廣東光達(dá)電氣有限公司

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中頻爐諧波治理和無功補(bǔ)償方案

廣東光達(dá)電氣有限公司專業(yè)為企業(yè)量身定制諧波治理方案，具有多年行業(yè)無功補(bǔ)償兼諧波治理經(jīng)驗(yàn)，多項(xiàng)產(chǎn)品獲得國家專利。尤其在中頻爐諧波治理方面有獨(dú)到的見解?！　　?/p>

諧波分為三類，即零序、負(fù)序、和正序。零序的諧波如3次，6次，9次，12次，……，產(chǎn)生不變的磁場，使變壓器、用電負(fù)載、線纜等的磁性損耗大大的增高，特別是造成中性線（零線）過流（是正常電流的3～20倍），并轉(zhuǎn)化為高熱而損失電能或產(chǎn)生事故。負(fù)序的諧波如2次，5次，8次，11次，……，產(chǎn)生反方向的旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備力矩下降，浪費(fèi)動(dòng)力而損失電能；正序的諧波如4次，7次，10次，13次，……，則產(chǎn)生間歇正向磁場，使轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備轉(zhuǎn)速不穩(wěn)并與負(fù)序分量一起，造成設(shè)備的振動(dòng)和抖動(dòng)。 諧波的存在使電力設(shè)備損耗增加、壽命縮短、絕緣老化、溫度升高。高次諧波的存在對(duì)通訊系統(tǒng)工程產(chǎn)生干擾。對(duì)自動(dòng)化產(chǎn)生誤動(dòng)作。加大計(jì)量誤差。影響設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)安裝有補(bǔ)償電容時(shí)，問題尤其嚴(yán)重。高次諧波可能因電容器組的配置而造成系統(tǒng)諧波放大，產(chǎn)生并聯(lián)或串聯(lián)諧振。損壞供、用電設(shè)備，或者進(jìn)入電容器組,造成電容器組過載而發(fā)生擊穿報(bào)廢。　　　

中頻電爐屬于典型諧波源，產(chǎn)生大量諧波，造成補(bǔ)償電容器無法正常投入運(yùn)行，功率因數(shù)達(dá)不到供電要求的0.9以上。

一、中頻電爐概述

某鑄造公司主要設(shè)備為中頻電爐，中頻電爐屬于典型諧波源，產(chǎn)生大量諧波，造成補(bǔ)償電容器無法正常投入運(yùn)行，功率因數(shù)達(dá)不到供電要求的0.9以上，每月產(chǎn)生無功罰款1.2萬元左右，變壓器溫度在夏季達(dá)75度，造成電能浪費(fèi)，壽命縮短。

中頻電爐鑄造車間以0.66KV電壓供電，其主要負(fù)荷為6脈動(dòng)整流中頻爐，整流設(shè)備在工作中在把交流變?yōu)橹绷鞯耐瑫r(shí)產(chǎn)生大量的諧波，屬典型諧波源；諧波電流注入電網(wǎng)，在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓，引起電網(wǎng)電壓電流畸變，影響供電質(zhì)量及運(yùn)行安全，使線路損耗及電壓偏移增加，對(duì)電網(wǎng)和工廠本身電氣設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生不良的影響。 三相橋式全波整流電路將工頻50HZ整流成脈動(dòng)的直流電，可以調(diào)節(jié)的直流電壓UD，來調(diào)節(jié)負(fù)載電流。LD為濾波電抗，是把工頻和中頻網(wǎng)絡(luò)隔開，并把直流電流濾成平化的波形。逆變電路是8只晶閘管組成單相橋式逆變電路，它將直流電流逆變?yōu)榻涣髦蓄l電流，并將它送入負(fù)載。負(fù)載電路是爐圈與電熱電容組成并聯(lián)諧振。逆變電路的輸出頻率受負(fù)載電路振蕩頻率控制，工作在略高于負(fù)載振蕩頻率。 并聯(lián)變頻電路對(duì)負(fù)載的適應(yīng)能力特別強(qiáng)，是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種電路，主要是用作中頻熔煉和透熱的電源。

特征諧波分析

1）中頻爐的整流裝置為6脈動(dòng)可控整流；

2）整流裝置所產(chǎn)生的諧波為6K＋1次奇次諧波，采用傅立葉級(jí)數(shù)對(duì)電流進(jìn)行分解變換，可知電流波形含有6K±1次高次諧波，根據(jù)對(duì)中頻爐的測試數(shù)據(jù)，其諧波電流含有量見下表： 6脈動(dòng)橋式換流器諧波電流含有量：（IN／I1） 諧波次數(shù)5，7，11，13，17，19，23，25 諧波含量0.23，0.11，0.08，0.07，0.02，0.01，0.007，0.006 中頻爐在工作過程中，產(chǎn)生大量的諧波，針對(duì)中頻爐的測試及計(jì)算結(jié)果，特征諧波主要以5次為最大，7次，11次，13次諧波電流比較大，電壓電流畸變嚴(yán)重。

二、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

1、中頻爐參數(shù)：中頻爐由一臺(tái)變壓器獨(dú)立供電，容量為2噸，視在功率S＝2000KVA，有功功率為P＝1800KW，無功功率為Q＝1020KAR，功率因數(shù)為PF＝0.87，供電電壓U＝660V，工作電流I＝1750A。

2、變壓器參數(shù)：變壓器型號(hào)為S11－2500KVA，電壓為10000V／660V，額定電流為I＝2186A。

3、實(shí)際運(yùn)行參數(shù)：視在功率S＝700KVA－2200KVA，有功功率為P＝600KW－2000KW，無功功率為Q＝550KAR－1150KAR，功率因數(shù)為PF＝0.6－0.93，工作電流I＝430A－1924A

三、濾波補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)依據(jù)

1、根據(jù)電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波GB／T14519－1993

2、根據(jù)電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變GB12326－2000

3、根據(jù)供電系統(tǒng)阻抗和相關(guān)參數(shù)

4、根據(jù)現(xiàn)場測量結(jié)果及仿真計(jì)算

四、諧波治理方案

1、諧波治理目標(biāo) 根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，廣東光達(dá)電氣有限公司針對(duì)中頻爐諧波治理設(shè)計(jì)了整套濾波方案，綜合考慮負(fù)荷功率因數(shù)、諧波吸收需要和背景諧波，在企業(yè)變壓器2500KVA0.66KV低壓側(cè)安裝一套諧波濾波補(bǔ)償裝置ZMSFGD對(duì)諧波進(jìn)行治理。 濾波裝置諧波電流的設(shè)計(jì)滿足國標(biāo)GB／T14549－93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的管理規(guī)定。

2、諧波治理方案確定 由于中頻爐在工作過程中諧波較大，如5次諧波達(dá)到了基波電流的21.5％，對(duì)電網(wǎng)、設(shè)備本身和其它用戶都造成了不同程度的影響。另外，考慮設(shè)備的功率因數(shù)特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)要做到諧波消除補(bǔ)償無功提高功率因數(shù)等。 針對(duì)設(shè)備的特性本方案采用濾波兼無功補(bǔ)償?shù)姆绞剑闹饕饔茫焊纳乒╇娤到y(tǒng)的穩(wěn)定性；抑制諧波電流以減少諧波造成的危害。 中頻爐工作過程可分為初加熱過程和正常工作過程，初加熱過程持續(xù)時(shí)間短，但高次諧波比較豐富，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮各濾波支路不會(huì)對(duì)高次諧波放大，而在整個(gè)過程中正常工作占大部分時(shí)間，其中正常工作過程時(shí)電流大，諧波含量大。從測試數(shù)據(jù)看主要諧波成分是5次、7次、11次、13次其中以5次諧波為最大，電壓畸變嚴(yán)重。綜上因素考慮濾波裝置設(shè)計(jì)5次、7次、11次三條LC濾波支路，吸收5、7、11次及以上次數(shù)的諧波。方案采用仿真法對(duì)各回路投入時(shí)是否產(chǎn)生非特征頻率的諧振進(jìn)行分析，并最終確定回路的參數(shù)。

3、技術(shù)特點(diǎn)

◆在0.66KV系統(tǒng)運(yùn)行方式下，濾波設(shè)備投運(yùn)后，濾波器吸收點(diǎn)處某次諧波的幅值及含有量都有大幅度下降，功率因數(shù)0.95以上。

◆不因?yàn)橥度霝V波裝置而引起某次諧波的諧