諧波污染治理技術研究

張磊(大慶油田第八采油廠基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000)

諧波污染治理技術研究

張磊(大慶油田第八采油廠基建工程管理中心，黑龍江 大慶 163000)

某油田電網的功率因數目前普遍較低，且隨著基于可控硅技術的變頻、調速等多種裝置的廣泛應用，在電網中產生了大量的諧波電流，電網的諧波污染問題也日益突出。使用電能質量綜合治理裝置能夠很好的治理低壓配電網中存在的電能質量問題。

無功；諧波；電能質量

某油田電網的功率因數目前還普遍較低，且隨著基于可控硅技術的變頻、調速等多種裝置的廣泛應用，在電網中產生了大量的諧波電流，電網的諧波污染問題也日益突出，因此需要對其治理。

1 主要研究（試驗）內容及規模

某油田用電大部分集中在機采、集輸、注水、水處理及其它五大系統。由于機采系統用電設備極度分散，而且工況特殊，通過典型試驗獲取具有普遍性試驗結果的難度大、投資高，而集輸系統則設備相對集中，而且用電量大，用電負荷負載多樣，因此考慮優先在設備相對集中的注水系統開展試驗研究，打開電網凈化與無功補償同步治理的集輸瓶頸。通過測試某油礦某聯和某注水站諧波含量較高，其它一些集輸站也有類似問題發生，因此我們選擇這兩個站進行了配電網電能質量綜合治理裝置（D-STATCOM）的應用試驗。

在低壓配電網中，針對無功、諧波和三相不平衡等電能質量問題，目前主要的治理措施有兩種：LC無源電力濾波器和有源電力濾波器。

2 現場試驗及完成情況

對某聯和某注水站的電能質量情況進行了詳細的測量及分析，再次確認了這兩個注水站存在嚴重的電力諧波污染問題。因此，在這兩個注水站安裝了YH-8010電能質量綜合治理裝置，進行電能綜合治理的試驗。目前，該試驗已經順利完成。

3 技術指標完成情況

3.1 完成后所達到的技術經濟指標

檢測覆蓋率100%，測量次數30次，間隔時間1min。某聯和某注水站在使用YH-8010電能質量綜合治理裝置后，電能質量問題得到有效解決。

3.2 諧波污染治理后供電質量指標

1）電壓總畸變率（THDu）顯著降低，符合國家標準要求。

經過綜合治理后，某聯注水站電壓總畸變率降低了72.3%，某注水站降低了15.9%。治理前超標的3、5、7、11諧波電流，在治理后，均滿足Q∕SY DQ1230-2008《某油田配電網諧波污染防治技術管理規定》。

2）功率因數（PF）得到有效提高

治理后，某聯注水站功率因數提高了13%，某注水站提高了5.4%，均達到了0.97以上。

3）電流有效值降低，提高節能降耗水平

治理后，在保持電機原有輸出功率不變的情況下，某聯注水站電流有效值降低了9.4%，某注水站降低了5.8%，減幅超過10A，有效地節約了電能，降低了設備運行成本。

4 經濟和社會效益分析

4.1 經濟效益分析

開展本項目進行電能質量綜合治理后，其直接經濟效益可分為如下幾部分：（以某聯注水站數據為例進行分析）

(1)直接能量損耗降低

降低的功率估算如下：

根據測量結果，計算如下：

因此全年可以節約用電：

(2)功率因數提高

根據《功率因數調整電費辦法》的規定，在功率因數為0.82時，應當額外交納的力率電費比例為4%，某聯注水站的平均功率為150kW，則如果不進行補償，每年應額外交納電費的電度數為：

(3)諧波間接能量損耗降低

進行諧波治理后，電機異常發熱、電纜異常發熱等問題都得到了有效的解決，發熱意味著能量損耗，假設這部分損耗為2%，補償后損耗部分降低了60%，則每年減少的損耗為：

以上三部分節能共計

W1+W2+W3=169278（度）

以電費0.6元∕度計算，則一年可節約電費約：

4.2 社會效益

諧波污染對電網的危害，日漸被國家與行業所重視，某油田公司也出臺了Q∕SY DQ1230-2008《某油田配電網諧波污染防治技術管理規定》等相關標準，隨著變頻及其它可控硅裝置的廣泛應用，諧波對電網的危害程度將會更加凸顯。因此，治理諧波污染必將減少電器設備故障率，延長輸電線路、變壓器、電氣控制設備、電纜和電機等設備的實際使用壽命，保證電器設備平穩運行，為油田安全生產提供可靠的電力保障。

5 結語

某聯注水站和某注水站所帶負荷含有較大的諧波，對平穩供電及安全生產產生危害。在使用YH-8010電能質量綜合治理裝置進行治理后，電能質量問題得到了有效的解決。通過這兩個站的試驗，我們可以得出如下結論：

(1)使用大功率電機、電容補償裝置、變頻裝置以及倒閘操作過程均存在諧波污染問題，而且已經污染到上一級35kV變電站。

(2)對低壓配電網進行電能質量治理，能夠大幅降低能耗，帶來較大的經濟效益。

(3)使用電能質量綜合治理裝置能夠很好的治理低壓配電網中存在的電能質量問題。

[1]《工廠供電》機械工業出版社.

[2]《10kV及以下變電所設計規范》GB50053-94.

張磊（1982-），男，2010年畢業東北石油大學石油工程專業，現在大慶油田第八采油廠基建工程管理中心從事電氣施工管理工作。