《中频炉电能质量综合治理方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中频炉电能质量综合治理方案（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、中频炉电能质量综合治理方案书Power quality comprehen ive treatment cheme book 深圳市XX电气股份有限公司 目 录一项目概述31.1 项目背景31.1.1 行业标准31.1.2 项目概述41.2 项目测试4二数据计算及分析102.1 电能质量数据计算102.2 谐波的危害102.2.1谐波对电网及用电设备的影响112.2.2对周边设备的影响16三治理方案及效益183.1 治理方案183.2供货清单183.3 安装位置示意图183.4 治理效益19四产品介绍204.1 有源滤波器的基本原理204.2 有源电力滤波器功能特性214.2.1 有源电力滤波
2、器的通用功能214.2.2 有源电力滤波器的优点214.2.3 有源电力滤波器对配电系统的影响分析224.2.4 有源电力滤波器节能降耗分析244.3 有源滤波器的技术参数27五包装、运输29六技术服务306.1 服务理念306.2 服务流程306.3 服务内容316.4 服务承诺31七.案例分析33一项目概述1.1 项目背景1.1.1 行业标准电能质量公用电网谐波（GB/T14549-93）对电能质量的要求。1） 谐波电压限值 公用电网谐波电压（相电压）不应超过下表中规定的允许值。电网标称电压（kV）电压总谐波畸变率（%）各次谐波电压含有率（%）奇次偶次0.385.04.02.064.03.
3、21.610353.02.41.2661002.01.60.82）谐波电流限值a)公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量（方均根值）不应超过下表中规定的允许值。标称电压基准短路容量MVA谐波次数及谐波电流允许值A23456789101112130.3810786239622644192116281324610043342134142411118.5167.11310100262013208.5156.46.85.19.34.37.93525015127.7125.18.83.84.13.15.62.64.76650016138.1135.49.34.14.33.35.92.75.0110
4、700129.66.09.64.06.83.03.22.44.32.03.7b)同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配。1.1.2 项目概述 本项目负荷为1.5T中频炉，额定电压660V，变压器容量为1250KVA，双绕组出线。线路原有的补偿滤波设备已经损坏。 具体数据：数 值电 压AC660V电流535A/540A 两路功率因数0.85电压总畸变率THDV24.5%电流总畸变率THDI30%配电系统中的负载主要为中频炉装置，中频炉谐波主要由三相整流电路交流三相和直流电流不断地换相引起的，在假定理想条件下，确定其交流侧
5、电流表达式，对其进行傅里叶分解， 以A相电压过零点为时间零点， 则有：由上式可知，交流侧电流中仅含6k 1(k为正整数)次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。谐波电流在整个配电系统中循环流动,造成能源损耗的同时,对变压器、用电设备都会造成严重的损害，因此需要通过有效的电能质量治理方案，改善配电系统的电能质量，在保证系统安全稳定供电的同时推进节能降耗。1.2 项目测试本次治理方案主要针对1250KVA变压器下的中频炉，其现场测试数据及波普图如下：1） 电流测试数据：2） 电压测试数据：3） 电压电流谐波含量直方图4） 电压电流谐波含量时间演化曲线图5） 电
6、压电流变化趋势图二数据计算及分析2.1 电能质量数据计算由上述谐波电流数据， 根据以下谐波计算公式，将各次谐波电流值带入公式计算得到：则可计算谐波电流为143A，考虑测试时负载率等问题，建议配置有源电力滤波器的容量为225A。此容量需要使用一台2200mm高的标准机柜。2.2 谐波的危害近三四十年来，各种电力电子装置的迅速发展使得公用电网的谐波污染日趋严重，由谐波引起的各种故障和事故也不断发生，谐波危害的严重性才引起人们高度的关注。i. 谐波对中频炉的危害： 中频炉为典型的非线性负载，电流就变为非正弦波，非正弦电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。中频炉正常运行时，产生大量的电
7、流谐波，电流谐波畸变率约为30%，主要电流谐波频谱为5次、7次、11次等。谐波电流在电网阻抗上造成电压波形畸变，产生电压谐波。电压谐波和电流谐波降低中频炉的电压，延长冶炼熔炉时间，降低功率因数，造成中频炉变压器温升升高，噪音大，还引起电缆发热，甚至起火。对钢铁等冶炼企业来说，当中频炉冶炼时间一半时，突然间停电，常称为“炸炉”，一炉水等于废了，需要烘炉，再熔炼，不仅仅增加熔炉时间，还造成巨大的经济损失，特别炸炉过程是比较危险，容易造成工人工伤等安全问题。这些都是因为谐波造成跳闸原因引起的。ii. 谐波对电力系统的危害：对于电力系统来说，电力谐波的危害主要表现有以下几方面： 2.2.1 谐波对电网
8、及用电设备的影响增加输电、供电和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和经济效益，并给企业增加额外的电能损耗。 1) 电力谐波对电力电容器的影响： 当电网存在谐波时，投入电容器后其端电压增大，通过电容器的电流增加得更大，使电容器损耗功率增加。对于膜纸复合介质电容器，虽然允许有谐波时的损耗功率为无谐波时损耗功率的1.38倍；对于全膜电容器允许有谐波时的损耗功率为无谐波时的1.43倍，但如果谐波含量较高，超出电容器允许条件，就会使电容器过电流和过负荷，损耗功率超过上述值，使电容器异常发热，在电场和温度的作用下绝缘介质会加速老化。尤其是电容器投入在电压已经畸变的电网中时，还可能使
9、电网的谐波加剧，即产生谐波扩大现象。另外，谐波的存在往往使电压呈现尖顶波形，尖顶电压波易在介质中诱发局部放电，且由于电压变化率大，局部放电强度大，对绝缘介质更能起到加速老化的作用，从而缩短电容器的使用寿命。一般来说，电压每升高10%，电容器的寿命就要缩短1/2左右。再者，在谐波严重的情况下，还会使电容器鼓肚、击穿或爆炸。2) 电力谐波对变压器的影响： 谐波电流使变压器的铜耗增加，其中包括电阻损耗、导体中的涡流损耗与导体外部因漏磁通引起的杂散损耗都要增加，特别是3 次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，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，当绕组中性点按地，而该侧电网中分布电容
10、较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3 次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言，会大大增加励磁电流的谐波分量。谐波电流的增加会使变压器局部严重过热，轻则缩短变压器的使用寿命，重则导致变压器烧毁。 对变压器而言，谐波电流可导致铜损和杂散损耗增加，谐波电压则会增加铁损。与纯基波运行的正弦波电流和电压相比较，谐波对变压器的最主要的影响是变压器运行温度上升，同时由谐波所引起的额外损耗将与电流和频率的平方成比例上升，进而导致变压器的基波负载容量下降；研究表明，变压器温升每升高8度
11、，寿命将减少50%。除此之外，谐波还导致变压器噪声增大，变压器的振动噪声主要是由于铁心的磁致伸缩引起的，随着谐波次数的增加，振动频率在1KHZ左右的成分使混杂噪声增加，有时还发出金属声。 干式变压器：下面统计在变压器额定容量下，不同谐波电流总畸变率对变压器温升的影响（以现移动通信局房F等级变压器为例，其允许温升为100K）。环境平均温度为30，只考虑基波电流情况下，四种容量的变压器在不同负载率下的温升变化如下表： 变压器在不同负载率下的温升变化（基波） 表1容量（kVA）负载率为100%（K）负载率为90%（K）负载率为80%（K）负载率为70%（K）负载率为60%（K）负载率为50%（K）1
12、60010084.570.056.544.233.0125010084.570.056.544.233.063010084.570.056.544.233.050010084.570.056.544.233.0（注：该数据由顺特变压器提供）平均环境温度为30，变压器在额定负载（100%负载），在谐波电流总畸变率为5%，10%，15%，20%时温升的变化如下表： 变压器在不同谐波含量下的温升变化 表2 容量（kVA）在不同谐波电流总畸变率下的温升畸变率为5%（K）畸变率为10%（K）畸变率为15%（K）畸变率为20%（K）1600108.21118.67131.26139.981250108.2
13、1118.67131.26139.98630108.21118.67131.26139.98500108.21118.67131.26139.98（注：该数据由顺特变压器提供）由表1我们可以得出，在不同负载下，F等级变压器只考虑基波的情况下，离100K温升所剩余的温升量如下表： 变压器在不同负载率下的温升剩余量 表3 容量（kVA）负载率为100%（K）负载率为90%（K）负载率为80%（K）负载率为70%（K）负载率为60%（K）负载率为50%（K）1600015.530.043.555.877.01250015.530.043.555.877.0630015.530.043.555.877.0500015.530.043.555.877.0由表2我们可以得出，在变压器额定容量下不同谐波含量时，F等级变压器所产生的温升提高量如下表： 变压器在不同谐波含量下的温升提高量 表4 容量（kVA）在不同谐波电流总畸变率下的温升畸变率为5%（K）畸变率为10%（K）畸变率为15%（K）畸变率为20%（K）16008.2118.6731.2639.9812508.2118.6731.2639.9863
