諧波智能濾波裝置在某化工廠生產(chǎn)上的應用

隨著電力電子變流裝置的應用日益廣泛，電能得到了更加充分的利用。但非線性電力裝置設備的廣泛應用產(chǎn)生了大量畸變的電流諧波，畸變電流在電網(wǎng)中的流動導致了諧波電壓；諧波污染越來越多地威脅到電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行，給同一網(wǎng)絡的線性負載和其它用戶帶來了極大影響。諧波已與電磁干擾、功率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)的三大公害。所以了解諧波產(chǎn)生的原理、研究消除供配電系統(tǒng)中的高次諧波問題對改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行有著非常積極的意義。諧波測量是諧波問題中的一個重要分支，對抑制諧波、解決諧波產(chǎn)生的問題有著重要的指導作用。因此對諧波的測量和分析是電力系統(tǒng)分析和控制中的一項重要工作，是繼電保護、故障測量等工作開展的重要前提。

ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯(lián)方式接入電網(wǎng)，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統(tǒng)，從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。

它具有改善供電質(zhì)量、提高功率因素和設備利用率、節(jié)約能源降低損耗等多種功能，從而獲得明顯的經(jīng)濟效益，投資回收年限一般為1～2年。本文以某化工廠為例，就低壓諧波濾波裝置的技術經(jīng)濟性能作簡單的介紹。

2用戶用電情況簡況

某化工廠2010年負荷配電變壓器容量5.2MVA，有1.6MVA配電變壓器兩臺，2.0MVA配電變壓器一臺，配電變壓器高壓側電壓10kV，低壓側為0.4kV，產(chǎn)生諧波的設備主要是整流柜，整流設備容量為1.344MVA。集中接于1號配變的（1.6MVA）0.4kV側，如簡圖1所示。整流設備產(chǎn)生的主要諧波電流有5次、7次、11次、13次電流，其實測值見表1。

圖1接于配電變壓器低壓側的負荷

1號配變原來裝有0.4kV側的無功補償電容器近600kvar，運行兩年來已先后損壞更換約60%，由于無功不足，按力率調(diào)整電費每年多交10多萬元（2010年統(tǒng)計）。

為消除諧波的不良影響，降低生產(chǎn)損耗，延長設備壽命，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時也為滿足無功補償?shù)囊螅郴S用低壓諧波濾波器裝置代替了原來的補償電容器組。

表11號配電變壓器總線測試值

3ANAPF有源電力濾波裝置

3.2無功補償與電力濾波兼顧

同一般低壓電容補償設備相比，ANAPF有源諧波濾波裝置除具有無功補償作用外，還具有濾波能力，使用戶注入系統(tǒng)的諧波電流大大降低，表2～3是某化工廠在兩組不同用電條件下的實測數(shù)據(jù)分析。

從表2可以看出，裝設諧波濾波裝置前，原有電容補償支路和負荷及配電變壓器之間構成并聯(lián)諧振回路使電容及配電變壓器的諧波電流明顯放大，其諧振點在13次附近。

表3反映了投入諧波濾波裝置后使用戶的各項電能指標得到明顯改善；無供需量減少50%，功率因素從0.734提高到0.917,電壓及電流畸變均減少了一半。

ANAPF有源濾波裝置投入使用后，吸收整流設備產(chǎn)生的大部分高次諧波電流，大大減少對電網(wǎng)污染。1號變壓器0.4kV側投入諧波濾波裝置后，注入系統(tǒng)的諧波電流值5次從301A降至108A，7次從132A降至36A，11次從48A降至24A，13次從36A降至12A；對5、7、11、13次諧波的吸收效率分別是64%、72%、50%、66%。

表2 原有電容補償設備對各次諧波電流的影響（0.4kV側）