摘 要 本文闡述了靜止型SVC中，5次FC濾波支路跳閘頻繁的主要原因，以數(shù)據(jù)的型式分析了跳閘的實(shí)質(zhì)。對(duì)新設(shè)計(jì)和改擴(kuò)建SVC裝置具有一定的指導(dǎo)意義，具有一定的實(shí)用性。

關(guān)鍵詞 TCR +FC2+FC3+FC4+FC5+FC7 FC濾波支路 5次濾波 電容器組 電抗器

一、引言

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工礦企業(yè)新技術(shù)新裝備的引進(jìn)，企業(yè)電力網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生了大量的諧波，電壓波動(dòng)和閃變頻繁，嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)，大型靜止型SVC補(bǔ)償器是抑制或消除電網(wǎng)諧波和解決沖擊性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)、閃變較成熟及有效的措施。靜止型SVC是由晶閘管控制觸發(fā)的“可調(diào)節(jié)”電感線圈+2次濾波+3次濾波+4次濾波+5次濾波+7次濾波組成，即：TCR +FC2+FC3+FC4+FC5+FC7。諸多SVC使用單位經(jīng)常出現(xiàn)FC4、FC5、FC7濾波支路的開關(guān)頻繁跳閘，其表現(xiàn)的形式是：FC支路的繼電保護(hù)電流速斷動(dòng)作或過電流動(dòng)作，復(fù)位后再投入，運(yùn)行1h左右，繼電保護(hù)又重復(fù)上述動(dòng)作，造成企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量下降，連續(xù)化生產(chǎn)的企業(yè)造成間歇停電經(jīng)濟(jì)損失巨大。究其原因，使用單位與設(shè)計(jì)單位經(jīng)常因此發(fā)生爭(zhēng)執(zhí)，所以，分析FC濾波支路開關(guān)跳閘的根本原因，找到解決FC濾波支路開關(guān)跳閘的辦法，無論對(duì)正在運(yùn)行的靜止型SVC裝置，還是對(duì)新設(shè)計(jì)和改擴(kuò)建的靜止型SVC裝置，具有一定的指導(dǎo)意義，具有一定的實(shí)用性。本文以35kV160MVarSVC5次FC濾波支路的具體設(shè)計(jì)為例，從設(shè)計(jì)角度，分析FC支路開關(guān)跳閘的根本原因，闡述解決FC支路開關(guān)頻繁跳閘的辦法。

二、靜止型SVC補(bǔ)償器FC濾波支路開關(guān)頻繁跳閘分析

1、靜止型SVC補(bǔ)償器的基本原理

由于頻率主要決定于系統(tǒng)中的有功功率平衡，系統(tǒng)發(fā)出的有功功率不足，頻率就會(huì)偏低；電壓則主要取決于系統(tǒng)中的無功功率平衡，無功功率不足時(shí)，電壓就會(huì)偏低。靜止型SVC補(bǔ)償器，就是把具有容性功率的裝置與感性功率的負(fù)荷并聯(lián)在同一電路中，能量在兩種負(fù)荷之間互相交換。這樣，感性功率負(fù)荷所需要的無功功率便可由容性功率負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償，從而起到減小沖擊性負(fù)荷引起的系統(tǒng)電壓波動(dòng)，抑制和消除諧波，提高功率因數(shù)，增加設(shè)備工作效率的作用。

2、靜止型SVC補(bǔ)償器電氣原理（見圖1）

因此5次諧波濾波的電容器組的容量選擇為61.3MVar。

5次諧波FC濾波的設(shè)計(jì)

按慣例FC濾波支路的設(shè)計(jì)：根據(jù)GB50227-2008《并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》，用于抑制諧波時(shí)，串聯(lián)于FC濾波支路電抗器的電抗率應(yīng)根據(jù)并聯(lián)電容器組接入電網(wǎng)處的背景諧波含量選擇，當(dāng)諧波5次以上時(shí)，電抗率宜取xk%=4.5%～5.0%，一般選用xk%=4.5%的干式空心濾波電抗器，型號(hào)為L(zhǎng)KGKL-35kV-3.62mH-859.02kVar，兩臺(tái)垂直疊置（互感率為自感的50%）；電容器組采用每相8支并聯(lián)再4支串聯(lián)，即：每相32支型號(hào)AAM 6.1 kV -655 kVar -1W交流濾波電容器，歸算容量Qj=3€？2€？.655MVar=62.88MVar≥Q=61.3MVar；采用雙星型并聯(lián)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。

4、對(duì)靜止型SVC補(bǔ)償器FC濾波支路開關(guān)跳閘分析

跳閘時(shí)的生產(chǎn)背景：①100t、80t電弧爐處于熔化期，40t電弧爐處于初熔期，其余精煉爐都處于冶煉期；②100t、40t電弧爐處于熔化期，80t電弧爐處于初熔期，其余精煉爐都處于冶煉期；③100t、80t、40t電弧爐處于熔化期，其余精煉爐都處于冶煉期。

跳閘時(shí)靜止型SVC補(bǔ)償器的狀態(tài)：跟蹤觸發(fā)晶閘管組導(dǎo)通電流不大于7.5A，①②兩種情況時(shí)，5次FC濾波支路過電流動(dòng)作保護(hù)跳閘，③情況時(shí)，5次FC濾波支路電流速斷動(dòng)作保護(hù)跳閘。

基于上述情況，①、②兩種情況，由于大容量的波動(dòng)性負(fù)荷100t、80t、40t電弧爐處于熔化期，無功波動(dòng)量很大，相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)生5次諧波的數(shù)值已經(jīng)超過變壓器制造商給定的數(shù)值，即：表1所列的數(shù)值，精煉爐處于正常的工作狀態(tài)，超過表1給定值的概率很小，此時(shí)，5次濾波支路需要濾波的容量已超過其所能夠承擔(dān)量，可見，產(chǎn)生5次諧波電流大于設(shè)計(jì)數(shù)值和過電流保護(hù)整定值，從而過電流保護(hù)動(dòng)作而跳閘；③的情況，由于100t、80t、40t電弧爐同時(shí)處于熔化期，精煉爐處于正常的工作狀態(tài)，同樣道理，產(chǎn)生5次諧波電流遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)數(shù)值、達(dá)到了電流速斷保護(hù)整定值，從而電流速斷保護(hù)保護(hù)動(dòng)作而跳閘。其主要原因是：電弧爐在熔化期經(jīng)常150%過負(fù)荷，因此，產(chǎn)生的5次諧波電流也接近額定值的150%，按慣例設(shè)計(jì)時(shí)沒有給出裕度；另一方面，5次諧波支路串聯(lián)濾波電抗器，電抗率xk%=4.5%，它本身也是一個(gè)感性無功，消耗掉諧波支路所要濾波的4.5%的容性補(bǔ)償，所以5次諧波FC濾波支路所能承載的5次諧波感性無功功率只有（1-4.5%）Qj。得出結(jié)論：按慣例設(shè)計(jì)的5次諧波FC濾波器偏小，且設(shè)計(jì)不合理。

三、靜止型SVC補(bǔ)償器FC濾波支路開關(guān)跳閘的解決辦法

針對(duì)上述分析，要解決5次諧波支路過電流和電流速斷跳閘，只能從設(shè)計(jì)角度來解決?？梢圆捎萌缦略O(shè)計(jì)方法：

①將大容量的波動(dòng)性負(fù)荷100t、80t、40t電弧爐等的5次諧波電流按運(yùn)行中出現(xiàn)的最大值進(jìn)行設(shè)計(jì)，因電弧爐在冶煉過程中，在熔化段經(jīng)常150%過負(fù)荷，而且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)0.5h之多，即：額定5次諧波電流乘以150%進(jìn)行疊加計(jì)算，再乘以一個(gè)

再按上述數(shù)據(jù)選擇電抗器和電容器組；

②根據(jù)5次諧波電流的額定數(shù)值進(jìn)行計(jì)算總的諧波電流容量，再乘以經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，此系數(shù)是將波動(dòng)性較大的負(fù)荷占總負(fù)荷50%以上按120%過載，再與波動(dòng)性不大的負(fù)荷負(fù)載率系數(shù)0.85之積，即：K=1.2€？.85=1.02，進(jìn)行諧波容量計(jì)算，再將濾波電抗器的“損失容量”歸算到電容器組：

根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)選擇電抗器和電容器組。此種方法是具備一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)才可使用，計(jì)算的數(shù)據(jù)更接近實(shí)際運(yùn)行情況。

無論采用上述哪種辦法，經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)都得到了驗(yàn)證是切實(shí)可行的，同時(shí)，經(jīng)過實(shí)地測(cè)試數(shù)據(jù)，電網(wǎng)的諧波電流含量也達(dá)到了①中的數(shù)值，避免了原設(shè)計(jì)的不合理因素，能夠很好地解決5次濾波支路因過電流、電流速斷保護(hù)動(dòng)作出現(xiàn)的開關(guān)跳閘故障。

四、結(jié)語(yǔ)

某重型機(jī)械集團(tuán)110/35kV變電站設(shè)計(jì)時(shí)，為了解決煉鋼廠大型煉鋼電弧爐、精煉爐等波動(dòng)性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，引進(jìn)了一套35kV160MVar大型靜止型SVC補(bǔ)償器，運(yùn)行過程中出現(xiàn)了上述故障。其原因是：4、5次諧波FC濾波器按慣例設(shè)計(jì)的濾波容量偏小，且設(shè)計(jì)方法不符合理論依據(jù)。類似的實(shí)例在其他企業(yè)無功補(bǔ)償濾波改造中也時(shí)有發(fā)生，不僅嚴(yán)重影響了電網(wǎng)的電能質(zhì)量的提高和供電的可靠性，而且嚴(yán)重影響了企業(yè)的正常生產(chǎn)。雖然無功補(bǔ)償濾波產(chǎn)品技術(shù)和制造技術(shù)正在日益發(fā)展，但是，對(duì)無功補(bǔ)償濾波裝置的故障分析、剖析其故障機(jī)理、找出解決辦法是各個(gè)生產(chǎn)型企業(yè)和電力運(yùn)行企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。類似的故障在實(shí)際解決時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的改造投資，但與影響生產(chǎn)造成的經(jīng)濟(jì)損失相比，還是有一定的積極意義的。尤其對(duì)新設(shè)計(jì)和改擴(kuò)建SVC裝置具有一定的指導(dǎo)意義，本文雖然對(duì)一些故障進(jìn)行了剖析，但在無功補(bǔ)償濾波技術(shù)上和理論上還有諸多不足之處，尤其在對(duì)晶閘管投切的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償濾波裝置的故障和解決辦法上，有很大的研究空間需要進(jìn)一步工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京 中國(guó)電力出版社，2005.

[2]王建華主編.電氣工程師手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[3]GB3983.2-1989.高電壓并聯(lián)電容器.

[4]DL/T604-1996.高壓并聯(lián)電容器技術(shù)條件.

[5]GB/T14549-1993.電能質(zhì)量公共電網(wǎng)諧波.

[6]GB50227-2008.并聯(lián)電容器裝置設(shè)計(jì)規(guī)范.