鄭建東，鄧子偉，何 暉

（南寧化工股份有限公司，廣西 南寧 530031）

離子膜燒堿整流裝置諧波治理效果的檢測分析

鄭建東，鄧子偉，何 暉

（南寧化工股份有限公司，廣西 南寧 530031）

采用FLUKE43B電能質(zhì)量分析儀，檢測整流裝置采取諧波治理措施后的諧波電壓畸變率和諧波電流數(shù)值。檢測結(jié)果表明，諧波治理的效果較理想，符合設(shè)計(jì)要求。

整流裝置；諧波檢測；治理效果

燒堿生產(chǎn)中的整流裝置是一個大的諧波源，它污染電網(wǎng)，干擾其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行，特別是干擾自動控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，增加能耗。為降低消耗，并節(jié)省諧波治理費(fèi)用，新建企業(yè)應(yīng)在設(shè)計(jì)階段就采取諧波治理措施。某化工公司15萬t/a離子膜法燒堿建設(shè)項(xiàng)目（一期7.5萬t/a）設(shè)計(jì)中，采取了整流裝置的諧波治理方案。該項(xiàng)目已于2010年10月投運(yùn)，最近對諧波治理效果進(jìn)行了檢測。

1 諧波治理概況

該公司的電源由該市供電部門220 kV蝶山變電站供給，蝶山變電站110 kV線路送至上源變電站，再用35 kV電力電纜送至該公司35 kV變電站。

蝶山變電站現(xiàn)僅安裝了1臺180 MVA三圈電力變壓器，110 kV線路長7 km，采用LGJ-300/50的鋼芯鋁絞線，上源變電站現(xiàn)安裝1臺63 MVA三圈電力變壓器，采用2根YJV73-26/35-300的交聯(lián)聚乙烯電力電纜并聯(lián)送至化工公司35 kV變電站，距離為300 m左右。

該公司一期工程安裝3臺2.5萬t/a的復(fù)極式離子膜電解槽，整流變壓器型號為ZHSFT-11200/35，有載分接開關(guān)±9極，整流器型號為KHSJ-2×8kA/600，電力變壓器為SZ-6300/35。以上4臺變壓器均接于35 kV變電站Ⅰ段母線。

在工程設(shè)計(jì)時，整流機(jī)組配置為單機(jī)組12脈波，3臺機(jī)組等效36脈波，采用非同相逆并聯(lián)方式。整流變壓器采取網(wǎng)側(cè)延邊△移相方式，一組為0°和30°；一組為+20°和-10°；一組為-20°和+10°。另為二期工程預(yù)留的移相角為+15°和-15°；-5°和+25°；+5°和-25°。

該工程于2010年10月投運(yùn)至2011年7月，因該市供電部門供電負(fù)荷原因，電解槽只有少部分時間能滿負(fù)荷運(yùn)行（直流電流為13 kA），大部分時間在80%~90%負(fù)荷下運(yùn)行，本次檢測時的運(yùn)行負(fù)荷為92.6%（12.05 kA）。

上源變電站35 kV母線的短路容量現(xiàn)為145.449 MVA。

2 諧波檢測

檢測采用福路克公司的FLUKE 43B電能質(zhì)量分析儀，采取測當(dāng)時值的方式，進(jìn)行了3次測試。

檢測依據(jù)：GB/T14549-1993。采用FLUKE 43B電能質(zhì)量分析儀對該公司35 kV變電站配電系統(tǒng)35 kV進(jìn)線及3臺整流變壓器網(wǎng)側(cè)的C.T、P.T二次信號（三相）進(jìn)行測試，監(jiān)測35 kV配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。

檢測數(shù)據(jù)：35 kV變電站總進(jìn)線；1#整流變壓器網(wǎng)側(cè)；2#整流變壓器網(wǎng)側(cè)；3#整流變壓器網(wǎng)側(cè)；

2011年7月20日10時第1次檢測數(shù)據(jù)見表1、諧波電流檢測數(shù)據(jù)見表2、總諧波電流畸變率數(shù)據(jù)見表3。

表1 第1次檢測數(shù)據(jù)

表2 諧波電流檢測（實(shí)測值）

表3 總諧波電流畸變率%

注：國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93中的基準(zhǔn)短路容量為250 MVA。當(dāng)電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的最小短路容量不同于國標(biāo)中的基準(zhǔn)短路容量時，應(yīng)按下列公式修正諧波電流允許值：

式中：Sk1-公共連接點(diǎn)的最小短路容量，MVA；

Sk2-基準(zhǔn)短路容量，MVA；

Ihp-國標(biāo)中第h次諧波電流允許值，A；

Ih-短路容量為Sk1時的第h次諧波電流允許值，A。

第二次檢測數(shù)據(jù)和第三次檢測數(shù)據(jù)與第一次檢測數(shù)據(jù)相近或相同。

3 治理效果分析

本工程在設(shè)計(jì)階段，為了遏制整流裝置產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)的污染和減少諧波對廠內(nèi)自動控制設(shè)備等的干擾，采取了整流變壓器移相的方法，經(jīng)計(jì)算對比，采用12脈波/臺的整流器。設(shè)計(jì)計(jì)算的總諧波電壓畸變率為1.9%。

從檢測的數(shù)據(jù)來看，該35 kV變電站總諧波電壓畸變率為0.5%~0.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)，比設(shè)計(jì)值（1.9%）也低了不少。從檢測出的諧波電流數(shù)值來看，單臺整流機(jī)組的一些諧波電流值仍較高，如I11約為6 A左右，I13大約為4 A左右，高于國家標(biāo)準(zhǔn)要求，但從該35 kV變電站的進(jìn)線端來看，總諧波電流畸變率也是比較低的（0.6%~0.9%），因此，諧波電流還是在國家標(biāo)準(zhǔn)允許注入值之下。

現(xiàn)該工程還未安裝電容補(bǔ)償（濾波）裝置，功率因數(shù)為自然功率因數(shù)（0.90~0.92）。該公司現(xiàn)在的電力負(fù)荷占上源變電站35 kV電力負(fù)荷的40%左右，從該站35 kV公共連接點(diǎn)看，該公司注入的各次諧波電流亦未超出所占的份額。

檢測的數(shù)據(jù)比設(shè)計(jì)計(jì)算的數(shù)據(jù)低，由以下原因造成。

（1）設(shè)計(jì)計(jì)算時，采用的數(shù)值比較高。如直流電流取15 kA，而實(shí)際上，電解槽滿負(fù)荷運(yùn)行時（2.5萬t/a），直流電流只有13 kA；計(jì)算時，整流變壓器網(wǎng)側(cè)電流為165 A，網(wǎng)側(cè)交流功率為9 993 kVA左右。本次測試時，運(yùn)行的直流電流僅為電解槽滿負(fù)荷運(yùn)行的92.6%，以1#整流機(jī)組為例，網(wǎng)側(cè)交流功率為7 316 kVA，網(wǎng)側(cè)運(yùn)行電流為112 A左右 （整流變壓器的負(fù)載率為66.16%）。當(dāng)電解槽滿負(fù)荷運(yùn)行，直流電流為13 kA時，網(wǎng)側(cè)交流功率為8 237 kVA左右，網(wǎng)側(cè)運(yùn)行電流為126 A左右 （整流變壓器的負(fù)載率為74.48%）。估計(jì)在電解槽滿負(fù)荷運(yùn)行時，總諧波電壓畸變率和總諧波電流畸變率都會有所增加，但增幅不會很大，在國家標(biāo)準(zhǔn)允許值之下。

（2）整流變壓器制造商的制造工藝較高，移相角準(zhǔn)確，以及整流器晶閘管控制角對稱性精度的提高，減少了非特征諧波電流含有率，從現(xiàn)有數(shù)值看，應(yīng)低于2%，從而降低了諧波電壓的水平。

（3）設(shè)計(jì)計(jì)算時，110 kV變電站的電力變壓器容量按40 MVA計(jì)算，現(xiàn)實(shí)際為63 MVA，則短路容量應(yīng)增大，系統(tǒng)阻抗相應(yīng)減小，諧波電壓也會比設(shè)計(jì)計(jì)算小。

為了降低氯堿整流裝置的諧波水平，應(yīng)采取以下措施：a.在氯堿工程中，將整流變壓器移相設(shè)置，采用多脈波整流器，形成等效多相整流電路。采用整流器的脈波數(shù)和整流變壓器的移相角，應(yīng)以計(jì)算確定。b.采購制造工藝高，整流變壓器移相角準(zhǔn)確、整流器晶閘管控制角對稱性精度高的產(chǎn)品。

綜上所述，本工程諧波治理的效果比較好。這些數(shù)據(jù)為今后裝設(shè)電容補(bǔ)償（濾波）裝置提供了依據(jù)，也證明了設(shè)計(jì)是成功的。可以預(yù)見，當(dāng)二期工程完工后，該公司諧波治理的效果也是比較理想的。

Detection and analysis of ion membrane caustic soda rectifying device harmonic control

ZHENG Jian-dong，DENG Zi-wei，HE Hui
（Nanning Chemical Co.,Ltd.,Nanning 5300031，China）

Using power quality analyzer to detect rectifying device harmonic voltage distortion rate and harmonic current value.The results show that harmonic control effect is ideal,comply with the design requirements.

rectifying device;harmonic detection;treatment effect

TQ083+.1

B

1009－1785(2011)12-0015-03

2011-08-26