諧波治理方案

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一、 概述：  

福建某公司是一家專業生產免維護閥控鉛酸蓄電池廠家，生產車間有多臺大功率整流充放電等非線性負載設備，因此在運行過程中產生了大量的電流諧波，經系統阻抗形成諧波電壓。大量的諧波注入公共連接點(PCC點)污染了供電系統，影響生產設備長期穩定運行。為改善供電系統電能質量，故非常有必要對系統的諧波進行治理，以達到凈化電源質量、保證設備安全運行的目的。

二、諧波的危害

1、注入PCC點的諧波電流、電壓超過GB/T 14549-93《電能質量 公用電網諧波》標準規定，污染了公用電網。

2、 供電設備和用電設備得不到充分的利用，造成資源浪費。

3、 傳統式電容器組投入與系統產生并聯諧振，嚴重威脅系統運行安全。

4、 電容器組長期在強諧波狀態下過流、過壓運行，經常損壞，或不能正常投切。

5、 造成變壓器溫升過高，有功和無功損耗增加，增加企業用電成本。

6、 賣電點計量儀表受到干擾，計量嚴重誤差。

7、 影響生產、供電設備長期穩定運行；實踐證明，解決以上問題最有效的辦法是在主變低壓側安裝諧波濾除裝置，故特制定本治理方案。

三、 供電系統簡介、

四、 治理目標  

注入PCC點的電流諧波、電壓諧波符合GB/T14549-93《電能質量 公用電網諧波》標準；滿足供電、生產設備正常運行要求。

五、 諧波消除方式：  

● 采用采用TSF（THYRISTOR  SWITCHED  FILTER）即晶閘管投切濾波，系統裝置實施快速動態響應補償；

● 無源濾波方式，濾除大量的電流諧波，降低諧波電壓；

● 在供電變0.4KV側各安裝一套WXL-A型諧波濾除裝置；

● 將現有的電容補償裝置退出運行。

六、 濾波補償裝置設計方案：

6.1：TSF濾波補償裝置的技術指標

6.1.1 濾波補償系統接入整流變壓器的二次側。

6.1.2 對于5、7、11次諧波電流吸收率達到75%以上，相應次數的諧波電壓滿足GB/T14549-93要求。

6.1.3 響應時間≤20mS。

6.1.4補償過程中電網電壓波動滿足國家標準GB/T14549-93要求，即：滿負荷到輕負荷補償變化引起的一次側電壓波動≤2.5%。

6.1.5 補償系統具有一下安全運行措施：

    系統：過電壓保護、過電流保護、欠電壓保護、接地保護。

    電容器：過壓、過流、過熱保護。

 6.1.6 補償裝置系統總功率損耗：P損小于1.5%*Q總（Q總為補償總量）。

6.1.7 系統不產生無線電（射頻）電磁干擾。

6.1.8 運行方式：全自動，連續工作。

6.1.9顯示參數;PF,U,I,S,Q,P,工作狀態等11種指示。

6.2：濾波補償支路的確定：

1、計算公式：Q = P()

式中：Q為補償容量

                P為負荷功率

                Cosф1為補償前功率因數

                    Cosф2為補償后功率因數目標值

     根據現場情況及以往治理經驗（如湯淺電池、凌云電池等項目治理經驗）

加一定裕量為670 KVAr

2、濾波及補償回路的確定

通過上述對已知參數及推算參數的建立，可確定諧波補償系統，然后根據仿真結果加以修改，經幾次仿真后可確定所有的回路參數。

H5-1   濾波補償支路1條               基波補償容量180 Kvar

H5-2   濾波補償支路1條               基波補償容量180 Kvar

H11    濾波補償支路1條               基波補償容量90 Kvar

H4-1    濾波補償支路1條               基波補償容量60 Kvar

H4-2    濾波補償支路1條               基波補償容量60 Kvar

H4-3    濾波補償支路1條               基波補償容量60 Kvar

H4-4    濾波補償支路1條               基波補償容量40 Kvar

 七、主電路圖：

八、設備外形尺寸: 

     1、1#變（1250KVA變）成套柜共3柜：

單柜尺寸1000（寬）×1000（深）×2200（高）

     2、4#變（1250KVA變）成套柜共3柜：

單柜尺寸1000（寬）×1000（深）×2200（高）

 九、元器件選用要求：

1、濾波電容器的選擇依據、保護措施

濾波電容器采用全膜電容器，其材料為法國BOLLORE公司的補償及濾波專用電容膜，其要求為：

（1）線電流密度為0.12A/米或相當于1kvar容量(0.45KV)允許最大電流為2Ar.m.s，可承受沖擊短路電流能力為60A，使用環境溫度為-25℃～+55℃，溫度系數為0.015%，以環境溫度20℃為基準，溫度從-20℃～+55℃，其電容量變化不超過±0.006；

（2）電容損耗小于0.001(tgδ)；

（3）電容量年衰退率不大于0.02%；

（4）具有過電壓保護性能：當過電壓產生時，電容器不擊穿，并自動將瞬間過電壓的能量釋放；

（5）具有過流保護性能：當電流超出允許值時，內部壓力保險將切斷電源；

（6）過熱保護：同過流保護；

2、濾波電抗（電感器）的選擇依據、保護措施

（1） 良好的線性度，采用取向硅晶片及合理的氣隙；

（2）采用變流換位工藝及抽真空浸漬；

（3）具有溫度保護、保護溫度閾值105℃（線包）；

（4）單個電抗的運行噪音，在工頻時＜45db，在諧波環境下＜55db。

3、晶閘管的選擇

國產株州電力機廠研究所半導體廠-KPA,耐壓3800V，平均通態電流2000A ，3000A。

4、補償控制器的選擇

選用CY-JK200型自適應無功功率補償控制器

（1）響應時間≤20ms，驅動電平0-12V；

（2）驅動能力200mA×12；

（3）自適應功能，一步到位功能；

（4）具有缺相保護、過電壓、欠電壓保護；

（5）抗諧波能力強，能在大諧波、大沖擊性負荷環境下可靠運行。