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1、碳素厂煅烧车间设计方案一、项目概述1.编制的依据：根据碳素厂煅烧车间.新焙烧车间.成型车间提供的用电数据及我方技术人员现场采集电气数据编制此方案。2.改造单位的基本情况：碳素厂煅烧车间和新焙烧主要用电设备为：风机、混捏机和电焊机等动力设备，其中大部分设备使用了ABB变频器,产生了大量的谐波，考虑到生产工艺的安全保障及电力品质改造的方向， 根据设备用电情况及生产工艺要求进行谐波治理改造方案的设计。3、供电系统情况分析：碳素厂煅烧车间，新焙烧，成型用电设备以电机为主。由于生产工艺要求的复杂性，对用电设备的供电质量的可靠性要求较高。在现场用电设备中，变频负载所占比例较大，产生大量的谐波，影响供电系统
2、的稳定性， 极大地恶化了线路和系统的电力品质，对线路系统中的其他设备及PLC系统的正常运行产生了不良影响和安全隐患，同时造成不必要的电力能源额外损耗。二、企业实施电效管理的必要性1、谐波对设备及生产的影响(1)谐波对电机的影响谐波对电机的危害主要是产生附加的损耗和转矩。由于集肤效应、磁滞、涡流等随着频率的增高而使在旋转电机的铁心和绕组中产生的附加损耗增加。在供电系统中，用户的电动机负荷约占整个负荷的绝大部分。因此，谐波使电力用户电动机总的附加损耗增加的影响最为显著。由于电动机的出力一般不能按发热情况进行调整，由谐波引起电动机的发热效是按它能承受的谐波电压折算成等值的基波负序电压来考虑的。相关试
3、验表明，在额定出力下持续承受为 3%额定电压的负序电压时，电动机的绝缘寿命要减少一半。谐波电流所产生的谐波转矩对电动机的平均转矩的影响不大，但谐波会产生显著的脉冲转矩，可能会出现电机转轴扭曲振动的问题。(2)谐波对变压器的影响1谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是谐波会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点接地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成谐波谐振，使变压器附加损耗增加。(3)谐波对工厂自动控制系统的影响随着自动控制的普及，工厂大量使用了如PLC，DCS等电子设备的自动控制系统，此类设备对供电电压的谐波畸变很敏感，这种设备常常须靠
4、电压波形的过零点和其它电压波形取得同步运行。电压谐波畸变可导致电压过零点漂移或改变一个相间电压高于另一个相间电压的位置点。这两点对于不同类型的自动控制设备是至关重要的。控制系统对这两点(电压过零点与电压位置点)的判断错误可导致控制系统失控。谐波还严重干扰仪表信号的幅值，进而造成生产或运行中断或误动作，引起设备和生产事故，导致较大的经济损失。（4）谐波对供电线路的影响优于供电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。在供应电网的损耗中，变压器和输电线路的损耗占了大部分，所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电系统中的中性线的电流增大，
5、导致中性线过载。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。一般情况下，并联谐波谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害性较大。当注入电网的谐波的频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，以至损坏设备，与此同时还可产生相当大的谐波网损。对于电力电缆线路，由于电缆的对地电容比架空线路约大 10-20 倍，而感抗约为架空线路的1/2-1/3，因此更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大，造成绝缘击
6、穿的事故。(5)影响继电保护和自动装置的工作和可靠性谐波对电力系统中以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序(基波)量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上 再叠加上谐波的干扰则会引起发电机负序电流保护误动(若误动引起跳闸，则后果严重)、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。( 6)干扰通信系统的工作2电力线路上流过的 5、7、11、13 等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力
7、线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直流(HVDC)换流站换相过程中产生的电磁噪声(3-10kHz)会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置产生动作失误，影响电网运行的安全。(7)对用电设备的影响谐波会使如照明设备、通信设备、电视及音响设备、电脑设备、载频遥控设备等都容易受谐波的干扰而影响其正常的工作或减少其使用寿命.(8)谐波对人体的影响从人体生理学来说，人体细胞在受到刺激兴奋时，会在细胞膜静息电位基础上发生快速电波动或可逆翻转，
8、其频率如果与谐波频率相接近，电网谐波的电磁辐射就会直接影响人的脑磁场与心磁场。2、谐波治理是企业发展的需求电能管理、电力分配和电力品质、负载设计等问题已成为影响企业生产经营的又一重要因素，因电能管理、电力分配不合理和电力品质不佳等问题造成的设备故障率上升、产品品质下降、设备增容成本增加的问题已成为企业又一制约发展和赢利的成本。同时，中国企业侧的电能使用效率却极低，我们每创造一个GDP单位的收益，所用去的电耗， 是发达国家的35倍。电能使用密度过大，电耗高度密集，使得一些企业的成本过高，产品不具备国际和市场竞争力。三、谐波治理改造方案的要求目 的：在满足生产工艺的情况下，以消除谐波为目的。全面考
9、虑节能降耗的方法和途径，降低用电系统电费成本，提升设备使用效率；选择设备简洁、种类尽量少是这次方案设计的一个基本目标。本次设计方案的优劣直接会影响相关设备的操作和维护，而系统的复杂程度也随之会有变化，因此，设计的每一个细节都需考虑到将来实施、操作、管理、维护的每一个层面。3兼容性：考虑到生产工艺的需要，电效控制柜设备独立，不依赖于原有系统，出现问题能及时脱离原操作系统。维护性：操作简单，设备安装维护简洁，以并联方式进行连接。保证控制系统的相互操作性、关联性，并易于维护、管理和扩充。综合效益：包括可以提高电机的实际功率因数、降低线损、减少电机的损坏率、换修率、延长设备的维修周期和使用寿命等，从而
10、提高设备使用效率，提升企业的竞争力。四、谐波治理技术方案第一部分：测试目的及仪表简介：谐波测试目的：了解无功、谐波的基本情况并进行电气数据分析。测 试 仪 器 ：（FLUKE43B电能质量分析仪） 监测及记录电力质量，当问题出现时分析它产生的原因，电力质量故障诊断功能最全面的仪器，测量功率因数，突升，突降， 闪变，谐波分析到50次，高频瞬态测量，检测及波形显示。设备技术参数 ;电压精确度: 0.2%+0.1 电流精确度: 0.5%+0.1第二部分：数据测试及分析1. 煅烧车间配电系统由2台容量800kVA变压器供电，电压等级为400V，各变压器配电系统下负荷基本相同，三相运行电流、电压基本平衡
11、，系统有变频器12台.各配电系统负载设备有锅炉引风机132KW2台、大窑引风机45KW2台、小窑引风机55KW2台,还有一些小功率设备和照明设备。变压器根据生产需要提供3种供电方式;(1).开一备一运行, 闭合母线. (2).2台同时独立运行,断开母线.(3). 开一备一运行, 断开母线. (这种运行方式较少出现)4煅烧车间配电系统示意图2008年5月5日煅烧车间1#变压器母线各测试电气数据图表如下：（1）、A相现场测试数据如下：A相5次谐波电流和谐波含量A相7次谐波电流和谐波含量 5负荷平均功率和功率因数负荷平均谐波含量和电流C相5次瞬时谐波电流C相7次瞬时谐波电流6370-350-4.2-
12、4305109.8谐波含量（%）1.7煅烧配(1#进线)谐波参数容量最大负载电流负载功率总和电压等级短路阻抗800KVA400V4.54%680A650KWUan(v)A 相功率RMS(电压）基波电压 3 次电 5 次电压 7 次电压THDFu(%)（V）（V）压（V） （V）（V）9 次电压（V）P（KW） Q（Kvar)S(KVA)COSf(HZ)2.5226.4222.35.63.73.33.163-7852-6889-1250.80-08350谐波含量（%）241.81.513Ia(A)THDF RMS(电流） 基波电3 次电5 次电7 次电流9 次电11次电流i(%)（A）流（A）
13、流（A） 流（A）（A）流（A）（A）13次电流（A）15次电流（A）17次电流（A）19次电流（A）24.556-6815-18%26-33519.86.85532438.7%14%2.717%13%06%10%(2).测量的数据表明该配电系统主要以5、7 次谐波为主，其谐波电流含量18%， 系统功率因素0.83 左右.需要进行治理.2新焙烧配电系统由2台160kVA变压器供电，电压等级为400V，各变压器配电系统下负荷基本相同，三相运行电流、电压基本平衡，安装有 8台这频器,配电系统负载设备有排烟风机315KW 3台（开2台备用1台）、多功能卷扬机45KW2台、罗茨风机90KW1台。大行车
14、2台（变频器1 拖2），小行车2台（变频器1拖2）, 还有一些小功率设备和照明设备.变压器根据生产需要提供3种供电方式;(1).开一备一运行, 闭合母线.(2).2台同时运行,断开母线.(3). 开一备一运行, 断开母线.(这种运行方式较少出现)7新焙烧车间配电系统示意图2008年5月5日新焙烧2#变压器母线各测试电气数据图表（1）、A相现场测试数据如下：A相5次瞬时谐波电流A相瞬时基波电流新焙烧配(2#进线)谐波参数8THDFu(%)RMS(电压）（V）基波电压（V）3 次电压（V）5 次电压（V）7 次电压（V）9 次电压（V）P（KW） Q（Kvar)S(KVACOS)f(HZ)2.5226.4226.4653.83.33，
