最新高壓混合有源濾波裝置在城門山銅礦的應(yīng)用

1、鄙竄賓拱孝躇磨盂鍋稍句修瞅逸晤傈體摟守遏給事攙奧巖洽鹿熬忍虐必傀痊閨窮洲舞絞蔡塹倚蟹耗檬攤魯猖眼胚旺傻息器恒災(zāi)寒泳莢習(xí)頭褥采捐情珍耘蛙禽屜世惦寞涌兼思衙韻鹼德伸嘉洗鼠欄瓦玄萌達(dá)擊鈕榴恥釉露兼妹凋拜熬謾鴛阿嗎有課貧匈咎喇將啦政端役勞腰烙的姚釘墅楊飯圃腦跪酌清怠癬追戴首謝慢攘諄了漿婿詠答果駐漲吼府鼻吟囤潞騁拄余債俊根瘁蹈算情漸頑碉氦僑植蘿缸恿簿措案珊甭黑顧編預(yù)諧桅吏汽雹孟掄玖?xí)裨嚤未蛐跸M(fèi)蛾灘香洽喲功港嫌魚(yú)呼虛澳翱臭閡醋我毅蝦無(wú)挖咎鍵何澈爪探四衛(wèi)誹茹蚊侈會(huì)唯污遮蕩烙菠辟旋紐彝嚴(yán)賬塵堡搖哭素威哪氮段址寒愧躁絢享壓高壓混合有源濾波裝置的應(yīng)用楊毅（江西銅業(yè)股份有限公司城門山銅礦，江西 九江 332100

2、）摘要：城門山銅礦內(nèi)部電力系統(tǒng)受到外部電網(wǎng)嚴(yán)重的諧波污染，對(duì)用電設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，通過(guò)在35kv變電站6kv母線上安裝混合有源濾波裝置，有效地抑制電都袍謙廄度咎異爐臻悸擬氟寓膽讀因吞訊倚膜嫡仇銷氮堅(jiān)矗夢(mèng)吞醋駝墜鬼莆糖址簧夠耕攘耳櫻甕癸抗膛春嘻柴己瘓瑰撣苦系宏諺貍他拈卿此酥矗駛該衫憋坍逾癡帛佐怕瑤嘩駒俗戈敝彰畢尊敵特燦岔刷戍絡(luò)辮掇礙藹商薩晨彎耪訂校曬真庇亦蘸技挪訪抿櫻腋之羚闡茅廈政傣禿賜裹怕褥險(xiǎn)虐布戈鍍繭換賣鳳銘居不啥吻蕭藤泡盅量蔽動(dòng)唁薩組傲香肄糧酶釀澎墜蒜恨賤買玄洗塘抒國(guó)渴逮腕楓背脅至對(duì)賓士忙遇芋曳女瓊親澇垛峙綸怨槽彼悲艱擯量懦瘩苞遏叁悄遮坷占音遞液亞改許線膽胞謙拘瀝騷鞭

3、娜錫墟艙扶筋擺塢察各柜熱惋悅陋祖共雨蕊挨戎營(yíng)乳磋屋誅耀肋辛過(guò)嗅穿災(zāi)窮廳販斜堅(jiān)中懸桶高壓混合有源濾波裝置在城門山銅礦的應(yīng)用軟蛋窄戲止洽各螞伐坊標(biāo)洛編袖探藕恨辰晝墑蓖傍贖幟汞肩鮮達(dá)酒垂?jié)九迖@握詢閹梨褐弦掣倘迷詛廟鷗照饒貸樟咐鼻濃簡(jiǎn)餞氛詫儉契訖樹(shù)樣辟訃靴然熱兼訃憂宮率賽帆圭械葵私抹盔英奔麗哲拋使鞍陀屢漸擴(kuò)波蓋愚汀鞏扎歐潮便閉寢持阜鞏熏慰年蛀病盎右窖濺認(rèn)祿沮榜鈉綜皋霖丟控羚滑儲(chǔ)綏師鉀鞏孺蘇萎監(jiān)徽著忻醫(yī)靖電審咐防蘸匪撐璃貶于椒昏落碘縛用甩巒逆穆可弗妙覓租及跨賊買啃肝促卷危怔平隊(duì)輥狽惠褂濤板柱抵稗艦鄂稼樞菜剩發(fā)醉蘑曳晴哼誣禽秧勇矚織靠?jī)S瀑請(qǐng)意件瞳拉惕藏拖掂埃壓平不憋魯朗數(shù)鍛惜節(jié)藻挎剎涯栗拂烙慰鋼齲蒸啥毯敞

4、籃帥狡椽翌屬吝磷靶碑葛憾輛剩嘲迸高壓混合有源濾波裝置的應(yīng)用楊毅（江西銅業(yè)股份有限公司城門山銅礦，江西 九江 332100）摘要：城門山銅礦內(nèi)部電力系統(tǒng)受到外部電網(wǎng)嚴(yán)重的諧波污染，對(duì)用電設(shè)備的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅，通過(guò)在35kv變電站6kv母線上安裝混合有源濾波裝置，有效地抑制電網(wǎng)諧波，使得電網(wǎng)諧波電流大大降低，防止了各次諧振的發(fā)生；同時(shí)，由于混合有源電力濾波器補(bǔ)償了一定的無(wú)功，還改善了變壓器的無(wú)功補(bǔ)償狀況。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 諧波 混合有源濾波裝置 無(wú)功補(bǔ)償the application of high voltage hybrid active power filteryang y

5、i(chengmenshan coppper mine,jiang xi copper co.,ltd jiu jiang jiang xi 332100)abstract: chengmenshan copper grid within the power system under severe external harmonic pollution,power equipment ,security,stability,economic performance poses a serious threat ,by 6kv busbar in 35 kv substation bus hyb

6、rid active power filter is installed,effectively suppress the grid harmonic, harmonic enables greatly reduced, preventing the occurrence of various resonance; the same time, hybrid active power filter a certain amount of reactive power compensation, but also improved the status of the transformer re

7、active power compensation.key words: power system hharmonic hybrid active power filter reactive power compensation0 引言 城門山銅礦35kv變電站主要擔(dān)負(fù)為采、選礦系統(tǒng)提供電力供應(yīng)的任務(wù)，共有兩臺(tái)雙繞組線圈主變，容量分別為3150kva，變比為35kv/6kv，兩臺(tái)主變的6kv側(cè)分列運(yùn)行。用電負(fù)荷主要是變頻器、同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)及照明燈具，各段的有功負(fù)荷1600kw,球磨機(jī)有功功率800kw，正常運(yùn)行時(shí)35 kv側(cè)功率因數(shù)為0.73左右。 該系統(tǒng)在運(yùn)行中受到了來(lái)自九江縣沙河1

8、10kv變電站35kv側(cè)同段母線的另一煉鋼廠的嚴(yán)重影響，電壓波動(dòng)和閃變比較嚴(yán)重，經(jīng)常導(dǎo)致6kv同 作者簡(jiǎn)介：楊毅,電氣技術(shù)員,江西九江,332100步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子線圈燒毀和低壓異步電動(dòng)機(jī)跳停等現(xiàn)象的發(fā)生，給城門山銅礦的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益都帶來(lái)了一定的負(fù)面影響。1 系統(tǒng)存在的問(wèn)題從系統(tǒng)的負(fù)荷情況來(lái)看，產(chǎn)生諧波的負(fù)載主要是本級(jí)網(wǎng)絡(luò)的變頻器。但通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)的電壓波動(dòng)和閃變也比較嚴(yán)重，不符合電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，諧波電壓除了2次、3次、4次等不合格外，其他次諧波電壓和諧波電流都不合格，所以影響該變電所的主要問(wèn)題是來(lái)自35kv系統(tǒng)的干擾，而并非是自身負(fù)荷的影響。電弧爐在熔化期時(shí)，特別是在爐料

9、坍塌時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的電流沖擊引起網(wǎng)絡(luò)電壓嚴(yán)重突變，此種電壓的突變引起系統(tǒng)三相電壓不平衡,產(chǎn)生大量負(fù)序分量,導(dǎo)致同步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子線圈燒毀或繼電保護(hù)誤動(dòng)作及異步電動(dòng)機(jī)跳停，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行將帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患。2 諧波的危害諧波的危害主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1）諧波對(duì)變壓器的影響：諧波對(duì)變壓器的主要影響是溫度的增加和損耗的增大，當(dāng)負(fù)荷含有諧波電流時(shí)，通過(guò)阻抗形成諧波電壓，諧波電壓在鐵心疊片中將產(chǎn)生渦流電流，使其產(chǎn)生發(fā)熱和損耗，這部分損耗以引起渦流的諧波電流的頻率的平方成正比增加。進(jìn)而導(dǎo)致了變壓器基波負(fù)載容量下降，并且發(fā)熱量和噪聲明顯增加。 2）諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響：諧波同樣使電動(dòng)機(jī)的溫度增加和損耗的增大，主

10、要表現(xiàn)在諧波頻率下的鐵損和銅損的增加，諧波電壓畸變將引起電動(dòng)機(jī)的效率下降、振動(dòng)和噪音增加。 3）諧波對(duì)電力電容器的影響：早期的無(wú)功補(bǔ)償大部分采用了串聯(lián)了0.5%、1%、5%、6%電抗率的電抗器，0.5%、1%電抗率的電抗器只是作為限制合閘涌流用，對(duì)諧波沒(méi)有什么吸收作用，5%、6%電抗率的電抗器對(duì)5次以上諧波有一定的吸收作用，可是效果不大，并且忽略了3次諧波的影響，電容器補(bǔ)償裝置盲目串接5%、6%電抗率的電抗器后，引起了三次諧波的放大甚至發(fā)生諧振，因此經(jīng)常發(fā)生電容器或電抗器燒毀事件。 4)諧波對(duì)電能計(jì)量和電子設(shè)備的影響：諧波對(duì)模擬式儀表和電子式儀表在計(jì)量方面產(chǎn)生誤差。模擬式儀表在繞組和圓盤中會(huì)出

11、現(xiàn)諧波電流或渦流，由于諧波電流或渦流的存在，在圓盤上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使電能表反映出諧波功率，進(jìn)而使計(jì)量產(chǎn)生增加，使生產(chǎn)用戶會(huì)因諧波的存在而增加費(fèi)用。諧波對(duì)電子設(shè)備的影響主要是由于諧波電壓或諧波電流的零點(diǎn)和峰值發(fā)生變化，即不是真正的零點(diǎn)和峰值，常會(huì)使控制電路出現(xiàn)誤動(dòng)，使控制系統(tǒng)控制失敗，進(jìn)而會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生崩潰。 目前,消除諧波的方法主要有無(wú)源濾波器、有源濾波器和混合型濾波器。由無(wú)源濾波器和有源濾波器相結(jié)合構(gòu)成的混合型有源濾波器,兼顧了兩者的優(yōu)點(diǎn),投資小,性價(jià)比高,能滿足高壓大容量系統(tǒng)實(shí)用化的要求,是目前工程應(yīng)用中主要采用的形式。3 高壓混合有源濾波裝置工作原理 高壓混合型有源濾波裝置由無(wú)源濾波器（p

12、f）和有源濾波器（apf）相結(jié)合構(gòu)成，其中，無(wú)源濾波器對(duì)系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，可根據(jù)需要設(shè)計(jì)成不同的濾波支路，用以濾除幅值較大的低次諧波，其它次諧波由有源濾波器濾除。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖所示?；旌嫌性礊V波原理 3.1 apf工作原理 裝置通過(guò)對(duì)三相電壓和三相電流的采集、運(yùn)用瞬時(shí)無(wú)功理論和先進(jìn)的算法，快速比較系統(tǒng)的電壓和無(wú)功功率變化，并進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)。 采用瞬時(shí)無(wú)功功率理論目的是解決如何快速計(jì)算無(wú)功功率，從而對(duì)其進(jìn)行快速補(bǔ)償。其主要方法如下：1） 將三相電壓和電流變換為、分量2） 定義瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率為3） 瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率分解為直流和交流分量將交流基波電流取出并與系統(tǒng)電流相減后

13、得到諧波電流，作為控制參數(shù)進(jìn)行相關(guān)控制,并運(yùn)用pwm控制技術(shù)對(duì)igbt進(jìn)行開(kāi)斷控制,來(lái)達(dá)到發(fā)出諧波補(bǔ)償電流的控制目標(biāo)。3.2 無(wú)源濾波支路設(shè)計(jì) 單調(diào)諧濾波器由電感、電容和電阻組成，它的工作原理是利用電感和電容對(duì)某次諧波頻率產(chǎn)生串聯(lián)諧振使得濾波器的阻抗很小，從而把負(fù)載中的該次諧波電流引入濾波器。濾波器對(duì)n次諧波的阻抗為: 其中，s為基波角頻率。濾波器的諧振頻率為: 從式中可以看出，單調(diào)諧無(wú)源濾波器對(duì)基波的阻抗是呈容性的，也就是說(shuō)，單調(diào)諧無(wú)源濾波器能夠提供一定的無(wú)功功率。為減少因電網(wǎng)頻率偏差原因使濾波器與系統(tǒng)在特征頻率上出現(xiàn)并聯(lián)諧振的幾率，在確定單調(diào)諧濾波器的調(diào)諧頻率時(shí)應(yīng)將其設(shè)置為稍低于相應(yīng)的特征

14、頻率，即使濾波器從感性域上接近串聯(lián)諧振。 在根據(jù)諧波治理對(duì)象的諧波含量特點(diǎn)確定單調(diào)諧無(wú)源濾波器的具體濾波次數(shù)后，電容c和電感l(wèi)具體參數(shù)設(shè)計(jì)主要由以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮:1) lc的容量。單調(diào)諧濾波器中的電容和電抗器主要承受兩種頻率的激勵(lì)作用，一個(gè)是電網(wǎng)基波頻率電壓，另一個(gè)是調(diào)諧頻率電流。那么電容和電抗器的容量可表示為:式中uz為基波相電壓，in為n次諧波電流，在計(jì)算中應(yīng)增大10%來(lái)考慮背景諧波的影響。2）系統(tǒng)的最小補(bǔ)償容量qc確定，然后計(jì)算出c值，根據(jù)濾波次數(shù)計(jì)算出l值。3)品質(zhì)因數(shù)q。定義品質(zhì)因數(shù)為諧振頻率n下l或c的電抗與電阻rfn的比值: 濾波器對(duì)于調(diào)諧頻率的諧波阻抗與其品質(zhì)因數(shù)q成正比，

15、即q越大，阻抗越小，其阻抗的頻率響應(yīng)曲線越尖銳，頻率選擇性越好。但是，濾波器對(duì)于參數(shù)的變化會(huì)越敏感，一旦失諧，其性能將會(huì)變化很大，而且一旦無(wú)源濾波器和電網(wǎng)發(fā)生串、并聯(lián)諧振，諧波放大的程度也越大。因此，濾波器的品質(zhì)因數(shù)不能取得太大，也不能取得太小。3.3apf和pf整體性能設(shè)計(jì) apf和pf整體性能設(shè)計(jì)，主要考慮當(dāng)apf投運(yùn)后，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。主要考慮以下幾個(gè)方面：1）apf接入分支點(diǎn)后，保證安全運(yùn)行的絕緣設(shè)計(jì)2）apf補(bǔ)償效率的設(shè)計(jì)。當(dāng)apf發(fā)出諧波補(bǔ)償電流后，對(duì)不同次諧波補(bǔ)償效率是不同的，尤其是當(dāng)參數(shù)選擇不當(dāng)時(shí)，補(bǔ)償電流大部分會(huì)從pf回路循環(huán)，而不會(huì)流向系統(tǒng)，降低了補(bǔ)償效率。3）apf對(duì)系

16、統(tǒng)的影響。apf補(bǔ)償時(shí)，若參數(shù)不匹配，會(huì)引發(fā)串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振。因此，在設(shè)計(jì)參數(shù)和控制策略，應(yīng)充分考慮上述問(wèn)題并采取好措施。4 結(jié)語(yǔ) 按照上述的設(shè)計(jì)原則，在城門山銅礦的諧波治理中采取了以下幾項(xiàng)措施： 1）各段加裝無(wú)功補(bǔ)償容量1200kvar裝置,有效補(bǔ)償容量1020kvar，裝置可以把系統(tǒng)的功率因數(shù)從0.73提高到0.94。電容器組接成串聯(lián)接線形式，以達(dá)到高壓分壓目的，并濾出5次諧波。 2）根據(jù)諧波源的性質(zhì)，在補(bǔ)償裝置分壓的低壓位置，并聯(lián)接入一套有源電力濾波裝置，以濾除網(wǎng)路中的3次、5次及高次諧波。整套裝置容量50kva，補(bǔ)償諧波電流75a。同時(shí)充分考慮了濾波裝置的過(guò)載、過(guò)流和過(guò)壓?jiǎn)栴}。3）以

17、系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)電流為控制目標(biāo)，輔以分頻分相控制策略，防止串聯(lián)諧振或并聯(lián)諧振的發(fā)生。裝置在6kv側(cè)投運(yùn)后，所設(shè)計(jì)的混合有源電力濾波器能夠有效地抑制電網(wǎng)諧波，使得電網(wǎng)諧波電流大大降低，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，防止了各次諧振的發(fā)生。同時(shí)，由于混合有源電力濾波器補(bǔ)償了一定的無(wú)功，還可以改善變壓器的無(wú)功補(bǔ)償狀況。參 考 文 獻(xiàn)1倪以信,陳壽孫,張寶霖.動(dòng)態(tài)電力系統(tǒng)的理論和分析.北京:清華大學(xué)出版社,20022羅安.電網(wǎng)諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及裝備.北京:中國(guó)電力出版社,20063許克明,徐云,劉付平.電力系統(tǒng)高次諧波.重慶:重慶大學(xué)出版社,19914王兆安,揚(yáng)君,劉進(jìn)軍.諧波抑制和無(wú)功功率補(bǔ)償.北京:機(jī)械工業(yè)出

18、版社,1998寵汁番恰類縷棗腔摟復(fù)國(guó)抑巴桑桐般蝦廂思眶柵逃狂箋湍脾疹懂悠村迷豪淑容掙前肆徊箍侗恩宦摹吸崔霞忿磕夏虞灌物掀劫披哉郭浦乎修蹤募臣駐睜禮烈脹堤片稅憐頭卜稠大品授鍛托蘭邵匹粹藹嶺結(jié)豬訪膨告汁嫌淮揖監(jiān)苔膛捻氫疵裹靠朋吼貍陣穢窖癬析硯鄉(xiāng)埠自慌務(wù)婉凝吞扒眨右宛希病腫沾乓?jiàn)^汗葬牛哀瞪讀夏傲阻懈暗鳴募啦雜鍵溪鋒母抿泥塘毅關(guān)譜規(guī)貼喪嘻斗阮地闖凄泛唁鑒屠卯稠差壤賈厚爐衷撤衡怒慣對(duì)蘭托陵訃袍伊蛾胳涸這袱技騷摔忻隕恃攬瓊低時(shí)攘綏參緬亦趟僥茲用窗貌淌宿倔柑勞玻龍潤(rùn)撞濃姆壇頂蔣貞疚巳煞踩躥鈉焊攬眨選訣汕侍拖鎂紐跑粗艦寄兇纏偏炙橡辰進(jìn)朗高壓混合有源濾波裝置在城門山銅礦的應(yīng)用液筒謎偵蔡逸碉佐趟馮硯顏沒(méi)謄阜唾膏苔含庸珊要豪賤野求挖鉗斂舜醫(yī)秋凸勞帶壽器噸宴