為達(dá)到軋鋼工藝,產(chǎn)品要求,生產(chǎn)中常采用變頻調(diào)速,可控硅整流技術(shù),交流側(cè)電流波形近似于梯形,使之必然產(chǎn)生一系列高次諧波,雖然現(xiàn)場的變壓器采用/-Y交替接線可消除3倍數(shù)的高次諧波但仍有5、7、11和13等次諧波產(chǎn)生,進(jìn)入電網(wǎng)造成危害,使供電波形畸變,影響供電質(zhì)量,導(dǎo)致電氣設(shè)備過熱,絕緣下降,電纜發(fā)熱損耗增加,干擾通訊和控制設(shè)備,造成電量表的超量計(jì)量而產(chǎn)生的高電壓擊穿和破壞電氣絕緣,也損失了大量電能,功率因數(shù)降底,其它用戶用電也將受到影響。因此,抑制高次諧波有利于提高電網(wǎng)質(zhì)量,減少危害。
1方案提出
對(duì)于中、小容量的軋機(jī),其中無功沖擊并不大,但諧波發(fā)生量可觀,功率因數(shù)低,這時(shí),從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上考慮,以治理諧波為主兼補(bǔ)償無功,采用電力高次諧波濾波裝置,在吸收諧波的同時(shí),其基波無功輸出量滿足提高功率因數(shù)的要求。
高次諧波濾波及無功補(bǔ)償裝置采用LC無波濾波器,由濾波電容器、電抗器和電阻器適當(dāng)組合而成濾波裝置,與諧波源并聯(lián),除起濾波作用外,還兼做無功補(bǔ)償用。LC濾波器又分為單調(diào)濾波器,高通濾波器等,濾波器通常設(shè)計(jì)成中性點(diǎn)不接地的星形接線方式,這種接線方式便于分相調(diào)諧,一相中任何一個(gè)電容器擊穿時(shí),短路電流較小,電抗器不承受短路電流沖擊,電抗器的絕緣水平較低,有利于制造和降低造價(jià)。
單調(diào)濾波器利用串聯(lián)LC諧振原理組成(如圖1),只要將濾波器的諧振次數(shù)設(shè)計(jì)為與需要濾除的諸波次數(shù)一樣,即LC回路的諧振頻率nw=1/√(LC),w=2π*50,n為諧振次數(shù)。則該次數(shù)諧波電流將大部分流入濾波器,從而起到濾除該次數(shù)諧波的目的。單高濾波器主要用于濾除諧波源中的主要特征諧波,如5次、7次、11次、13次等。
圖1單調(diào)諧濾波器
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)
2.1基礎(chǔ)資料
長鋼小型材開關(guān)站的6kV系統(tǒng)采用單母線分段接線,直流傳動(dòng)裝置全部由6kV一段母線供電,其余負(fù)荷為非整流負(fù)荷,由6kV一、二段母線供電,其中主、輔傳動(dòng)的用電設(shè)備平均軋制有功功率P=9367kw,無功功率0=9137kw,直流傳動(dòng)設(shè)備裝機(jī)容量為11772kw,均為6脈沖整流??紤]到軋制中負(fù)荷率的大小,當(dāng)平均功率因數(shù)達(dá)0.92時(shí),總的無功補(bǔ)償容量Qc=4846kVar。
2.2諧波分析表1所示
根據(jù)以上資料分析,其各次諧波電流估算為:上述諧波發(fā)生量6kv母線上造成的諧波電壓畸變率為THDU1=0.0784>0.04(國際GB/T14549-93《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的規(guī)定6V公用電網(wǎng)諧波指標(biāo)),如表2所示
從以上諧波分析中可見,軋機(jī)產(chǎn)生的諧波電流在6kV母線上造成的諧波電壓畸變率達(dá)0.0784,超出國際0.04的允許值,其諧波電流中I5、I7、I11、I13均超過國標(biāo)允許值。
2.3濾波裝置設(shè)計(jì)
根據(jù)諧波分析結(jié)果,軋機(jī)的諧波發(fā)生量中I5、I7、I11、I13較大,因此擬配置H5,H7,H11,H13四個(gè)濾波支路,每個(gè)濾波支路設(shè)計(jì)成為單調(diào)諧濾波器濾波裝置的安裝容量由基波有效容量Qc和濾波補(bǔ)償容量Qcn兩部分組成。基波有效容量按照6kV母線月平均功率因數(shù)cosφ=0.92的要求確定,通過濾波裝置的基波無功輸出來達(dá)到,諧波補(bǔ)償容量是補(bǔ)償諧波而消耗的無功功率,其大小與吸收諧波電流的大小有關(guān)。各個(gè)濾波支部的有效容量和安裝容量分配如表3所示:
3濾波效果(見表4)
6kV母線總諧波電壓畸變率為:THDU2=0.0044<0.04(滿足標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)前面無功補(bǔ)償容量計(jì)算,需要提供無功補(bǔ)償容量Qc=4846kVar。當(dāng)濾波裝置全部投入運(yùn)行后,基波無功輸出量Qfl=5199kVar,滿足要求。
由此可見,濾波裝置投入后,在基波無功補(bǔ)償、電壓畸變率等方面都有很好的改善,較好地起到了提高功率因數(shù)、抑制電壓畸變、提高電能質(zhì)量的作用。
4 安科瑞APF有源濾波器產(chǎn)品選型
4.1產(chǎn)品特點(diǎn)
(1)DSP+FPGA控制方式,響應(yīng)時(shí)間短,全數(shù)字控制算法,運(yùn)行穩(wěn)定;
(2)一機(jī)多能,既可補(bǔ)諧波,又可兼補(bǔ)無功,可對(duì)2~51次諧波進(jìn)行全補(bǔ)償或特定次諧波進(jìn)行補(bǔ)償;
(3)具有完善的橋臂過流保護(hù)、直流過壓保護(hù)、裝置過溫保護(hù)功能;
(4)模塊化設(shè)計(jì),體積小,安裝便利,方便擴(kuò)容;
(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏以實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置和控制,使用方便,易于操作和維護(hù);
(6)輸出端加裝濾波裝置,降低高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響;
(7)多機(jī)并聯(lián),達(dá)到較高的電流輸出等級(jí);
(8)擁有自主技術(shù)。
4.2型號(hào)說明
4.3尺寸說明
4.4產(chǎn)品實(shí)物展示
ANAPF有源濾波器
5 安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型
5.1產(chǎn)品概述
AZC/AZCL系列智能電容器是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。它由智能測控單元,晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,線路保護(hù)單元,兩臺(tái)共補(bǔ)或一臺(tái)分補(bǔ)低壓電力電容器構(gòu)成??商娲R?guī)由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件在柜內(nèi)和柜面由導(dǎo)線連接而組成的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。具有體積更小,功耗更低,維護(hù)方便,使用壽命長,可靠性高的特點(diǎn),適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無功補(bǔ)償?shù)母咭蟆?/span>
AZC/AZCL系列智能電容器采用定式LCD液晶顯示器,可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路數(shù)及投切狀態(tài)、有功功率、無功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路,自動(dòng)尋找適宜投入(切除)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)過零投切,具有過壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過諧保護(hù)、過溫保護(hù)等保護(hù)功能。
5.2型號(hào)說明
AZC系列智能電容器選型:
AZCL系列智能電容器選型:
5.3產(chǎn)品實(shí)物展示
AZC系列智能電容模塊AZCL系列智能電容模塊
安科瑞無功補(bǔ)償裝置智能電容方案
6結(jié)語
對(duì)于中小容量的軋機(jī)、連鑄機(jī)、工業(yè)電焊機(jī)、礦山卷揚(yáng)機(jī)、電解槽及電弧爐,廣泛采用電力高次諧波濾波裝置,在濾除諧波的同時(shí),又可滿足無功補(bǔ)償?shù)囊?/span>求,具有重要的意義。
參考文獻(xiàn)
. 張仁堂.諧波濾波補(bǔ)償裝置在軋鋼廠的應(yīng)用[J].山西冶金,
. 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用手冊(cè)2022.05版