廣東光達電氣有限公司專業為企業量身定制諧波治理方案,具有多年行業無功補償兼諧波治理經驗,多項產品獲得國家專利。尤其在中頻爐諧波治理方面有獨到的見解。
諧波分為三類,即零序、負序、和正序。零序的諧波如3次,6次,9次,12次,……,產生不變的磁場,使變壓器、用電負載、線纜等的磁性損耗大大的增高,特別是造成中性線(零線)過流(是正常電流的3~20倍),并轉化為高熱而損失電能或產生事故。負序的諧波如2次,5次,8次,11次,……,產生反方向的旋轉磁場,使轉動設備力矩下降,浪費動力而損失電能;正序的諧波如4次,7次,10次,13次,……,則產生間歇正向磁場,使轉動設備轉速不穩并與負序分量一起,造成設備的振動和抖動。
諧波的存在使電力設備損耗增加、壽命縮短、絕緣老化、溫度升高。高次諧波的存在對通訊系統工程產生干擾。對自動化產生誤動作。加大計量誤差。影響設備正常運行。當電網安裝有補償電容時,問題尤其嚴重。高次諧波可能因電容器組的配置而造成系統諧波放大,產生并聯或串聯諧振。損壞供、用電設備,或者進入電容器組,造成電容器組過載而發生擊穿報廢。
中頻電爐屬于典型諧波源,產生大量諧波,造成補償電容器無法正常投入運行,功率因數達不到供電要求的0.9以上。
一、中頻電爐概述
某鑄造公司主要設備為中頻電爐,中頻電爐屬于典型諧波源,產生大量諧波,造成補償電容器無法正常投入運行,功率因數達不到供電要求的0.9以上,每月產生無功罰款1.2萬元左右,變壓器溫度在夏季達75度,造成電能浪費,壽命縮短。
中頻電爐鑄造車間以0.66KV電壓供電,其主要負荷為6脈動整流中頻爐,整流設備在工作中在把交流變為直流的同時產生大量的諧波,屬典型諧波源;諧波電流注入電網,在電網阻抗上產生諧波電壓,引起電網電壓電流畸變,影響供電質量及運行安全,使線路損耗及電壓偏移增加,對電網和工廠本身電氣設備均會產生不良的影響。
三相橋式全波整流電路將工頻50HZ整流成脈動的直流電,可以調節的直流電壓UD,來調節負載電流。LD為濾波電抗,是把工頻和中頻網絡隔開,并把直流電流濾成平化的波形。逆變電路是8只晶閘管組成單相橋式逆變電路,它將直流電流逆變為交流中頻電流,并將它送入負載。負載電路是爐圈與電熱電容組成并聯諧振。逆變電路的輸出頻率受負載電路振蕩頻率控制,工作在略高于負載振蕩頻率。
并聯變頻電路對負載的適應能力特別強,是當前應用最廣泛的一種電路,主要是用作中頻熔煉和透熱的電源。
特征諧波分析
1)中頻爐的整流裝置為6脈動可控整流;
2)整流裝置所產生的諧波為6K+1次奇次諧波,采用傅立葉級數對電流進行分解變換,可知電流波形含有6K±1次高次諧波,根據對中頻爐的測試數據,其諧波電流含有量見下表:
6脈動橋式換流器諧波電流含有量:(IN/I1)
諧波次數5,7,11,13,17,19,23,25
諧波含量0.23,0.11,0.08,0.07,0.02,0.01,0.007,0.006
中頻爐在工作過程中,產生大量的諧波,針對中頻爐的測試及計算結果,特征諧波主要以5次為最大,7次,11次,13次諧波電流比較大,電壓電流畸變嚴重。
二、基礎數據
1、中頻爐參數:中頻爐由一臺變壓器獨立供電,容量為2噸,視在功率S=2000KVA,有功功率為P=1800KW,無功功率為Q=1020KAR,功率因數為PF=0.87,供電電壓U=660V,工作電流I=1750A。
2、變壓器參數:變壓器型號為S11-2500KVA,電壓為10000V/660V,額定電流為I=2186A。
3、實際運行參數:視在功率S=700KVA-2200KVA,有功功率為P=600KW-2000KW,無功功率為Q=550KAR-1150KAR,功率因數為PF=0.6-0.93,工作電流I=430A-1924A
三、濾波補償裝置設計依據
1、根據電能質量公用電網諧波GB/T14519-1993
2、根據電能質量電壓波動和閃變GB12326-2000
3、根據供電系統阻抗和相關參數
4、根據現場測量結果及仿真計算
四、諧波治理方案
1、諧波治理目標
根據企業實際情況,廣東光達電氣有限公司針對中頻爐諧波治理設計了整套濾波方案,綜合考慮負荷功率因數、諧波吸收需要和背景諧波,在企業變壓器2500KVA0.66KV低壓側安裝一套諧波濾波補償裝置ZMSFGD對諧波進行治理。
濾波裝置諧波電流的設計滿足國標GB/T14549-93《電能質量公用電網諧波》的管理規定。
2、諧波治理方案確定
由于中頻爐在工作過程中諧波較大,如5次諧波達到了基波電流的21.5%,對電網、設備本身和其它用戶都造成了不同程度的影響。另外,考慮設備的功率因數特點,在設計時要做到諧波消除補償無功提高功率因數等。
針對設備的特性本方案采用濾波兼無功補償的方式,它的主要作用:改善供電系統的穩定性;抑制諧波電
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