棉紡企業低壓配電室增設有源濾波設備節能實踐

在電力系統中，諧波產生的根本原因是由于非線性負載所致。由于棉紡企業的絕大部分設備大量使用電子設備、變頻器、整流器等，因此會產生大量諧波電流。我公司環錠紡細紗、絡筒車間配電設備受諧波影響，造成低壓總進線斷路器燒損、電氣設備運行溫度超標使絕緣老化、用電量電損增加等問題，影響配電設備的正常運行。為根本解決諧波治理、消除用電安全隱患、節約電能，結合行業相關棉紡企業諧波治理經驗，邀請相關技術人員進行論證，確定諧波治理方案。

車間供電現狀。棉紡企業各車間大量的非線性負載（整流器、變頻器、開關電源等）投運后，電網諧波及無功含量日益嚴重，大量諧波的存在會使用電設備的附加損耗增加，其中5次、7次、11次、13次諧波分量嚴重超標。與此同時，有害諧波源已經污染到外部供電電網中，對工業園區110 kV變電站的供電設備也造成了嚴重的威脅，造成兩次變電站的電壓互感器損壞。

對比目前常用的幾種諧波治理方案，確定使用有源濾波器（APF）作為諧波治理的主要手段。APF可有效治理2次～51次諧波，且不會產生諧振和放大諧波電流。

首先，用專門的精密儀器實際測量變電室的運行負荷量和各種諧波源的實際占比情況，根據測得的實際數據確定各個變電室是否需要加裝有源濾波設備。以我們公司環錠紡2#配電室為例，測試時電流2 880 A左右，電流波形發生明顯的畸變，諧波電流畸變率24.5%、電壓畸變率10.1%；主要以5次和7次諧波電流為主，其中5次諧波電流達到664 A。諧波嚴重，需要及時治理。

諧波治理裝置投運后，系統功率因數提升到0.95以上；后紡供電系統運行電流從2 500 A（最大運行電流）減小至2 400 A左右，單相最大可減小100 A電流，電壓、電流波形均有很好的改善；諧波含量減小，諧波電壓畸變率由9.1%降至4.6%、諧波電流畸變率由18.7%減至5.0%，在容量范圍內很好地改善了系統的諧波含量值；所在配電室中振動、噪聲以及無功諧波引起的溫度均有良好的改善。

有源濾波裝置不但能凈化供電質量，確保供電設備的良好運行，還有一定的節電效果，每個變電室節約電流在100 A左右。如果按照60 A的節約量計算，每年可節約電量1.732×380 V×60 A×0.95×24 h×30天×12月/1 000≈324 130 kW·h。按照0.4元/（kW·h）計算，每個變電室每年可節約電費約12.97萬元，6個配電室每年可節約電費77.82萬元。有源濾波設備總投資216.36萬元（含18個有源濾波柜、備品備件、專用工具、安裝調試、運保費等），保守估計3年內可以收回成本。

此項目在2022年6月份進行全面實施，通過3個月實際測量統計，電網諧波數據得到較大改觀，公司供電質量得到很大的改善，保證了供電設備的可靠運行。經3個月的實際運行，估算年節約電費可達100余萬元，節能效果較好。