公司諧波治理與無功補償策劃方案

1、 一、概述：1、無功補償?shù)囊饬x 1、補償無功功率能夠增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù) 2、減少發(fā)供、電設(shè)備的設(shè)計容量，減少投資，例如當(dāng)功率因cos=0.8增加到cos4=0.95時，裝1Kvar電容器可節(jié)約設(shè)備容量0.52KVA；反之，增加0.52KVA；對原有設(shè)備而言，相當(dāng)于增大了發(fā)、供電設(shè)備容量。因此對新建、改建工程，應(yīng)充分考慮無功補償，便能夠減少設(shè)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 coscos，因此提高功率因數(shù)后，線損率也下降了.減少設(shè)計容量，減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，

2、以及降低線損都直接決定和阻礙著供電企業(yè)的經(jīng)濟效益，因此功率因數(shù)是考核經(jīng)濟效益的重要指標(biāo)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(chǎn)生近年來，電力電子裝置應(yīng)用日益廣泛，但它們也是最嚴(yán)峻、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(zhuǎn)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(chǎn)過程中必定會產(chǎn)生較大的諧波，且功率因數(shù)達不到0.9的要求。變頻裝置是三相橋式，整流后是6脈動的，依照諧波理論分析，它產(chǎn)生的特征諧波為5、7、11、13、17、19次，表達方式為h=6N1（N=1，2，3，4，正整數(shù)），特征諧波的電流與

3、基波電流關(guān)系為：Ih=I1/h。變頻裝置在額定運行時，產(chǎn)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(fù)荷較小時，盡管諧波含有率較高，但實際向電網(wǎng)注入的諧波電流并不大，同時11次及以上高次諧波盡管與低于7次的諧波電流相比數(shù)值較小，但由于低壓側(cè)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(cè)波形畸變率阻礙較大。因此11次以上諧波對電網(wǎng)阻礙不容忽視。2、諧波的危害變頻裝置產(chǎn)生的諧波電流，對系統(tǒng)可產(chǎn)生較大的阻礙，它不僅會產(chǎn)生較大的發(fā)熱損耗，而且會加速電氣設(shè)備的絕緣老化，特不是對電纜、變壓器運行、電機運行特不不利。此外，產(chǎn)生諧波嚴(yán)峻時，也會對自動操縱系

4、統(tǒng)和愛護裝置產(chǎn)生干擾，使其誤動作，阻礙電網(wǎng)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(chǎn)生嚴(yán)峻的阻礙，使其不能投運，若投運可產(chǎn)生諧波放大，嚴(yán)峻時將燒壞設(shè)備，這在以后運行時特不注意，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(fù)載是六脈中頻爐，產(chǎn)生大量諧波注入電網(wǎng)，其他設(shè)備使用3150KVA變壓器兩臺，要緊是負(fù)載變頻器，大功率電動機，同樣產(chǎn)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(fù)荷前端安裝諧波治理設(shè)備，如此就治理整個電網(wǎng)的諧波，諧波治理及無功補償效率高，投資少。

5、2、某公司，1250KVA變壓器負(fù)載中頻爐同時使用兩臺，諧波治理及無功補償設(shè)備也采納兩套?，F(xiàn)場每臺中頻爐運行參數(shù)如下（依照以往測試其他設(shè)備狀況）：輸入功率：1250KW輸入電壓：660V 功率因數(shù)：0.82 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(fù)載形式較多，有變頻器，電動機；依照通用電網(wǎng)數(shù)據(jù)，功率因數(shù)大約在0.8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(shè)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(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外經(jīng)驗表明當(dāng)電壓波形畸變率在大于8%時對電子

6、設(shè)備和運行中電氣設(shè)備造成較大阻礙，大于10%時對其它用戶電氣設(shè)備有嚴(yán)峻阻礙。在這種工況下，純無功補償電容器全然不能投運，對電纜、變壓器等設(shè)備使用壽命有不良阻礙，產(chǎn)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(shè)計低壓濾波器時，通常應(yīng)結(jié)合實際情況，給出具體的設(shè)計要求和諧波源及設(shè)備的運行資料。依照了解的負(fù)荷情況，我們擬采取在諧波治理的同時結(jié)合全廠的無功補償需求，使諧波指標(biāo)滿足國標(biāo)，同時實際功率因數(shù)達到0.90左右。裝置設(shè)計遵守的標(biāo)準(zhǔn)為滿足國標(biāo)規(guī)定的技術(shù)規(guī)范要求：1GB12326-2000 “電能質(zhì)量 電壓波動和閃變”2GBH14549 “電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波”3DLH599-1

7、996 “都市低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則”4.GBH17886.11999 “標(biāo)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(biāo)規(guī)定要求1）使得諧波源向系統(tǒng)注入電網(wǎng)的各次諧波電流符合國標(biāo)要求，在負(fù)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可不能對其它電氣設(shè)備產(chǎn)生不良阻礙和干擾，設(shè)備自身安全可靠運行。3）補償后力率在0.90左右，本次方案無具體指標(biāo)要求，且不向系統(tǒng)倒送無功。4）裝置采納自動投切，跟蹤負(fù)荷進行自動補償，當(dāng)負(fù)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(shè)

8、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，三相橋式整流裝置正常運行必定產(chǎn)生較大的諧波電流，且功率因數(shù)也達不到0.9（經(jīng)驗值在0.6左右）的要求，一般三相橋式整流設(shè)備在正常運行工況下，產(chǎn)生的諧波電流要緊是5、7、11、13、17、19次，它的要緊特征諧波為h=6K1,K正整數(shù)，產(chǎn)生的特征諧波電流與基波電流關(guān)系為：Ih=I1/h?？紤]到操縱器運行燃弧角（或換向角）的阻礙，裝置負(fù)荷在額定負(fù)荷運行時，產(chǎn)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(fù)荷較小時，盡管諧波含有率較高，但實際向電網(wǎng)注入的諧波電流并不大，同時11次以上高次諧波盡管與低于7

9、次以下的諧波電流相比數(shù)值較小，但由于低壓側(cè)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(cè)波形畸變率阻礙較大，這是濾波器設(shè)計時的一個矛盾，直接阻礙到運行效果和設(shè)計成本。由此可知，其產(chǎn)生的諧波電流要緊是5次諧波，7次相應(yīng)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阻礙，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阻礙，這在各支路設(shè)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(fù)載產(chǎn)生，可能產(chǎn)生諧波源總負(fù)荷1500KW，依照現(xiàn)場情況，采納集中治理諧波方法，即在諧波源

10、總負(fù)荷前端安裝諧波治理設(shè)備，如此就治理整個電網(wǎng)的諧波。五、原先補償實例：（1250KVA）補償裝置投切前后0.4kV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0.4kV母線諧波電壓統(tǒng)計值統(tǒng)計時刻：1h 統(tǒng)計次數(shù)：360 統(tǒng)計項目投前0.4KV母線（）投后0.4kV母線（）ABCABC諧波次數(shù)1（kV）最大值218.8217.2217.9224.0222.5223.4平均值214.4212.5213.5218.9217.2218.3最小值210.2208.3209.3214.7212.9214.13最大值0.99 1.73 1.10 1.30 1.76 1.28 95大值0.

11、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 2.65 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

12、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 1.41 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5.206.074.882.463.933.

13、0295大值5.055.844.592.383.802.92平均值4.245.364.212.213.532.71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 電壓總畸變率及要緊諧波電壓變化曲線（）圖8 總畸變電流及要緊諧波電流變化曲線（A）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(jié)論4.1 濾波補償裝置投運，有效地濾除了大量的諧波電流，使要緊的5、11次諧波電流由212.3A、69.3A降低為59.8 A、42.3A，注入系統(tǒng)的諧波電流已操縱在國標(biāo)同意范圍內(nèi)。4.2 濾波補償裝置的投入，諧波電壓畸變得到了專門大的改善，605煉膠變低壓側(cè)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(cè)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范圍內(nèi)?？梢?，濾波裝置的投運效果特不顯著。4.3 濾波補償裝置投入后，功率因數(shù)也得到了專門好的補償，605煉膠變低壓側(cè)的功率因數(shù)從0.72提高到0.95左右，606煉膠變低壓側(cè)的功率因數(shù)從0.61提高到0.90左右，運行經(jīng)濟