无功补偿谐波治理方案

1、公司低压动态无功补偿及谐波治理方案匕京XXXXXXX有限公司2014年8月15日TOC o 1-5 h z一、绪论3二、概述3三、采用标准4四、动态无功补偿滤波技术方案设计5、设备总体概述5、无功补偿消谐装置整体描述6、系统设计7补偿系统补偿效果仿真图：11功能描述13控制策略14后台数据管理系统及控制特性14系统组成15五、供货清单15一、绪论随着电力电子技术的飞速发展，我国的工矿企业中，电力电子器件的大量应用，可控、全控晶闸管作为为主要开关元件，电力电子器件的整流设备，变频、逆变等非线性负荷设备的广泛应用，谐波问题亦日益广泛的提出。诸如谐波干扰、谐波放大、无功补偿失效及谐波无功电流对供电系

2、统的影响等。上述电力电子设备是谐波产生的源头。谐波电流的危害是严重的，主要有以下几个方面：谐波电流在变压器中，产生附加高频涡流铁损，使变压器过热，降低了变压器的输出容量，使变压器噪声增大，严重影响变压器寿命。谐波电流的趋肤效应使导线等效截面变小，增加线路损耗。谐波电流使供电电压产生畸变，影响电网上其它各种电器设备不能正常工作，导致自动控制装置误动作，仪表计量不准确。谐波电流对临近的通讯设备产生干扰。谐波电流使普通电容补偿设备产生谐波放大，造成电容器及电容器回路过热，寿命缩短，甚至损坏。谐波电流会引起公用电网中局部产生并联谐振和串连谐振，造成严重事故及不良后果。二、概述根据贵公司提供的相关资料分

3、析、计算和仿真（附件配合仿真图），结合我公司多年来对轧机进行动态无功功率补偿及谐波抑制技术的经验和对轧机电气系统、生产工艺的透彻掌握，综合提出本方案，确保补偿装置投运后接入点的功率因数在（含9以上，各次谐波含量达到国标要求。1、GB12326-2000电能持量电压波动和闪变;2、GBH14549“电能质量公用电网谐波”;国家标准公用电网谐波电压（相电压）网值电网标浒旺（三门星5E总谚放喈变卒CG台收诣放电压含有率（%）窘收强我C3E：,04D2.0eZ-|10.b3520i56：10Z.0IjS0.8注入公共战点的谐波电流允许值秤让三V斐且普正嫡校谐波电就叫叱的百里HFA23456:81011

4、12亡_L15161815212223；4i。03810736239旌26441921162B13加1129.78j615755T.L145：匕61LO4334213414241185157.1126.15353L4.7904249397.43f:立：1：|110252：i132C83156.45.153437314132ea2.35422923452.143523015127.7匕5.1B83S儿3.1562j54二222515：,7321：,42.712LI：65TO1513S.125.4?34.14333592.7上口23262.0三l.S3411925：1411075012?66.00

5、54.05S3.02.02.4432.0-1119151325121U：.L211J：IS3、DLH599-19964、GBH17886.1-19995、GB/T14549-936、GB12325-907、GB12326-908、GB/T15576-1995城市低压配电网改造技术导则；标称电压10KV及以下交流电力系统用非自愈并联电容器”；电能质量，公用电网谐波；电能质量，供电电压允许偏离；电能质量，供电允许波动和闪变；低压无功功率静态无功补偿装置总技术条件；9、JB/DQ6141-86低压无功功率补偿装置;GB3983.1-89低电压并联电容器;JB7n3-93低压并联电容装置;DL/T59

6、7-1996低压无功补偿控制器定货技术条件;GB4208-93外壳防护等级（IP代码）;GB2681-81电工成套装置中的导线的颜色等;GB2682-81电工成套装置中的指示灯和按钮的颜色;16、GB3797-89电控设备第二部分装有电子器件的电控设备;GB4720-84电控设备第二部分低压电器电控设备;GB4205控制电器设备的操作件标准运动方向；GB11463-89电子测量仪器可靠性试验;GB7251低压成套开关设备;GB12325-90电能质量供电电压允许偏差;GB4588.2有金属化孔的单、双面控制板技术条件;GB4942.2-85低压电器外壳防护等级;24、GB12747-91自俞式

7、低压并联电容器。四、动态无功补偿滤波技术方案设计4.1、设备参数（以下数据由客户提供）变压器负载参数如下：序号变压器技术数据数量负载参数TB11动力变容量：1250kVA电压等级：10/0.4KV1台配电动力等TB12整流变容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1200kw*2TB13整流变容量：5000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1000kw*4TB14整流变容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1200kw*2TB15整流变容量：5000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1000kw*4TB16动力变压器容量：360

8、0kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1200kw*2TB17动力变压器容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1200kw*2TB18动力变容量：1250kVA电压等级：10/0.4KV1台配电动力等TB21动力变容量：1250kVA电压等级：10/0.4KV1台配电动力等TB22动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1000kw*2TB23动力变压器容量：4000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机800kw*4TB24动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1000kw*2TB25动力变

9、压器容量：4000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机800kw*4TB26动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1000kw*2TB27动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV1台直流电机1000kw*2TB28动力变容量：1000kVA电压等级：10/0.4KV1台配电动力等.装设动态无功补偿及谐波抑制装置，可以达到较好的滤波和补偿效果。通过补偿装置的治理使注入系统的谐波电流和母线谐波电压都在国家标准允许范围以内，使电力系统能够安全可靠地优质供电。通过对设备运行工艺及以往同类设备运行数据综合分析，决定采取以下方案进行整治:(1)根

10、据变压器具体工作方式采取一对一就地补偿，即每台变压器每二次绕组配备一套滤波补偿装置；(2)开关组件采用晶闸管作为无触点开关，内设过零触发模块，可实现零电压投入、零电流切除，具有投切无冲击、无暂态过电压，开关频率高，使用寿命长和动态响应快等优点；(3)控制器采用先进的数字芯片DSP为主控器件，可对系统进行实时监控，自动投切，无需人员监控，自我保护功能完善。三相六脉波桥式整流电路基波因数为：I130.955I电流基波与电压的相位差为触发延迟角，得位移因数为:coscos11得功率因数为:jcoscosl0.955cosl1I145-一cos一cosl0.955cosl0.675iIi据以往经验，取

11、为自然功率因数查阅相关手册，得到六脉波整流交流侧电网谐波相对值如下：I/IhLi1LiTOC o 1-5 h z五次谐波：0七次谐波1十一次谐波补偿容量(以下数据由客户提供)根据负载分布情况、补偿装置的设备容量要求如下:序号变压器技术数据设备容量(kvar)TB11动力变容量：1250kVA电压等级：10/0.4KV三800TB12整流变容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV三2600TB13整流变容量：5000kVA电压等级：10/0.69KV三6400TB14整流变容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV三2600TB15整流变容量：5000kVA电压等级：10/0.69

12、KV三6400TB16动力变压器容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV三2600TB17动力变压器容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV三2600TB18动力变容量：1250kVA电压等级：10/0.4KV三800TB21动力变容量：1250kVA电压等级：10/0.4KV三800TB22动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV三2200TB23动力变压器容量：4000kVA电压等级：10/0.69KV三5200TB24动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV三2200TB25动力变压器容量：4000kVA电压等级：10/0.69KV三5

13、200TB26动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV三2200TB27动力变压器容量：3000kVA电压等级：10/0.69KV三2200TB28动力变容量：1000kVA电压等级：10/0.4KV三650容量计算:TB11动力变压器容量：1250kVA电压等级：10/0.4KV因动力变交流负载自然因数功率因数较高，补偿容量取变压器的65%Q=1250X0.65-800KVAR配置一套动态滤波补偿装置0支路投切。第一支路到第十支路每支路容量为第十一支路第十二支路每支路容量为整流变容量：3600kVA电压等级：10/0.69KV负载功率：主轧电机两台X2以作为目标功率因数：Q

14、0.9Ptan(arccos0.6)tan(arccos0.95)0.92400(1.3330.328)2170Varb所以变压器补偿装置基波补偿容量需要视在功率：SP/0.62400/0.64000kVA根据公式：0.s(为负荷最大视在功率，为次谐波含量)可以计算nnn各次滤波器的容量。那么补偿装置的谐波补偿容量为：QH0.9S(20%14%9%)0.940000.431548综上根据Q“Q2.Q-=6332-12902=2665,bH确定补偿容量为配置一套动态滤波补偿装置：支路投切。第一支路补偿容量为第二支路补偿容量为第三支路补偿容量为第四支路补偿容量为第五支路补偿容量为整流变容量：500

15、0kVA电压等级：10/0.69KV负载功率：卷取电机四台X4在可逆轧机系统中，左右卷取机工作时，其中一个卷取机处于电动状态，另一个卷取机处于发电状态，二者的有功功率在高压侧相互抵消，仅剩余20%。而无功功率则不能被抵消有功功率：PP100040.2800e无功功率：QPtanarc(cos0.55)100041.5186072e视在功率：SP2Q218002607226124补偿前功率因数：cos8000.1316072基波补偿容量X()X()确定基波补偿容量为：谐波补偿容量Q=0.43hX总补偿容量Q=v；Q2Q2、ch补偿容量确定为动态滤波补偿装置：支路投切。配置一套第一支路为容量第二支

16、路为容量第三支路为容量第四支路为容量第八支路为容量补偿系统补偿效果仿真图:母线电压频谱图23456789101214161820222426283032343638404244464850谐波次数滤波前频谱图滤波后频谱图664201-2345n-oooo0.11310.037415.71650,1165.031110.111210.3571310.128140.34719|0,18320|0,38421|0,20122027D028DO29030035DO36Q037038043DO44口045046I8.008总计2.2470.137150.631231-y71334ooo0.07380.1

17、46160.22240.08290.155170.229250330410490.02120.041100.061180260340420500.16830.435110.132190270350431.623总讨0.45940.023120.071200280360441.32250.096130.151210290370450.24760.039140.08220300380460.47570.045150.254230310390470.0480.051160.089240320400480.11390.056170.09325033041049系统电流频谱图23456789101214

18、1618202224262830223436384C4244464850谐波次数oooooooooooooo32109876543211HI11渡液前幅值频暗图匚二I滤波后幅值频谱度2S142L2F323F445L11-1-1_I-_I-_I-_I-I-391521273:3394E394-.M2-un-u-U4101622283440461111-I-I-I-I-息目-I-1739517笠,U1223441513oooO28739517395.-|:33114321oooO息目I11.14121.36990.348161.20523030037II04433.662总计6.1173Ci.44

19、41cl0.;6117O.TO2400Ci昭12,54844.329110.372180.40825032039II04626334047oooOoooooon28.91250207120761194.5056II0.804J30.38720027I1034II041II04828354249oooOoooooon7.4270.305140.786210.5580.33-50.39822029036043050滤波补偿系统投入前后母线电流根据系统情况采用就地补偿，该方案有效解决了，无功功率就地进行了补偿谐波的扩散传递。开关组件采用晶闸管投切，为无触点开关，内设过零触发模块，是我公司专用开发，零

20、电压投入，零电流切除，投切无冲击、无暂态过电压，开关频率高，使用寿命长和动态响应快等优点。控制系统采用美国公司的最新的数字处理器，其计算速度快，处理能力强，可靠性强，是任何单片机和无法比拟的优点，能保证对系统实时的采样、计算、控制，自动投切，无人监控，自我保护，功能完善。需要说明的是由于低次滤波支路不投而投入高次滤波支路会对系统中的低次谐波电流产生较大的放大作用，严重的将影响系统的正常供电，为了避免此类现象的发生，在控制中增加了闭锁。另外在补偿装置投切方面，工程中全部使用可控硅投切技术。采用可控硅可以实现电流的自动投切，没有任何冲击涌流，不会产生有害的尖脉冲，从而保证了其他用电设备的安全运行。

21、控制策略采用进线采样，统一计算，分级投切。通过对整流变压器出线电流的相位、幅值、波形进行取样，对传动供电的电压的相位、幅值、波形分别取样，通过DSP中央计算单元，计算出总的功率因数，有功功率，无功功率，各次谐波的含量，总的谐波含量。结合各单调滤波支路、补偿的容量，判断控制投入或切除的滤波补偿支路。每支路自由组合，使每一时刻无功功率因数都在0.9以上，而且对谐波进行治理，使谐波电流在国标GB14549-93的要求的范围内。后台数据管理系统及控制特性配电综合监控终端快速跟踪系统负荷无功变化，实时动态响应，系统控制响应时间W10ms；显示218次电压、电流谐波含量柱状图；显示电压、电流实时波形；智能化控制：根据滤波器组的不同组合模式，配置不同的控制策略，实现滤波单元设置灵活，所投切的滤波器组可以按容量的不同，组合成二进制编码、任意容量和等容进行滤波器组合；光隔离开关量输入/输出功能；电容器保护功能：当系