行、電機運行非常不利。此外，產生諧波嚴重時，也會對自動控制系統(tǒng)和保護裝置產生干擾，

4、使其誤動作，影響電網的正常安全運行。此外，諧波也會對變電站和其它用戶的無功補償電容器產生嚴重的影響，使其不能投運，若投運可產生諧波放大，嚴重時將燒壞設備，這在以后運行時特別注意，變電站和用戶不要投入無諧波抑制的電容器組。二、某公司諧波治理及無功補償方案1、某公司，使用變壓器1250KW三臺，負載是六脈中頻爐，產生大量諧波注入電網，其他設備使用3150KVA變壓器兩臺，主要是負載變頻器，大功率電動機，同樣產生諧波和需要無功功率補償。諧波治理及無功補償采取分散、集中治理諧波方法，即在諧波源總負荷前端安裝諧波治理設備，這樣就治理整個電網的諧波，諧波治理及無功補償效率高，投資少。2、某公司，1250K

5、VA變壓器負載中頻爐同時使用兩臺，諧波治理及無功補償設備也采用兩套?，F(xiàn)場每臺中頻爐運行參數(shù)如下（根據(jù)以往測試其他設備狀況）：輸入功率：1250KW輸入電壓：660V 功率因數(shù)： 電壓諧波畸變：15%左右 具體需要現(xiàn)場實測。以實際測量為主。3、兩臺3150KVA變壓器，負載形式較多，有變頻器，電動機；根據(jù)通用電網數(shù)據(jù)，功率因數(shù)大約在左右，由于變頻器使用較多，諧波畸變大約在10%左右。諧波治理及無功補償形式，每臺變壓器3150KVA配一套諧波治理及無功補償設備。實際情況測試后具體確定。三、諧波治理和無功補償遵循標準國內外經驗表明當電壓波形畸變率在大于8%時對電子設備和運行中電氣設備造成較大影響，大

6、于10%時對其它用戶電氣設備有嚴重影響。在這種工況下，純無功補償電容器根本不能投運，對電纜、變壓器等設備使用壽命有不良影響，產生大量的諧波電流會造成諧波發(fā)熱損耗。因此，有必要加以治理。在進行設計低壓濾波器時，通常應結合實際情況，給出具體的設計要求和諧波源及設備的運行資料。根據(jù)了解的負荷情況，我們擬采取在諧波治理的同時結合全廠的無功補償需求，使諧波指標滿足國標，同時實際功率因數(shù)達到左右。裝置設計遵守的標準為滿足國標規(guī)定的技術規(guī)范要求：1GB12326-2000 “電能質量 電壓波動和閃變”2GBH14549 “電能質量 公用電網諧波”3DLH599-1996 “城市低壓配電網改造技術導則”199

7、9 “標稱電壓10V及以下交流電力系統(tǒng)用非自愈式并聯(lián)電容器”綜合治理后達到的性能參數(shù)滿足國標規(guī)定要求1）使得諧波源向系統(tǒng)注入電網的各次諧波電流符合國標要求，在負荷達到額定運行時，總畸變含量：UN5%，In10%。2）無功補償及濾波裝置運行時不會對其它電氣設備產生不良影響和干擾，設備自身安全可靠運行。3）補償后力率在左右，本次方案無具體指標要求，且不向系統(tǒng)倒送無功。4）裝置采用自動投切，跟蹤負荷進行自動補償，當負荷全停時，裝置將自動全停。四、具體濾波和補償方案的確定1）濾波諧波和諧波電流的確定從一般交流供電的直流系統(tǒng)設計原理可知，它是通過三相橋式整流裝置進行整流來獲得直流電流的，三相橋式整流裝置

8、正常運行必然產生較大的諧波電流，且功率因數(shù)也達不到（經驗值在左右）的要求，一般三相橋式整流設備在正常運行工況下，產生的諧波電流主要是5、7、11、13、17、19次，它的主要特征諧波為h=6K±1,K正整數(shù)，產生的特征諧波電流與基波電流關系為：Ih=I1/h?？紤]到控制器運行燃弧角（或換向角）的影響，裝置負荷在額定負荷運行時，產生的5次諧波對基波含有率通常低于20，7次低于14，11次低于9，13次低于7。在負荷較小時，雖然諧波含有率較高，但實際向電網注入的諧波電流并不大，同時11次以上高次諧波雖然與低于7次以下的諧波電流相比數(shù)值較小，但由于低壓側短路容量較小，其阻抗相對較大，故對諧

9、波電壓含有率及低壓側波形畸變率影響較大，這是濾波器設計時的一個矛盾，直接影響到運行效果和設計成本。由此可知，其產生的諧波電流主要是5次諧波，7次相應次之，11、13次及以上相對較小，但考慮到11次以上高次諧波對電壓畸變率的貢獻影響，對11次也需加以限制，實際濾波支路將以5次為主，7次為輔，同時考慮11次以上的高通濾波。另外，還需防止對3次和其它諧波的放大影響，這在各支路設計通盤考慮?，F(xiàn)場諧波源由三臺400KW中頻電源及其他一些小負載產生，預計產生諧波源總負荷1500KW，根據(jù)現(xiàn)場情況，采用集中治理諧波方法，即在諧波源總負荷前端安裝諧波治理設備，這樣就治理整個電網的諧波。五、原先補償實例：（12

10、50KVA）補償裝置投切前后母排上的各次諧波電壓畸變率的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下表所示：表1 投切前后母線諧波電壓統(tǒng)計值統(tǒng)計時間：1h 統(tǒng)計次數(shù)：360 統(tǒng)計項目投前母線（）投后母線（）ABCABC諧波次數(shù)1（kV）最大值平均值217.2最小值3最大值0.99 1.73 1.10 1.30 1.76 1.28 95大值0.94 1.64 1.24 1.18 1.66 1.21 平均值0.81 1.46 1.37 0.96 1.49 1.11 5最大值3.34 3.62 3.41 1.28 1.16 1.66 95大值2.95 3.33 3.13 1.13 1.11 1.56 平均值2.47 2.92 2.

11、65 0.89 1.04 1.44 7最大值1.84 1.69 2.01 1.05 1.00 0.77 95大值1.62 1.45 1.65 0.95 0.82 0.69 平均值1.33 1.03 1.10 0.81 0.61 0.58 9最大值0.93 1.58 0.71 0.53 0.93 0.57 95大值0.81 1.49 0.64 0.48 0.84 0.47 平均值0.65 1.37 0.53 0.42 0.73 0.30 11最大值3.65 3.22 2.28 0.67 0.24 0.33 95大值2.75 2.36 1.69 0.59 0.18 0.27 平均值1.67 1.4

12、1 0.92 0.48 0.10 0.19 13最大值1.17 1.64 1.21 0.59 0.49 0.54 95大值1.17 1.45 1.02 0.44 0.40 0.43 平均值1.16 1.18 0.79 0.25 0.28 0.32 THDu(%)最大值95大值平均值1） 測試曲線圖2 電壓變化曲線圖3 電流變化曲線圖4 A相有功變化曲線圖5 A相無功變化曲線圖6 功率因數(shù)圖7 電壓總畸變率及主要諧波電壓變化曲線（）圖8 總畸變電流及主要諧波電流變化曲線（A）1) 濾波裝置投入前后電壓、電流波形圖9 濾波裝置投入前電壓、電流波形圖10 濾波裝置投入后電壓、電流波形4）測試結論4.1 濾波補償裝置投運，有效地濾除了大量的諧波電流，使主要的5、11次諧波電流由、降低為59.8 A、，注入系統(tǒng)的諧波電流已控制在國標允許范圍內。4.2 濾波補償裝置的投入，諧波電壓畸變得到了很大的改善，605煉膠變低壓側的電壓波形總畸變率由未投時的6.03%，降低到3.93%；606煉膠變低壓側的電壓波形總畸變率由未投時的10.31%，降低到3.97%。各次諧波電壓含有率也在標準規(guī)定范圍內?？梢?，濾波裝置的投運效果非常顯著。4.3 濾波補償裝置投入后，功率因數(shù)也得到了很好的補償，605煉膠變低壓側的功率因數(shù)從提高到左右，606煉膠變低壓側的功率因數(shù)從提高到左右，運行經濟效益十分可觀。