無(wú)功補(bǔ)償諧波治理方案

1、公司低壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及諧波治理方案匕京XXXXXXX有限公司2014年8月15日TOC o 1-5 h z一、緒論3二、概述3三、采用標(biāo)準(zhǔn)4四、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波技術(shù)方案設(shè)計(jì)5、設(shè)備總體概述5、無(wú)功補(bǔ)償消諧裝置整體描述6、系統(tǒng)設(shè)計(jì)7補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償效果仿真圖：11功能描述13控制策略14后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及控制特性14系統(tǒng)組成15五、供貨清單15一、緒論隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)的工礦企業(yè)中，電力電子器件的大量應(yīng)用，可控、全控晶閘管作為為主要開(kāi)關(guān)元件，電力電子器件的整流設(shè)備，變頻、逆變等非線性負(fù)荷設(shè)備的廣泛應(yīng)用，諧波問(wèn)題亦日益廣泛的提出。諸如諧波干擾、諧波放大、無(wú)功補(bǔ)償失效及諧波無(wú)功電流對(duì)供電系

2、統(tǒng)的影響等。上述電力電子設(shè)備是諧波產(chǎn)生的源頭。諧波電流的危害是嚴(yán)重的，主要有以下幾個(gè)方面：諧波電流在變壓器中，產(chǎn)生附加高頻渦流鐵損，使變壓器過(guò)熱，降低了變壓器的輸出容量，使變壓器噪聲增大，嚴(yán)重影響變壓器壽命。諧波電流的趨膚效應(yīng)使導(dǎo)線等效截面變小，增加線路損耗。諧波電流使供電電壓產(chǎn)生畸變，影響電網(wǎng)上其它各種電器設(shè)備不能正常工作，導(dǎo)致自動(dòng)控制裝置誤動(dòng)作，儀表計(jì)量不準(zhǔn)確。諧波電流對(duì)臨近的通訊設(shè)備產(chǎn)生干擾。諧波電流使普通電容補(bǔ)償設(shè)備產(chǎn)生諧波放大，造成電容器及電容器回路過(guò)熱，壽命縮短，甚至損壞。諧波電流會(huì)引起公用電網(wǎng)中局部產(chǎn)生并聯(lián)諧振和串連諧振，造成嚴(yán)重事故及不良后果。二、概述根據(jù)貴公司提供的相關(guān)資料分

3、析、計(jì)算和仿真（附件配合仿真圖），結(jié)合我公司多年來(lái)對(duì)軋機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償及諧波抑制技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)和對(duì)軋機(jī)電氣系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝的透徹掌握，綜合提出本方案，確保補(bǔ)償裝置投運(yùn)后接入點(diǎn)的功率因數(shù)在（含9以上，各次諧波含量達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。1、GB12326-2000電能持量電壓波動(dòng)和閃變;2、GBH14549“電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波”;國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）網(wǎng)值電網(wǎng)標(biāo)滸旺（三門(mén)星5E總諺放喈變卒CG臺(tái)收詣放電壓含有率（%）窘收強(qiáng)我C3E：,04D2.0eZ-|10.b3520i56：10Z.0IjS0.8注入公共戰(zhàn)點(diǎn)的諧波電流允許值秤讓三V斐且普正嫡校諧波電就叫叱的百里HFA23456:81011

4、12亡_L15161815212223；4i。03810736239旌26441921162B13加1129.78j615755T.L145：匕61LO4334213414241185157.1126.15353L4.7904249397.43f:立：1：|110252：i132C83156.45.153437314132ea2.35422923452.143523015127.7匕5.1B83S兒3.1562j54二222515：,7321：,42.712LI：65TO1513S.125.4?34.14333592.7上口23262.0三l.S3411925：1411075012?66.00

5、54.05S3.02.02.4432.0-1119151325121U：.L211J：IS3、DLH599-19964、GBH17886.1-19995、GB/T14549-936、GB12325-907、GB12326-908、GB/T15576-1995城市低壓配電網(wǎng)改造技術(shù)導(dǎo)則；標(biāo)稱電壓10KV及以下交流電力系統(tǒng)用非自愈并聯(lián)電容器”；電能質(zhì)量，公用電網(wǎng)諧波；電能質(zhì)量，供電電壓允許偏離；電能質(zhì)量，供電允許波動(dòng)和閃變；低壓無(wú)功功率靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置總技術(shù)條件；9、JB/DQ6141-86低壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置;GB3983.1-89低電壓并聯(lián)電容器;JB7n3-93低壓并聯(lián)電容裝置;DL/T59

6、7-1996低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器定貨技術(shù)條件;GB4208-93外殼防護(hù)等級(jí)（IP代碼）;GB2681-81電工成套裝置中的導(dǎo)線的顏色等;GB2682-81電工成套裝置中的指示燈和按鈕的顏色;16、GB3797-89電控設(shè)備第二部分裝有電子器件的電控設(shè)備;GB4720-84電控設(shè)備第二部分低壓電器電控設(shè)備;GB4205控制電器設(shè)備的操作件標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)動(dòng)方向；GB11463-89電子測(cè)量?jī)x器可靠性試驗(yàn);GB7251低壓成套開(kāi)關(guān)設(shè)備;GB12325-90電能質(zhì)量供電電壓允許偏差;GB4588.2有金屬化孔的單、雙面控制板技術(shù)條件;GB4942.2-85低壓電器外殼防護(hù)等級(jí);24、GB12747-91自俞式

7、低壓并聯(lián)電容器。四、動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償濾波技術(shù)方案設(shè)計(jì)4.1、設(shè)備參數(shù)（以下數(shù)據(jù)由客戶提供）變壓器負(fù)載參數(shù)如下：序號(hào)變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)數(shù)量負(fù)載參數(shù)TB11動(dòng)力變?nèi)萘浚?250kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV1臺(tái)配電動(dòng)力等TB12整流變?nèi)萘浚?600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1200kw*2TB13整流變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1000kw*4TB14整流變?nèi)萘浚?600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1200kw*2TB15整流變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1000kw*4TB16動(dòng)力變壓器容量：360

8、0kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1200kw*2TB17動(dòng)力變壓器容量：3600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1200kw*2TB18動(dòng)力變?nèi)萘浚?250kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV1臺(tái)配電動(dòng)力等TB21動(dòng)力變?nèi)萘浚?250kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV1臺(tái)配電動(dòng)力等TB22動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1000kw*2TB23動(dòng)力變壓器容量：4000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)800kw*4TB24動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1000kw*2TB25動(dòng)力變

9、壓器容量：4000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)800kw*4TB26動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1000kw*2TB27動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV1臺(tái)直流電機(jī)1000kw*2TB28動(dòng)力變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV1臺(tái)配電動(dòng)力等.裝設(shè)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償及諧波抑制裝置，可以達(dá)到較好的濾波和補(bǔ)償效果。通過(guò)補(bǔ)償裝置的治理使注入系統(tǒng)的諧波電流和母線諧波電壓都在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允許范圍以內(nèi)，使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地優(yōu)質(zhì)供電。通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行工藝及以往同類設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)綜合分析，決定采取以下方案進(jìn)行整治:(1)根

10、據(jù)變壓器具體工作方式采取一對(duì)一就地補(bǔ)償，即每臺(tái)變壓器每二次繞組配備一套濾波補(bǔ)償裝置；(2)開(kāi)關(guān)組件采用晶閘管作為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，內(nèi)設(shè)過(guò)零觸發(fā)模塊，可實(shí)現(xiàn)零電壓投入、零電流切除，具有投切無(wú)沖擊、無(wú)暫態(tài)過(guò)電壓，開(kāi)關(guān)頻率高，使用壽命長(zhǎng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)；(3)控制器采用先進(jìn)的數(shù)字芯片DSP為主控器件，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，自動(dòng)投切，無(wú)需人員監(jiān)控，自我保護(hù)功能完善。三相六脈波橋式整流電路基波因數(shù)為：I130.955I電流基波與電壓的相位差為觸發(fā)延遲角，得位移因數(shù)為:coscos11得功率因數(shù)為:jcoscosl0.955cosl1I145-一cos一cosl0.955cosl0.675iIi據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，取

11、為自然功率因數(shù)查閱相關(guān)手冊(cè)，得到六脈波整流交流側(cè)電網(wǎng)諧波相對(duì)值如下：I/IhLi1LiTOC o 1-5 h z五次諧波：0七次諧波1十一次諧波補(bǔ)償容量(以下數(shù)據(jù)由客戶提供)根據(jù)負(fù)載分布情況、補(bǔ)償裝置的設(shè)備容量要求如下:序號(hào)變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)設(shè)備容量(kvar)TB11動(dòng)力變?nèi)萘浚?250kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV三800TB12整流變?nèi)萘浚?600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2600TB13整流變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三6400TB14整流變?nèi)萘浚?600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2600TB15整流變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級(jí)：10/0.69

12、KV三6400TB16動(dòng)力變壓器容量：3600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2600TB17動(dòng)力變壓器容量：3600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2600TB18動(dòng)力變?nèi)萘浚?250kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV三800TB21動(dòng)力變?nèi)萘浚?250kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV三800TB22動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2200TB23動(dòng)力變壓器容量：4000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三5200TB24動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2200TB25動(dòng)力變壓器容量：4000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三5

13、200TB26動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2200TB27動(dòng)力變壓器容量：3000kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV三2200TB28動(dòng)力變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV三650容量計(jì)算:TB11動(dòng)力變壓器容量：1250kVA電壓等級(jí)：10/0.4KV因動(dòng)力變交流負(fù)載自然因數(shù)功率因數(shù)較高，補(bǔ)償容量取變壓器的65%Q=1250X0.65-800KVAR配置一套動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置0支路投切。第一支路到第十支路每支路容量為第十一支路第十二支路每支路容量為整流變?nèi)萘浚?600kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV負(fù)載功率：主軋電機(jī)兩臺(tái)X2以作為目標(biāo)功率因數(shù)：Q

14、0.9Ptan(arccos0.6)tan(arccos0.95)0.92400(1.3330.328)2170Varb所以變壓器補(bǔ)償裝置基波補(bǔ)償容量需要視在功率：SP/0.62400/0.64000kVA根據(jù)公式：0.s(為負(fù)荷最大視在功率，為次諧波含量)可以計(jì)算nnn各次濾波器的容量。那么補(bǔ)償裝置的諧波補(bǔ)償容量為：QH0.9S(20%14%9%)0.940000.431548綜上根據(jù)Q“Q2.Q-=6332-12902=2665,bH確定補(bǔ)償容量為配置一套動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置：支路投切。第一支路補(bǔ)償容量為第二支路補(bǔ)償容量為第三支路補(bǔ)償容量為第四支路補(bǔ)償容量為第五支路補(bǔ)償容量為整流變?nèi)萘浚?00

15、0kVA電壓等級(jí)：10/0.69KV負(fù)載功率：卷取電機(jī)四臺(tái)X4在可逆軋機(jī)系統(tǒng)中，左右卷取機(jī)工作時(shí)，其中一個(gè)卷取機(jī)處于電動(dòng)狀態(tài)，另一個(gè)卷取機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，二者的有功功率在高壓側(cè)相互抵消，僅剩余20%。而無(wú)功功率則不能被抵消有功功率：PP100040.2800e無(wú)功功率：QPtanarc(cos0.55)100041.5186072e視在功率：SP2Q218002607226124補(bǔ)償前功率因數(shù)：cos8000.1316072基波補(bǔ)償容量X()X()確定基波補(bǔ)償容量為：諧波補(bǔ)償容量Q=0.43hX總補(bǔ)償容量Q=v；Q2Q2、ch補(bǔ)償容量確定為動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置：支路投切。配置一套第一支路為容量第二支

16、路為容量第三支路為容量第四支路為容量第八支路為容量補(bǔ)償系統(tǒng)補(bǔ)償效果仿真圖:母線電壓頻譜圖23456789101214161820222426283032343638404244464850諧波次數(shù)濾波前頻譜圖濾波后頻譜圖664201-2345n-oooo0.11310.037415.71650,1165.031110.111210.3571310.128140.34719|0,18320|0,38421|0,20122027D028DO29030035DO36Q037038043DO44口045046I8.008總計(jì)2.2470.137150.631231-y71334ooo0.07380.1

17、46160.22240.08290.155170.229250330410490.02120.041100.061180260340420500.16830.435110.132190270350431.623總討0.45940.023120.071200280360441.32250.096130.151210290370450.24760.039140.08220300380460.47570.045150.254230310390470.0480.051160.089240320400480.11390.056170.09325033041049系統(tǒng)電流頻譜圖23456789101214

18、1618202224262830223436384C4244464850諧波次數(shù)oooooooooooooo32109876543211HI11渡液前幅值頻暗圖匚二I濾波后幅值頻譜度2S142L2F323F445L11-1-1_I-_I-_I-_I-I-391521273:3394E394-.M2-un-u-U4101622283440461111-I-I-I-I-息目-I-1739517笠,U1223441513oooO28739517395.-|:33114321oooO息目I11.14121.36990.348161.20523030037II04433.662總計(jì)6.1173Ci.44

19、41cl0.;6117O.TO2400Ci昭12,54844.329110.372180.40825032039II04626334047oooOoooooon28.91250207120761194.5056II0.804J30.38720027I1034II041II04828354249oooOoooooon7.4270.305140.786210.5580.33-50.39822029036043050濾波補(bǔ)償系統(tǒng)投入前后母線電流根據(jù)系統(tǒng)情況采用就地補(bǔ)償，該方案有效解決了，無(wú)功功率就地進(jìn)行了補(bǔ)償諧波的擴(kuò)散傳遞。開(kāi)關(guān)組件采用晶閘管投切，為無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，內(nèi)設(shè)過(guò)零觸發(fā)模塊，是我公司專用開(kāi)發(fā)，零

20、電壓投入，零電流切除，投切無(wú)沖擊、無(wú)暫態(tài)過(guò)電壓，開(kāi)關(guān)頻率高，使用壽命長(zhǎng)和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)采用美國(guó)公司的最新的數(shù)字處理器，其計(jì)算速度快，處理能力強(qiáng)，可靠性強(qiáng)，是任何單片機(jī)和無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，能保證對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)的采樣、計(jì)算、控制，自動(dòng)投切，無(wú)人監(jiān)控，自我保護(hù)，功能完善。需要說(shuō)明的是由于低次濾波支路不投而投入高次濾波支路會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的低次諧波電流產(chǎn)生較大的放大作用，嚴(yán)重的將影響系統(tǒng)的正常供電，為了避免此類現(xiàn)象的發(fā)生，在控制中增加了閉鎖。另外在補(bǔ)償裝置投切方面，工程中全部使用可控硅投切技術(shù)。采用可控硅可以實(shí)現(xiàn)電流的自動(dòng)投切，沒(méi)有任何沖擊涌流，不會(huì)產(chǎn)生有害的尖脈沖，從而保證了其他用電設(shè)備的安全運(yùn)行。

21、控制策略采用進(jìn)線采樣，統(tǒng)一計(jì)算，分級(jí)投切。通過(guò)對(duì)整流變壓器出線電流的相位、幅值、波形進(jìn)行取樣，對(duì)傳動(dòng)供電的電壓的相位、幅值、波形分別取樣，通過(guò)DSP中央計(jì)算單元，計(jì)算出總的功率因數(shù)，有功功率，無(wú)功功率，各次諧波的含量，總的諧波含量。結(jié)合各單調(diào)濾波支路、補(bǔ)償?shù)娜萘?，判斷控制投入或切除的濾波補(bǔ)償支路。每支路自由組合，使每一時(shí)刻無(wú)功功率因數(shù)都在0.9以上，而且對(duì)諧波進(jìn)行治理，使諧波電流在國(guó)標(biāo)GB14549-93的要求的范圍內(nèi)。后臺(tái)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)及控制特性配電綜合監(jiān)控終端快速跟蹤系統(tǒng)負(fù)荷無(wú)功變化，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，系統(tǒng)控制響應(yīng)時(shí)間W10ms；顯示218次電壓、電流諧波含量柱狀圖；顯示電壓、電流實(shí)時(shí)波形；智能化控制：根據(jù)濾波器組的不同組合模式，配置不同的控制策略，實(shí)現(xiàn)濾波單元設(shè)置靈活，所投切的濾波器組可以按容量的不同，組合成二進(jìn)制編碼、任意容量和等容進(jìn)行濾波器組合；光隔離開(kāi)關(guān)量輸入/輸出功能；電容器保護(hù)功能：當(dāng)系