無功補償諧波治理方案

1、公司低壓動態(tài)無功補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、采用標準4四、動態(tài)無功補償濾波技術(shù)方案設(shè)計5、設(shè)備總體概述5、無功補償消諧裝置整體描述6、系統(tǒng)設(shè)計7補償系統(tǒng)補償效果仿真圖：11功能描述13控制策略14后臺數(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、逆變等非線性負荷設(shè)備的廣泛應(yīng)用，諧波問題亦日益廣泛的提出。諸如諧波干擾、諧波放大、無功補償失效及諧波無功電流對供電系

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重的，主要有以下幾個方面：諧波電流在變壓器中，產(chǎn)生附加高頻渦流鐵損，使變壓器過熱，降低了變壓器的輸出容量，使變壓器噪聲增大，嚴重影響變壓器壽命。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)致自動控制裝置誤動作，儀表計量不準確。諧波電流對臨近的通訊設(shè)備產(chǎn)生干擾。諧波電流使普通電容補償設(shè)備產(chǎn)生諧波放大，造成電容器及電容器回路過熱，壽命縮短，甚至損壞。諧波電流會引起公用電網(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、計算和仿真（附件配合仿真圖），結(jié)合我公司多年來對軋機進行動態(tài)無功功率補償及諧波抑制技術(shù)的經(jīng)驗和對軋機電氣系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝的透徹掌握，綜合提出本方案，確保補償裝置投運后接入點的功率因數(shù)在（含9以上，各次諧波含量達到國標要求。1、GB12326-2000電能持量電壓波動和閃變;2、GBH14549“電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波”;國家標準公用電網(wǎng)諧波電壓（相電壓）網(wǎng)值電網(wǎng)標滸旺（三門星5E總諺放喈變卒CG臺收詣放電壓含有率（%）窘收強我C3E：,04D2.0eZ-|10.b3520i56：10Z.0IjS0.8注入公共戰(zhàn)點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，供電允許波動和閃變；低壓無功功率靜態(tài)無功補償裝置總技術(shù)條件；9、JB/DQ6141-86低壓無功功率補償裝置;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低壓無功補償控制器定貨技術(shù)條件;GB4208-93外殼防護等級（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)備的操作件標準運動方向；GB11463-89電子測量儀器可靠性試驗;GB7251低壓成套開關(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低壓電器外殼防護等級;24、GB12747-91自俞式

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

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

9、壓器容量：4000kVA電壓等級：10/0.69KV1臺直流電機800kw*4TB26動力變壓器容量：3000kVA電壓等級：10/0.69KV1臺直流電機1000kw*2TB27動力變壓器容量：3000kVA電壓等級：10/0.69KV1臺直流電機1000kw*2TB28動力變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級：10/0.4KV1臺配電動力等.裝設(shè)動態(tài)無功補償及諧波抑制裝置，可以達到較好的濾波和補償效果。通過補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家標準允許范圍以內(nèi)，使電力系統(tǒng)能夠安全可靠地優(yōu)質(zhì)供電。通過對設(shè)備運行工藝及以往同類設(shè)備運行數(shù)據(jù)綜合分析，決定采取以下方案進行整治:(1)根

10、據(jù)變壓器具體工作方式采取一對一就地補償，即每臺變壓器每二次繞組配備一套濾波補償裝置；(2)開關(guān)組件采用晶閘管作為無觸點開關(guān)，內(nèi)設(shè)過零觸發(fā)模塊，可實現(xiàn)零電壓投入、零電流切除，具有投切無沖擊、無暫態(tài)過電壓，開關(guān)頻率高，使用壽命長和動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點；(3)控制器采用先進的數(shù)字芯片DSP為主控器件，可對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，自動投切，無需人員監(jiān)控，自我保護功能完善。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，取

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

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

13、200TB26動力變壓器容量：3000kVA電壓等級：10/0.69KV三2200TB27動力變壓器容量：3000kVA電壓等級：10/0.69KV三2200TB28動力變?nèi)萘浚?000kVA電壓等級：10/0.4KV三650容量計算:TB11動力變壓器容量：1250kVA電壓等級：10/0.4KV因動力變交流負載自然因數(shù)功率因數(shù)較高，補償容量取變壓器的65%Q=1250X0.65-800KVAR配置一套動態(tài)濾波補償裝置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：10/0.69KV負載功率：主軋電機兩臺X2以作為目標功率因數(shù)：Q

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

15、0kVA電壓等級：10/0.69KV負載功率：卷取電機四臺X4在可逆軋機系統(tǒng)中，左右卷取機工作時，其中一個卷取機處于電動狀態(tài)，另一個卷取機處于發(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%。而無功功率則不能被抵消有功功率：PP100040.2800e無功功率：QPtanarc(cos0.55)100041.5186072e視在功率：SP2Q218002607226124補償前功率因數(shù)：cos8000.1316072基波補償容量X()X()確定基波補償容量為：諧波補償容量Q=0.43hX總補償容量Q=v；Q2Q2、ch補償容量確定為動態(tài)濾波補償裝置：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償系統(tǒng)補償效果仿真圖: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)情況采用就地補償，該方案有效解決了，無功功率就地進行了補償諧波的擴散傳遞。開關(guān)組件采用晶閘管投切，為無觸點開關(guān)，內(nèi)設(shè)過零觸發(fā)模塊，是我公司專用開發(fā)，零

20、電壓投入，零電流切除，投切無沖擊、無暫態(tài)過電壓，開關(guān)頻率高，使用壽命長和動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點?？刂葡到y(tǒng)采用美國公司的最新的數(shù)字處理器，其計算速度快，處理能力強，可靠性強，是任何單片機和無法比擬的優(yōu)點，能保證對系統(tǒng)實時的采樣、計算、控制，自動投切，無人監(jiān)控，自我保護，功能完善。需要說明的是由于低次濾波支路不投而投入高次濾波支路會對系統(tǒng)中的低次諧波電流產(chǎn)生較大的放大作用，嚴重的將影響系統(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)。采用可控硅可以實現(xiàn)電流的自動投切，沒有任何沖擊涌流，不會產(chǎn)生有害的尖脈沖，從而保證了其他用電設(shè)備的安全運行。

21、控制策略采用進線采樣，統(tǒng)一計算，分級投切。通過對整流變壓器出線電流的相位、幅值、波形進行取樣，對傳動供電的電壓的相位、幅值、波形分別取樣，通過DSP中央計算單元，計算出總的功率因數(shù)，有功功率，無功功率，各次諧波的含量，總的諧波含量。結(jié)合各單調(diào)濾波支路、補償?shù)娜萘浚袛嗫刂仆度牖蚯谐臑V波補償支路。每支路自由組合，使每一時刻無功功率因數(shù)都在0.9以上，而且對諧波進行治理，使諧波電流在國標GB14549-93的要求的范圍內(nèi)。后臺數(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)負荷無功變化，實時動態(tài)響應(yīng)，系統(tǒng)控制響應(yīng)時間W10ms；顯示218次電壓、電流諧波含量柱狀圖；顯示電壓、電流實時波形；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，組合成二進制編碼、任意容量和等容進行濾波器組合；光隔離開關(guān)量輸入/輸出功能；電容器保護功能：當(dāng)系