濾波補償在本溪連鑄曲軸公司的應用及其節能效益分析

程坦

（國網本溪供電公司，遼寧 本溪 117000）

濾波補償在本溪連鑄曲軸公司的應用及其節能效益分析

程坦

（國網本溪供電公司，遼寧 本溪 117000）

針對中頻電爐運行時諧波電流含量過多，影響公用電網供電質量、能耗較高的問題，提出了應用濾波補償裝置治理諧波的解決方案。在提升功率因數的同時又能節約能耗，具有較高的經濟效益。

諧波；無功補償；應用；節能

本溪連鑄曲軸公司有1 000 kVA主變壓器1臺。在0.4kV母線上分別安裝500kV及400kV中頻電爐各1臺。由于中頻電爐采用的是6脈整流，工作時5次、7次、11次諧波電流含量過高，變壓器損耗、溫升及噪音大，安全隱患增加，導致生產效率下降，縮短變壓器使用壽命，并且需要支付高額的功率因數調整電費，造成企業生產成本增高。通過應用濾波補償裝置治理諧波的解決方案，能有效地將負荷所產生的諧波吸收，改善功率因數，提高設備可靠性，在提升公用電網電能質量的同時達到節能降耗的目的，具有良好的社會及經濟效益。

1　諧波及功率因數調整電費

諧波：由于公網供電標準頻率為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］。

功率因數調整電費：實行2部制電價的用電客戶，供電企業根據用戶功率因數的水平高低減收或增收的電費。

2　諧波計算及補償方案

因變壓器低壓側2臺中頻電爐單個繞組側采用6脈整流，則該中頻爐的特征諧波理論值應為5次、7次、11次、13次諧波。根據電網電壓質量標準，針對該整流產生的特征諧波，采用經濟實用、技術成熟的動態補償及LC濾波技術方案，分別設置濾波回路，在吸收諧波電流的同時也完成基波無功功率的補償［2］。

3　濾波補償系統的應用

3.1系統的技術要求

通過對變壓器的低壓系統進行無功功率補償，補償后變壓器二次側功率因數＞0.95，諧波含量達到國家標準。

第一，考核點：10kV電源進線處。第二，考核指標：功率因數/月≥0.95。電壓總畸變及諧波含量不超過國標限值GB/T14549-1993。

3.2系統的設計參數

根據測試10kV電源進線處諧波，主變為1000kVA，有功功率已知為0.8，補償前無功總量為：

補償后功率因數達到0.95，并且輸出功率不變，補償后的無功總量為：

需要補償的無功總量為：

根據現場數據及技術要求，通過計算及仿真，濾波補償系統應在變壓器0.4kV繞組側加裝單套濾波補償裝置，容量為300Kvar，確定5、7、11次3組濾波支路。在運行濾波裝置后，濾波支路會吸收諧波電流，所以濾波裝置應考慮加大補償總容量［3］。綜上所述，濾波補償系統總容量為500kVAr。

3.3系統的仿真分析

由于系統中實際諧波發生量巨大，通過仿真系統諧波阻抗分析，對于3次諧波有1.2倍的放大，但由于系統中3次諧波分量本身就很小，所以影響不會很大。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，切除時順序對應相反。

4　補償效果以及節能效益

4.1濾波補償效果

裝置投入后電力供電系統運行穩定，對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。注入公共連接點的諧波電壓及諧波電流均能滿足GB/T14549-1993的標準限值，濾波效果明顯，不會與系統發生整數次的特征諧波放大現象，同時補償后功率因數達到0.95。

4.2節能效益

4.2.1降低后的線損節電計算

1000kVA主變平均功率按800kW計算用Sx表示，工量為10h/d、264d/年，全年耗電時間為2 640h用表示，每KW·h電費為0.55元用K表示，電能線損與傳輸比0.03用表示，則補償后的全年節電量為：

4.2.2補償后的變壓器節電計算

計算公式中Pd為變壓器短路損耗，為13.2kW。

4.2.3濾波補償應用后總節電及節約電費

4.2.4力率電費的節約

根據本溪連鑄曲軸公司所在地區的兩部制電費計價方式，功率因數考核系數0.9，補償前系數0.8，罰款力率為+5%，該公司全年應繳納的功率因數調整電費Ff為：力率罰款電費=有功電費×力率

補償應用后，功率因數提高到0.95，力率調整電費從罰5%調整為獎0.75%，該公司全年力率獎勵電費Fj為：力率獎勵電費=有功電費×力率

4.2.5全年節約電費

5　結語

該濾波補償裝置能有效抑制諧波，改善用電質量，提高電網安全性能；通過無功補償，提高設備功率因數，變壓器平均負荷電流減小，溫升及噪音降低，運行可靠性提高，縮短有效負載工作時間，降低單位產量能耗；在節能減排的過程中，節約力率調整電費，取得了較大的社會效益和經濟效益。

［1］ 陳慧穎.淺談中頻爐諧波治理及其電能計量裝置的選擇［J］.數字技術與應用，2014，（9）：198.

［2］ GB/T14549-1993，電能質量公用電網諧波［S］.北京：中國標準出版社，1993.

［3］ 楊波，咸日常.中頻電爐用戶諧波治理及無功補償設計與應用［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，主要從事業擴報裝管理研究。