FC濾波及無功補償裝置在諧波治理中的應用

方利祥

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司,河北唐山 063200)

FC濾波及無功補償裝置在諧波治理中的應用

方利祥

(首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司,河北唐山 063200)

本文主要介紹了FC濾波及無功補償裝置在110KV變電站10KV系統諧波治理中的應用,根據電能質量在線監測的結果,對含量較高的諧波進行針對性的治理,使10KV系統諧波含量低于國標值,保證電能質量。

變電站 電能質量 諧波

首鋼京唐公司一冷軋110KV變電站設置3臺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母線電源質量，每段10KV母線分別設置一組FC濾波補償裝置。此110KV變電站主要給酸軋、連退、電鍍鋅產線供電，其中主要用電及非線性負載為酸軋產線的五連軋軋機，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濾波及無功補償裝置一次接線圖

1 諧波檢測

110KV變電站故障錄波柜內裝有一臺電能質量在線監測儀，用于時時監測10KV母線諧波含量情況，自2013年12月開始，監測儀時常出現諧波超標報警，經過提取監測數據發現諧波總畸變率超過國值標(＞4%)，且11次、13次諧波含量較高，詳細數據見表1。

2 諧波治理

諧波超標一方面導致線路、電氣設備損耗增加，加大了電力運行成本，增加了電費的支出，另一方面諧波使電氣設備過熱、絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀，間接影響產品質量。由于諧波不經治理是無法自然消除，因此，當諧波超標時，必須堅決的進行有效治理。

2.1 創新點與技術關鍵

變電站每段10KV母線上設計了5次、7次、11次、13次濾波補償裝置，且投入順序設計了聯鎖邏輯關系，即投入時，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行。然而，從諧波監測數據表來看，總諧波含量超標的主要原因是由于11次、13次諧波含量較高。因此，本次諧波治理的創新點是：根據各階次諧波含量的大小，對11次、13次諧波進行針對性治理。技術關鍵是：如何解除聯鎖關系，只投入11次、13次濾波補償裝置。

表1 電能質量統計報表(電壓)

表2 電能質量統計報表(電壓)

2.2 技術方案

2.2.1 聯鎖邏輯解除

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聯鎖條件：

(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行選擇開關在“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次濾波支路投入運行狀態，從而達到解鎖的目的。

2.2.2 投入容量計算

在投入11次、13次濾波補償裝置之前，需要解決如下三個問題：10KV系統電壓會升高多少？是否會造成供電系統過電壓？在投入濾波補償裝置前，是否有必要調整主變壓器運行檔位，將10KV系統電壓先降低？

11次、13次濾波補償裝置一次系統接線圖如圖2所示。

每相由2塊450Kvar電容器并聯，以11次濾波補償裝置為例計算補償容量：2*450*3=2700Kvar，同理13次濾波補償裝置補償容量亦為2700Kvar，總補償容量為5400 Kvar。投入濾波補償后10KV電壓升高值ΔU=U*5400/S。U為目前電壓實際值10.2KV；S為系統短路容量，356.8≤S≤433.6(單位MVA)。經過計算，投入11次、13次濾波補償后，10KV系統電壓可能上升0.12∽0.15KV，達到10.35KV，不會引起系統過電壓，沒有必要調整主變壓器的運行檔位。

2.3 投入運行

在完成濾波補償裝置與高壓電纜的絕緣電阻測試及交流耐壓試驗、高壓柜的絕緣測試、交流耐壓、保護傳動試驗等相關試驗后，11次、13次濾波補償裝置順利投入運行。

濾波補償裝置投入后，諧波總畸變率由4.21%降低到2.12%，見表2。

3 結語

諧波的治理一方面為用電設備提供符合國標值的電能，保證了電氣設備正常穩定運行，降低因電氣設備原因造成的廢品率，同時延長電氣設備的使用壽命，降低設備維護費用、備件費用；另一方面濾波補償裝置投入后，1#主變壓器功率因數由0.9提高到0.99，供電線路、用電設備的電能損耗可降低10%左右。按1#主變壓器所帶負荷年電能損耗為2%計算，2013年1#主變供電量為150506400 kwh，年耗損量為3010128kwh，每年可節約用電：3010128**10%=301012.8kwh。

諧波治理一方面實現節約電能、減少損耗，降低成本，另一方面提高效率、穩定生產、優化質量，是一項節能環保的有益的工作。

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