濾波補(bǔ)償在本溪連鑄曲軸公司的應(yīng)用及其節(jié)能效益分析

程坦

（國(guó)網(wǎng)本溪供電公司，遼寧 本溪 117000）

濾波補(bǔ)償在本溪連鑄曲軸公司的應(yīng)用及其節(jié)能效益分析

程坦

（國(guó)網(wǎng)本溪供電公司，遼寧 本溪 117000）

針對(duì)中頻電爐運(yùn)行時(shí)諧波電流含量過(guò)多，影響公用電網(wǎng)供電質(zhì)量、能耗較高的問(wèn)題，提出了應(yīng)用濾波補(bǔ)償裝置治理諧波的解決方案。在提升功率因數(shù)的同時(shí)又能節(jié)約能耗，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

諧波；無(wú)功補(bǔ)償；應(yīng)用；節(jié)能

本溪連鑄曲軸公司有1 000 kVA主變壓器1臺(tái)。在0.4kV母線上分別安裝500kV及400kV中頻電爐各1臺(tái)。由于中頻電爐采用的是6脈整流，工作時(shí)5次、7次、11次諧波電流含量過(guò)高，變壓器損耗、溫升及噪音大，安全隱患增加，導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降，縮短變壓器使用壽命，并且需要支付高額的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)，造成企業(yè)生產(chǎn)成本增高。通過(guò)應(yīng)用濾波補(bǔ)償裝置治理諧波的解決方案，能有效地將負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波吸收，改善功率因數(shù)，提高設(shè)備可靠性，在提升公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的目的，具有良好的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

1　諧波及功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)

諧波：由于公網(wǎng)供電標(biāo)準(zhǔn)頻率為50 Hz，5次濾波的頻率為250Hz，7次濾波的頻率為350Hz，11次濾波的頻率為550Hz［1］。

功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)：實(shí)行2部制電價(jià)的用電客戶，供電企業(yè)根據(jù)用戶功率因數(shù)的水平高低減收或增收的電費(fèi)。

2　諧波計(jì)算及補(bǔ)償方案

因變壓器低壓側(cè)2臺(tái)中頻電爐單個(gè)繞組側(cè)采用6脈整流，則該中頻爐的特征諧波理論值應(yīng)為5次、7次、11次、13次諧波。根據(jù)電網(wǎng)電壓質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)該整流產(chǎn)生的特征諧波，采用經(jīng)濟(jì)實(shí)用、技術(shù)成熟的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償及LC濾波技術(shù)方案，分別設(shè)置濾波回路，在吸收諧波電流的同時(shí)也完成基波無(wú)功功率的補(bǔ)償［2］。

3　濾波補(bǔ)償系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1系統(tǒng)的技術(shù)要求

通過(guò)對(duì)變壓器的低壓系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，補(bǔ)償后變壓器二次側(cè)功率因數(shù)＞0.95，諧波含量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

第一，考核點(diǎn)：10kV電源進(jìn)線處。第二，考核指標(biāo)：功率因數(shù)/月≥0.95。電壓總畸變及諧波含量不超過(guò)國(guó)標(biāo)限值GB/T14549-1993。

3.2系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)測(cè)試10kV電源進(jìn)線處諧波，主變?yōu)?000kVA，有功功率已知為0.8，補(bǔ)償前無(wú)功總量為：

補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.95，并且輸出功率不變，補(bǔ)償后的無(wú)功總量為：

需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功總量為：

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及技術(shù)要求，通過(guò)計(jì)算及仿真，濾波補(bǔ)償系統(tǒng)應(yīng)在變壓器0.4kV繞組側(cè)加裝單套濾波補(bǔ)償裝置，容量為300Kvar，確定5、7、11次3組濾波支路。在運(yùn)行濾波裝置后，濾波支路會(huì)吸收諧波電流，所以濾波裝置應(yīng)考慮加大補(bǔ)償總?cè)萘浚?］。綜上所述，濾波補(bǔ)償系統(tǒng)總?cè)萘繛?00kVAr。

3.3系統(tǒng)的仿真分析

由于系統(tǒng)中實(shí)際諧波發(fā)生量巨大，通過(guò)仿真系統(tǒng)諧波阻抗分析，對(duì)于3次諧波有1.2倍的放大，但由于系統(tǒng)中3次諧波分量本身就很小，所以影響不會(huì)很大。為避免特征諧波放大，濾波支路按照單投切1組H5、H7或H11，從低次向高次投運(yùn)，切除時(shí)順序?qū)?yīng)相反。

4　補(bǔ)償效果以及節(jié)能效益

4.1濾波補(bǔ)償效果

裝置投入后電力供電系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)3次諧波吸收率為76%，5次諧波吸收率為77%，7次諧波吸收率為78%，有效抑制了11次以上高次諧波。注入公共連接點(diǎn)的諧波電壓及諧波電流均能滿足GB/T14549-1993的標(biāo)準(zhǔn)限值，濾波效果明顯，不會(huì)與系統(tǒng)發(fā)生整數(shù)次的特征諧波放大現(xiàn)象，同時(shí)補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到0.95。

4.2節(jié)能效益

4.2.1降低后的線損節(jié)電計(jì)算

1000kVA主變平均功率按800kW計(jì)算用Sx表示，工量為10h/d、264d/年，全年耗電時(shí)間為2 640h用表示，每KW·h電費(fèi)為0.55元用K表示，電能線損與傳輸比0.03用表示，則補(bǔ)償后的全年節(jié)電量為：

4.2.2補(bǔ)償后的變壓器節(jié)電計(jì)算

計(jì)算公式中Pd為變壓器短路損耗，為13.2kW。

4.2.3濾波補(bǔ)償應(yīng)用后總節(jié)電及節(jié)約電費(fèi)

4.2.4力率電費(fèi)的節(jié)約

根據(jù)本溪連鑄曲軸公司所在地區(qū)的兩部制電費(fèi)計(jì)價(jià)方式，功率因數(shù)考核系數(shù)0.9，補(bǔ)償前系數(shù)0.8，罰款力率為+5%，該公司全年應(yīng)繳納的功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)Ff為：力率罰款電費(fèi)=有功電費(fèi)×力率

補(bǔ)償應(yīng)用后，功率因數(shù)提高到0.95，力率調(diào)整電費(fèi)從罰5%調(diào)整為獎(jiǎng)0.75%，該公司全年力率獎(jiǎng)勵(lì)電費(fèi)Fj為：力率獎(jiǎng)勵(lì)電費(fèi)=有功電費(fèi)×力率

4.2.5全年節(jié)約電費(fèi)

5　結(jié)語(yǔ)

該濾波補(bǔ)償裝置能有效抑制諧波，改善用電質(zhì)量，提高電網(wǎng)安全性能；通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償，提高設(shè)備功率因數(shù)，變壓器平均負(fù)荷電流減小，溫升及噪音降低，運(yùn)行可靠性提高，縮短有效負(fù)載工作時(shí)間，降低單位產(chǎn)量能耗；在節(jié)能減排的過(guò)程中，節(jié)約力率調(diào)整電費(fèi)，取得了較大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 陳慧穎.淺談中頻爐諧波治理及其電能計(jì)量裝置的選擇［J］.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2014，（9）：198.

［2］ GB/T14549-1993，電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993.

［3］ 楊波，咸日常.中頻電爐用戶諧波治理及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.電力電容器，2006，（5）：17-20.

Application of Filter Compensation in Benxi Continuous Casting Crankshaft Company and Analysis of its Energy Saving Benefit

CHENGTan
（Benxi power supplycompanySGCC,Benxi 117000,China）

In view of the problem that the harmonic current is too high,the power supply quality and the energy consumption is high,the application of the filtering compensation device is put forward.At the same time to improve the power factor and energy saving，with high economic benefits.

Harmonic；Reactive power compensation；Application；Energysaving

R318

A

1674-8646（2015）12-0152-02

2015-07-16

程坦（1978-），男，山東黃縣人，碩士，工程師，主要從事業(yè)擴(kuò)報(bào)裝管理研究。