卡爾多爐低壓配電室電能質(zhì)量治理

胡 濤

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335400）

1 引言

貴溪冶煉廠熔煉車間二系統(tǒng)共設(shè)有低壓配電室［1］8個，各區(qū)域低壓配電室配備電容補償柜共16個。低壓配電室電容補償柜主要功能就是通過自動投切電容的方式增加容性負載［2］從而提高功率因數(shù)，功率因數(shù)的提高可以降低線路損耗，降低無功功率達到節(jié)能的效果。目前熔煉二系統(tǒng)低壓配電室功率補償柜普遍存在電容、保險、接觸器、控制器等容易燒壞等現(xiàn)象，維修成本較高，達不到補償效果。卡爾多爐I段、II段低壓配電室功率因數(shù)一直處于比較低的狀態(tài)，特別是負載變化較大的幾個配電室。在電能質(zhì)量［3］補償方面已經(jīng)很少利用電容補償柜的方式進行補償，現(xiàn)有技術(shù)均采用SVG補償?shù)姆绞竭M行補償，SVG的主要優(yōu)勢在于其不但能夠提高功率因數(shù)，還能用于治理諧波達到提高整個電能質(zhì)量的效果。并且SVG相對電容補償柜較穩(wěn)定，維修成本低。為解決這個問題，對幾個狀況較差的低壓配電室電能質(zhì)量進行檢測，并給出了治理改進方案。從檢測配電室數(shù)據(jù)觀察，卡爾多爐低壓配電室II段進線功率因數(shù)最差。不但功率因數(shù)較低，其諧波電流［4］已超標準值。

2 改造前勘測點配電結(jié)構(gòu)及測試數(shù)據(jù)

貴冶熔煉車間二系統(tǒng)卡爾多爐及陽極爐配電系統(tǒng)4個變壓器400V母線的電能質(zhì)量情況，配電結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

圖1 配電結(jié)構(gòu)示意圖

利用專用儀器對熔煉車間二系統(tǒng)卡爾多爐1#、2#變壓器低壓400V母線及陽極爐1#、2#變壓器低壓400V母線測試數(shù)據(jù)。整理如表1。

表1 測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

以上數(shù)據(jù)得出卡爾多爐2#變壓器低壓400V側(cè)電流畸變超過40%，諧波電流達到117A，超過國標中對諧波電流的要求，主要為2、5、7次諧波，注入上級電網(wǎng)，影響配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性［5］。卡爾多爐2#變壓器低壓400V側(cè)的二次諧波電流，會導(dǎo)致線路損耗增加，變壓器發(fā)熱嚴重，噪聲較大，線路有效使用率低。測試的四臺變壓器低壓400V側(cè)功率因數(shù)低于0.9國標要求，無功損耗［6］較大，線路有效使用率低，影響低壓配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性。卡爾多爐低壓變壓器配置的電容補償柜補償效果不好，且易受諧波影響，其它設(shè)備容易受到諧波干擾，影響關(guān)健設(shè)備安全性。

3 改造方案

根據(jù)現(xiàn)場勘測數(shù)據(jù)情況，在四臺變壓器低壓400V側(cè)使用加強型有源無功發(fā)生裝置（SVG）替代原有電容補償柜，集中補償無功，提高功率因數(shù)，同時可治理諧波，消除安全隱患，提高設(shè)備效率。

改造電容補償柜，拆掉原有器件，裝入SVG模塊［7］，補償無功，提高功率因數(shù)。主母線需增加電流互感器，采樣負載電流。采用模塊化產(chǎn)品，安裝和維護方便SVG單模塊容量50kVar，在負載波動［8］和設(shè)備容量，在補償系統(tǒng)中預(yù)留一個抽屜位，可擴容50kVar SVG容量，補償方案示意圖如圖2。

圖2 補償方案示意圖

3.1 治理配置方案

根據(jù)測試數(shù)據(jù)，治理諧波配置如下表2所示。

表2 測試數(shù)據(jù)配置方案

3.2 參考公式

總無功功率與需要補償?shù)幕o功電流的計算方法：

其中：P為有功；Q為無功；QComp為需要補償?shù)臒o功；φ為功率因數(shù)；φ1為治理前測量功率因數(shù)；φ2為目標功率因數(shù)；arc（cosφ1）為治理前測量功率因數(shù)角；arc（cosφ2）為目標功率因數(shù)角。

總電流畸變與需要補償諧波電流的計算方法：

其中：THD_i為總電流畸變率；in為第n次諧波電流大小；n為諧波次數(shù)；i1為基波電流；Hn%f為第n次諧波電流畸變率。

4 結(jié)論

此次卡爾多爐低壓配電室電容柜節(jié)能改造在保留原功率補償柜柜體，利用模塊式SVG替代電容補償，也降低了改造成本。治理后各次電流畸變率降低到5%以內(nèi)，功率因數(shù)提高到0.92以上，滿足國標要求。同時降低了低壓配電室干式變壓器溫度和噪聲，提高低壓配電系統(tǒng)穩(wěn)定性。后續(xù)將推廣到其它區(qū)域低壓配電室優(yōu)化改造。