高速線材濾波器運(yùn)行性能分析

劉茂松

摘 要：本文就高線在變頻調(diào)速狀態(tài)下產(chǎn)生的高次諧波進(jìn)行分析，提出了高次諧波的產(chǎn)生以及解決方案，為高線的正常運(yùn)行提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：變頻 諧波 濾波

中圖分類號(hào)：TG3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）02（a）-0140-02

高線工程10 kV母線分為兩段，兩路電源引自馬鋼（合肥）鋼鐵有限責(zé)任公司總降變電所10 kV母線。負(fù)荷中的軋線主電機(jī)和輔傳動(dòng)均裝設(shè)在10 kVⅠ段母線上，主軋機(jī)采用交直交變頻電機(jī)，精軋機(jī)組為同步電機(jī)，輔傳動(dòng)采用直流電機(jī)，它們均是一種非線性負(fù)荷，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量電力高次諧波，污染電力系統(tǒng)，影響其它設(shè)備的正常工作。

為吸收電力高次諧波，提高功率因數(shù)， 10 kVⅠ段母線必須裝設(shè)電力高次諧波濾波裝置。安裝電力濾波裝置后，將高線廠10 kVⅠ段母線的功率因數(shù)提高到0.92以上，流入電網(wǎng)的各次諧波電流和各級(jí)母線電壓畸變率（THD和HRU）滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93《電能質(zhì)量——公用電網(wǎng)諧波》中的規(guī)定。

1 諧波電流及電壓畸變

由于主、輔傳動(dòng)采用變頻和直流傳動(dòng)，高線工程在生產(chǎn)過(guò)程中將產(chǎn)生大量的高次諧波。據(jù)已經(jīng)確定的供電方案是高線工程10 kVⅠ段使用的整流變分別為△/Y和△/△接線。整流變以這種方式組合接線，整流變一次側(cè)可以等效為12脈波整流。因而變流裝置所產(chǎn)生的高次諧波主要是5、7、11、13、17、19、23、25次和少量的偶數(shù)次等非特征諧波。根據(jù)計(jì)算，10 kVⅠ段諧波電流發(fā)生量見表1。

由表1可以看出，10 kV母線的11、13、23、25次諧波電流遠(yuǎn)超過(guò)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《電能質(zhì)量——公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549-93國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限值，5、7、17、19次諧波電流也接近國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的限值。電壓畸變率為8.5%，也遠(yuǎn)超過(guò)該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的4%限值。以上計(jì)算是按照10 kV Skmin=200 MVA計(jì)算。

2 濾波器投入系統(tǒng)分析

2.1 投入H5+H7濾波器性能分析

10 kV母線短路容量按200 kVA計(jì)算，H5濾波器的安裝容量為1200 kvar，H7濾波器的安裝容量為900 kvar，當(dāng)這兩個(gè)濾波器一起投入10 kV電力系統(tǒng)會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生什么影響呢？濾波器本身是不是能夠安全運(yùn)行，5次諧波，7次諧波，11次諧波，13次諧波等主要特征諧波流入系統(tǒng)是不是滿足國(guó)標(biāo)要求，等等，這一系列的問(wèn)題需要進(jìn)一步的計(jì)算，采用模擬仿真軟件進(jìn)行仿真計(jì)算后得出阻抗曲線如圖1，從仿真計(jì)算可以看出流入系統(tǒng)的5次7次諧波滿足國(guó)標(biāo)要求，而11次、13次諧波超過(guò)了國(guó)標(biāo)要求，這說(shuō)明在高線廠正常生產(chǎn)時(shí)候，只投5次和7次濾波器是滿足不了諧波要求，另外，5次和7次濾波器并入電網(wǎng)以后，在整數(shù)點(diǎn)諧波位置沒(méi)有出現(xiàn)較大的阻抗，這說(shuō)明濾波器并入電網(wǎng)以后沒(méi)有出現(xiàn)并聯(lián)諧振，所以，濾波器和系統(tǒng)是安全的。

2.2 投入H5+H7+H11+H13濾波器性能分析

從圖2仿真計(jì)算可以看出流入系統(tǒng)的5次、7次、11次、13次諧波都滿足國(guó)標(biāo)要求，13次濾波器投入后，性能指標(biāo)更好，這說(shuō)明在高線廠正常生產(chǎn)時(shí)候，無(wú)功補(bǔ)償不夠的情況下才投13次濾波器，另外，5次、7次、11次和13次濾波器并入電網(wǎng)以后，在整數(shù)點(diǎn)諧波位置沒(méi)有出現(xiàn)較大的阻抗，這說(shuō)明濾波器并入電網(wǎng)以后沒(méi)有出現(xiàn)并聯(lián)諧振，所以，濾波器和系統(tǒng)都是安全的。

3 結(jié)論

類似于高線廠軋鋼生產(chǎn)線，在整流變一次側(cè)集中安裝電力濾波器時(shí)，濾波器的容量不能過(guò)大，對(duì)軋機(jī)產(chǎn)生的諧波要進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，掌握準(zhǔn)確的諧波電流值，通過(guò)對(duì)濾波器與電力系統(tǒng)并聯(lián)運(yùn)行的分析計(jì)算，得出滿足生產(chǎn)實(shí)際需求的濾波器運(yùn)行方式，通過(guò)仿真計(jì)算，掌握濾波器投切過(guò)程中各個(gè)狀態(tài)的系統(tǒng)和濾波器的性能指標(biāo)，來(lái)指導(dǎo)高線廠對(duì)濾波器的運(yùn)行維護(hù)和使用，使濾波器達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，來(lái)滿足高線廠正常生產(chǎn)的需求，也為類似的棒線材廠指導(dǎo)濾波補(bǔ)償提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 余萬(wàn)華，杜燕斌，韓靜濤，等.高速線材控冷段溫度及性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)[J].軋鋼，2006，23（5）.

[2] 付川.淺析高速線材廠集卷工藝及控制改進(jìn)[J].中國(guó)科技博覽，2013（28）.