全數(shù)字化整流系統(tǒng)中節(jié)能與抑制諧波的設(shè)計(jì)方式及運(yùn)行效果

成金平，吳彬，馮新建，毛學(xué)七

（1.新疆天業(yè)天辰化工有限公司，新疆石河子832000；2.廣州電器科學(xué)研究院，廣東廣州510300）

全數(shù)字化整流系統(tǒng)中節(jié)能與抑制諧波的設(shè)計(jì)方式及運(yùn)行效果

成金平1，吳彬1，馮新建1，毛學(xué)七2

（1.新疆天業(yè)天辰化工有限公司，新疆石河子832000；2.廣州電器科學(xué)研究院，廣東廣州510300）

介紹了新疆天業(yè)集團(tuán)天辰化工公司全數(shù)字化整流裝置的整流系統(tǒng)依靠整流主變的移相角、控制角的自動調(diào)節(jié)、增加脈波數(shù)、一機(jī)兩槽等措施來實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗及抑制諧波，成效顯著。

節(jié)能；抑制諧波；設(shè)計(jì)；運(yùn)行

新疆天業(yè)集團(tuán)天辰化工公司40萬t/a PVC項(xiàng)目于2007年11月正式投產(chǎn)，該公司引進(jìn)日本旭化成高電流密度零極距自然循環(huán)離子膜電解槽，離子膜整流裝置包括7臺整流主變、14臺晶閘管整流器（一機(jī)兩槽方式）、7臺純水冷卻器（1臺純水冷卻器供2臺整流柜）。由于整流設(shè)備先進(jìn)，控制系統(tǒng)合理且完善，自投產(chǎn)以來，在節(jié)能降耗及抑制諧波方面取得了顯著成效。

1 整流系統(tǒng)組成及主要參數(shù)

高電流密度零極距自然循環(huán)離子膜電解槽的最大電流密度為6.0 kA/m2，額定電壓為490 V，電槽正常運(yùn)行電流密度為5.5 kA/m2。電解配套ELE9000型晶閘管整流器，該裝置是基于工業(yè)計(jì)算機(jī)的全數(shù)字化系統(tǒng)，設(shè)有1套遠(yuǎn)程控制柜和1套后臺微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以對整流系統(tǒng)中的高壓開關(guān)、整變、有載開關(guān)、整流柜、直流刀開關(guān)和純水冷卻器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制，14套整流監(jiān)控系統(tǒng)采用通訊光纜傳輸，雙微機(jī)相互熱備用。

整流主變選型為ZHSFPT—18500 kVA/35，運(yùn)行方式為一機(jī)兩槽，電網(wǎng)電壓為36.5 kV，額定直流電流為2×16.2 kA，額定直流電壓為490 V，15級有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍為65%～105%。采用三相橋式整流同相逆并聯(lián)，單機(jī)組整流脈波數(shù)為2×6，整流主變總等效脈波數(shù)為48，冷卻方式為強(qiáng)油風(fēng)冷，晶閘管整流器為KHS—16.2 kA/490V型。

2 節(jié)能與抑制諧波設(shè)計(jì)方式

40萬t/a PVC工程采用的ELE9000控制系統(tǒng)為全數(shù)字化、智能化的整流調(diào)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)，該裝置設(shè)置α控制角與整流變壓器有載調(diào)壓開關(guān)連動調(diào)檔，α控制角可根據(jù)電網(wǎng)及生產(chǎn)負(fù)荷情況設(shè)置上、下限在線修改，在運(yùn)行中將其控制角設(shè)定范圍α<10°或α>23°，當(dāng)控制角達(dá)到上述范圍后，控制器發(fā)出調(diào)檔請求，自動連動或手動有載調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行調(diào)檔，以確保整流器在較高的功率因數(shù)下運(yùn)行，這樣，系統(tǒng)的有功功率比較大，完全達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)能的效果。

該工程有14臺離子膜整流設(shè)備，產(chǎn)生的諧波對電網(wǎng)影響較大，為了抑制諧波，采用了以下措施。

（1）整流主變具有移相角，等于增加了整流站等效相數(shù)，這是一種減少諧波含量的有效方法。等效多相制的原理是用人為的方法使所有整流器的同名相電壓之間發(fā)生相位移，以減少諧波分量。7臺整流調(diào)壓主變移相角度分別為±3.75°、±11.25°、±10°、0°，因此，系統(tǒng)輸出到網(wǎng)側(cè)諧波分量減少，起到減小諧波的作用。

（2）為減少整流設(shè)備產(chǎn)生諧波注入電網(wǎng)，在選型時(shí)增加設(shè)備輸出脈波數(shù)，采用一機(jī)兩槽供電方式單機(jī)組成12脈波，4臺機(jī)組構(gòu)成等效48脈波，避免在深控狀態(tài)下工作。整流系統(tǒng)在深控狀態(tài)下工作會產(chǎn)生非常嚴(yán)重的諧波，故采用有載調(diào)壓開關(guān)進(jìn)行粗調(diào)，可控硅進(jìn)行細(xì)調(diào)，避免整流系統(tǒng)在深控狀態(tài)下工作，有效抑制了高次諧波的產(chǎn)生。

3 抑制諧波節(jié)能運(yùn)行的效果

自2007年11月27日以來，電槽在5.5 kA/m2電流密度下運(yùn)行，電力部門對整流系統(tǒng)在未加濾波及補(bǔ)償裝置下，一機(jī)兩槽方式運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)諧波進(jìn)行了檢測，結(jié)果見表1。

表1 1號整流變諧波電流檢測與允許值對比結(jié)果

檢測結(jié)果表明，運(yùn)用此設(shè)計(jì)方式，不但自然功率因數(shù)及設(shè)備利用率高，而且極大地減少了對電網(wǎng)的諧波注入量，無需投資消除諧波設(shè)備及補(bǔ)償裝置，節(jié)約了能源，降低了生產(chǎn)成本。

整流系統(tǒng)采用接線方式具有移相角、15級有載調(diào)壓檔優(yōu)點(diǎn)的整流變壓器，并采用先進(jìn)的全數(shù)字化計(jì)算機(jī)控制，在整流器穩(wěn)流精度高、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對有載調(diào)壓開關(guān)與控制角的智能調(diào)節(jié)，保證整流系統(tǒng)在較高功率因數(shù)下運(yùn)行，減少諧波對電網(wǎng)的注入，使設(shè)備達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理運(yùn)行。該裝置投運(yùn)以來，系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，操作便捷，在未加裝消除諧波設(shè)備、補(bǔ)償裝置的情況下，諧波含量未超標(biāo)，一機(jī)兩槽方式運(yùn)行的自然功率因數(shù)達(dá)到0.94～0.98，完全滿足化工工藝需要，達(dá)到節(jié)能效果。

Design and operationaleffectsof energy saving and harmonic wave inhibitions in digital rectifier system

CHENG Jin-ping1,WU Bin1,FENGXin-jian1,MAOXue-qi2
（1.Xinjiang Tianye Tianchen ChemicalCo.,Ltd.,Shihezi832000,China; 2.Guangzhou Electric ApparatusResearch Institute,Guangzhou 510300,China）

The measures of energy saving and harmonic wave inhibitions in digital rectifier system were introduced,including adjustingmain transformer phase-shifting angle,self-regulation of controlled angle, increasing pulsewave and one for two rectifier.Operationaleffectswerebetter.

energy saving;harmonicwave inhibitions;design;operation

book=4,ebook=74

TM461

B

1009－1785(2010)07－0004-02

2009-09-18