方利祥

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,河北唐山 063200)

FC濾波及無功補(bǔ)償裝置在諧波治理中的應(yīng)用

方利祥

(首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司,河北唐山 063200)

本文主要介紹了FC濾波及無功補(bǔ)償裝置在110KV變電站10KV系統(tǒng)諧波治理中的應(yīng)用,根據(jù)電能質(zhì)量在線監(jiān)測的結(jié)果,對(duì)含量較高的諧波進(jìn)行針對(duì)性的治理,使10KV系統(tǒng)諧波含量低于國標(biāo)值,保證電能質(zhì)量。

變電站 電能質(zhì)量 諧波

首鋼京唐公司一冷軋110KV變電站設(shè)置3臺(tái)50MVA主變壓器，其中1#主變帶10KV一、二段母線，3#主變帶10KV三、四段母線，2#主變備用，為保證10KV母線電源質(zhì)量，每段10KV母線分別設(shè)置一組FC濾波補(bǔ)償裝置。此110KV變電站主要給酸軋、連退、電鍍鋅產(chǎn)線供電，其中主要用電及非線性負(fù)載為酸軋產(chǎn)線的五連軋軋機(jī)，也是10KV母線最主要的諧波源。

圖1 高壓柜合分閘控制原理圖

圖2 FC濾波及無功補(bǔ)償裝置一次接線圖

1 諧波檢測

110KV變電站故障錄波柜內(nèi)裝有一臺(tái)電能質(zhì)量在線監(jiān)測儀，用于時(shí)時(shí)監(jiān)測10KV母線諧波含量情況，自2013年12月開始，監(jiān)測儀時(shí)常出現(xiàn)諧波超標(biāo)報(bào)警，經(jīng)過提取監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)諧波總畸變率超過國值標(biāo)(＞4%)，且11次、13次諧波含量較高，詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1。

2 諧波治理

諧波超標(biāo)一方面導(dǎo)致線路、電氣設(shè)備損耗增加，加大了電力運(yùn)行成本，增加了電費(fèi)的支出，另一方面諧波使電氣設(shè)備過熱、絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀，間接影響產(chǎn)品質(zhì)量。由于諧波不經(jīng)治理是無法自然消除，因此，當(dāng)諧波超標(biāo)時(shí)，必須堅(jiān)決的進(jìn)行有效治理。

2.1 創(chuàng)新點(diǎn)與技術(shù)關(guān)鍵

變電站每段10KV母線上設(shè)計(jì)了5次、7次、11次、13次濾波補(bǔ)償裝置，且投入順序設(shè)計(jì)了聯(lián)鎖邏輯關(guān)系，即投入時(shí)，必須先投入5次、7次濾波，11次、13次濾波裝置才能順利投入運(yùn)行。然而，從諧波監(jiān)測數(shù)據(jù)表來看，總諧波含量超標(biāo)的主要原因是由于11次、13次諧波含量較高。因此，本次諧波治理的創(chuàng)新點(diǎn)是：根據(jù)各階次諧波含量的大小，對(duì)11次、13次諧波進(jìn)行針對(duì)性治理。技術(shù)關(guān)鍵是：如何解除聯(lián)鎖關(guān)系，只投入11次、13次濾波補(bǔ)償裝置。

表1 電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表(電壓)

表2 電能質(zhì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表(電壓)

2.2 技術(shù)方案

2.2.1 聯(lián)鎖邏輯解除

圖1為11次、13次濾波支路高壓柜合、分閘控制原理圖，從圖1可以看出高壓柜合閘有三個(gè)聯(lián)鎖條件：

(1)7次濾波支路隔離柜刀閘在合位；(2)5次、7次濾波支路高壓柜斷路器在合位。

(3)11次、13次濾波支路隔離柜允許投入運(yùn)行選擇開關(guān)在“允許位”。

解決方法：將5次、7次濾波支路隔離柜刀閘合閘，然后在試驗(yàn)位合5次、7次濾波支路高壓柜斷路器，模擬5次、7次濾波支路投入運(yùn)行狀態(tài)，從而達(dá)到解鎖的目的。

2.2.2 投入容量計(jì)算

在投入11次、13次濾波補(bǔ)償裝置之前，需要解決如下三個(gè)問題：10KV系統(tǒng)電壓會(huì)升高多少？是否會(huì)造成供電系統(tǒng)過電壓？在投入濾波補(bǔ)償裝置前，是否有必要調(diào)整主變壓器運(yùn)行檔位，將10KV系統(tǒng)電壓先降低？

11次、13次濾波補(bǔ)償裝置一次系統(tǒng)接線圖如圖2所示。

每相由2塊450Kvar電容器并聯(lián)，以11次濾波補(bǔ)償裝置為例計(jì)算補(bǔ)償容量：2*450*3=2700Kvar，同理13次濾波補(bǔ)償裝置補(bǔ)償容量亦為2700Kvar，總補(bǔ)償容量為5400 Kvar。投入濾波補(bǔ)償后10KV電壓升高值ΔU=U*5400/S。U為目前電壓實(shí)際值10.2KV；S為系統(tǒng)短路容量，356.8≤S≤433.6(單位MVA)。經(jīng)過計(jì)算，投入11次、13次濾波補(bǔ)償后，10KV系統(tǒng)電壓可能上升0.12∽0.15KV，達(dá)到10.35KV，不會(huì)引起系統(tǒng)過電壓，沒有必要調(diào)整主變壓器的運(yùn)行檔位。

2.3 投入運(yùn)行

在完成濾波補(bǔ)償裝置與高壓電纜的絕緣電阻測試及交流耐壓試驗(yàn)、高壓柜的絕緣測試、交流耐壓、保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)等相關(guān)試驗(yàn)后，11次、13次濾波補(bǔ)償裝置順利投入運(yùn)行。

濾波補(bǔ)償裝置投入后，諧波總畸變率由4.21%降低到2.12%，見表2。

3 結(jié)語

諧波的治理一方面為用電設(shè)備提供符合國標(biāo)值的電能，保證了電氣設(shè)備正常穩(wěn)定運(yùn)行，降低因電氣設(shè)備原因造成的廢品率，同時(shí)延長電氣設(shè)備的使用壽命，降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、備件費(fèi)用；另一方面濾波補(bǔ)償裝置投入后，1#主變壓器功率因數(shù)由0.9提高到0.99，供電線路、用電設(shè)備的電能損耗可降低10%左右。按1#主變壓器所帶負(fù)荷年電能損耗為2%計(jì)算，2013年1#主變供電量為150506400 kwh，年耗損量為3010128kwh，每年可節(jié)約用電：3010128**10%=301012.8kwh。

諧波治理一方面實(shí)現(xiàn)節(jié)約電能、減少損耗，降低成本，另一方面提高效率、穩(wěn)定生產(chǎn)、優(yōu)化質(zhì)量，是一項(xiàng)節(jié)能環(huán)保的有益的工作。

[1]羅安.電網(wǎng)諧波治理和無功補(bǔ)償技術(shù)及裝備[M].北京：中國電力出版社,2006．

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