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中頻爐諧波治理，電弧爐諧波治理，電石爐諧波治理，框熱爐諧波治理，軋機諧波治理，礦井提升機諧波治理，礦井直流絞車諧波治理，高壓變頻器諧波治理，密煉機諧波治理，電解槽諧波治理，高頻爐諧波治理，點焊接諧波治理，高壓諧波濾除兼無功補償裝置
ZRTBBL型諧波濾除裝置是專用于高低壓電網(wǎng)3次、5次、7次、11次、13次及以上的諧波無源濾波裝置。適用于中頻冶煉、變頻、軋鋼、整流設備等的環(huán)境。該裝置采用了電感和電容器組成串聯(lián)諧振吸收回路，有效的將負載產(chǎn)生的諧波加以吸收，從而避免將諧波電流返送到電力變壓器，大大降低電網(wǎng)的諧波量，同時有利于用戶電力變壓器的運行，降低功耗，提高設備和其它電器組件的可靠性。此外該設備還提供一定容量的無功功率補償，提高用戶負載的運行效率。該裝置分綜合控制柜和電抗電容框架，視用戶要求不同，配置的濾除諧波次數(shù)也不同。通常一套ZRTBBL系統(tǒng)可濾除4種諧波。系統(tǒng)的操作可分自動運行和手動操作。
1.2.1領域內(nèi)關鍵詞語的基本概念
★ 諧波：（harmonic） 對周期性交流信號量進行傅立葉級數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1的整數(shù)倍的分量。我國供電系統(tǒng)頻率為50Hz，所以5次諧波的頻率為250 Hz。7次諧波的頻率為350 Hz。11次諧波的頻率為550 Hz，13次諧波的頻率為650 Hz。
★ 公共連接點：（PCC）用戶接入電網(wǎng)的連接處。
★ 總諧波畸變率：（THD）周期性交流量的諧波含量的方均根值與基波分量的方均根值之比（用百分數(shù)表示）。電壓總諧波畸變率以THDU表示，電流總諧波畸變率以THDI表示。
★ 諧波源（harmonic source）：向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設備。
★ 感性無功：電動機，變壓器在能量轉(zhuǎn)換過程中建立交變磁場，在一個周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫感性無功功率。
★ 容性無功電容器在交流電網(wǎng)中接通時在一個周期內(nèi)，上半周期的充電功率和下半周期的放電功率相等，不消耗能量，這種充放電功率叫容性無功功率。
★ 功率因數(shù)：有功功率與視在功率的比值稱為功率數(shù)。
★ 功率因數(shù)調(diào)整電費：實行兩部分電價制度的用電企業(yè)，供電部門根據(jù)用戶平均功率因數(shù)而加收或減免的電費，稱為功率因數(shù)調(diào)整電費
1.2.2諧波的產(chǎn)生和危害
● 諧波的產(chǎn)生
諧波主要是由于大容量整流或換流設備以及其它非線性負荷，導致電流波形畸變造成的。我們對這些畸的變交流量進行傅立葉級數(shù)分解，即可得到50Hz的基波分量和頻率為基波分量整數(shù)倍的諧波分量。
● 諧波的危害
★ 影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行：供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器，一般采用電磁繼電器，感應式繼電器或新式微機保護進行檢測保護，在系統(tǒng)中這些屬于敏感元件，繼電器受到高次諧波的影響容易產(chǎn)生誤動作，微機保護由于采用了整流采樣電路，也及易受到諧波的影響導致誤動或拒動，這樣諧波嚴重威脅供電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全運行。
★ 影響電網(wǎng)的質(zhì)量：高次諧波能使電網(wǎng)的電壓與電流波形發(fā)生畸變，另外相同頻率的諧波電壓與諧波電流要產(chǎn)生同次諧波的有功功率和無功功率，從而降低電網(wǎng)電壓，增加電路損耗，浪費電網(wǎng)容量。
★ 影響供電系統(tǒng)的無功補償設備：供電系統(tǒng)變電站均有無功補償設備，當諧波注入電網(wǎng)時容易造成高壓電容過電流和過負荷，使電容異常發(fā)熱：另外諧波的存在還會加快電容器絕緣介質(zhì)的老化，縮短電容的使用壽命。
★ 影響電力變壓器的使用：諧波的存在會使電力變壓器的銅損和鐵損增加，直接影響變壓器的使用效率；還會造成變壓器噪聲增加，縮短變壓器的使用壽命。
★ 影響用電設備：諧波的存在會造成異步電機電動機效率下降，噪聲增大；使低壓開關設備產(chǎn)生誤動作；對工業(yè)企業(yè)自動化的正常通訊造成干擾，影響電力電子計量設備的準確性。
1.2.3治理諧波及補償無功功率的重要性
采用專門的濾波裝置能夠有效的濾除高次諧波，同時向電網(wǎng)提供容性無功功率，其重要性主要表現(xiàn)在以下方面：
★ 濾除高次諧波能夠定化用電環(huán)境，降低視在功率，減少諧波電流在用電設備和輸配電設備中的發(fā)熱，直接節(jié)省有功功率；消除由于諧波產(chǎn)生的震動，延長電器的使用壽命；有效的消除對敏感元件的影響。
★ 由于濾波回路是由電抗器和電容器串聯(lián)形成的，所以在濾波的過程中能向電網(wǎng)注入容性無功，提高了功率因數(shù)，這樣就能避免供電部門高額的功率因數(shù)調(diào)整電費，由于無功電流的抵消，也相當于提高了配電設備的容量，減少了線損。無功功率補償還能提升末端的電網(wǎng)電壓，對優(yōu)化用電環(huán)境有很重要的意義。
在設計濾波器時，首先應滿足各種負載水平下對諧波限制的技術要求，然后在次前提下，使濾波器在經(jīng)濟上最為合理。除以上經(jīng)濟分析外，設計濾波器還應注意以下兩點：
1）單調(diào)濾波器的諧振頻率會因電容，電感參數(shù)的偏差或變化而改變，電網(wǎng)頻率會有一定的波動，這將導致濾波器失諧。設計時應保證在正常波動情況下濾波裝置仍能滿足各項要求。
2）電網(wǎng)阻抗與濾波裝置有發(fā)生并聯(lián)諧振的可能，設計時應充分予以考慮。
2）負荷性質(zhì)
企業(yè)主要諧波負荷為主井和副井提升機（6脈整流設備）。
2.1.1.3 濾波器安裝要求
在10kV母線上配置一套10KV無源濾波補償裝置，用于濾除5、7、11次諧波。用戶原有10KV電容器出線柜2臺，用于投切濾波裝置。
在檢測主井提升機的電能質(zhì)量時，發(fā)現(xiàn)不但諧波大，而且平均功率因數(shù)只有0.55，考慮到降低線損，提高電能利用率，在主提升機處安裝一套SVG無功發(fā)生器，將主井提升機功率因數(shù)提高到0.95左右。
2.1.1.4 電能質(zhì)量考核點（ PCC）
電能質(zhì)量考核點（ PCC）設在企業(yè)10kV進線電源處。
2.1.1.5電能質(zhì)量考核指標
PCC 點月平均功率因數(shù)≥0.94；電能質(zhì)量滿足國標要求。
PCC 點電壓總諧波畸變率均滿足國標《電能質(zhì)量－公用電網(wǎng)諧波》（ GB/T14549－93）的規(guī)定。
2.1.1.6 濾波方案
提升機（整流設備）投入運行時會產(chǎn)生諧波電流，引起電網(wǎng)側(cè)波形畸變。本方案擬采用集中濾波治理方案，在10kV母線上設置一套濾波兼無功補償裝置，以改善正弦電壓波形畸變，同時提高電網(wǎng)功率因數(shù)。
2.1.2 10kV測諧波電流發(fā)生量及考核值如下表：（根據(jù)GB/T14549-93標準）
（表一）
|
H(次數(shù)) |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
考察點諧波電流國標限值(A) |
21.23 |
7.85 |
10.61 |
8.99 |
6.94 |
8.34 |
5.23 |
5.55 |
4.16 |
6.87 |
3.51 |
6.15 |
|
濾波前考察點諧波電流(A) |
0 |
5 |
0 |
21.88 |
0 |
12.72 |
0 |
0 |
0 |
6.84 |
0 |
5.51 |
|
H(次數(shù)) |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
考察點諧波電流國標限值(A) |
3.02 |
3.35 |
2.61 |
4.9 |
2.29 |
4.41 |
2.12 |
2.37 |
1.88 |
3.67 |
1.71 |
3.35 |
|
濾波前考察點諧波電流(A) |
0 |
0 |
0 |
3.94 |
0 |
3.43 |
0 |
0 |
0 |
2.71 |
0 |
2.45 |
根據(jù)業(yè)主的要求，在10KV側(cè)進行高壓無功功率補償及諧波治理，補償后進線側(cè)的平均功率因數(shù)大于0.94，諧波電壓達到國家標準。
l 考核點（PCC）：10KV接入點。
l 考核指標：
1) 月平均功率因數(shù)：＞＝0.94。
2) 諧波電流一般不超過國標限值（GB／T14549－93），如表2。
表2注入PCC點各次諧波電流限值
|
標準 電壓 KV |
短路容量 MVA |
諧波次數(shù)及諧波電流允許值 |
||||||||||||||||||
|
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
||
|
10 |
100 |
26 |
20 |
13 |
20 |
8.5 |
15 |
6.4 |
6.8 |
5.1 |
9.3 |
4.3 |
7.9 |
3.7 |
4.1 |
3.2 |
6.0 |
2.8 |
5.4 |
2.6 |
|
35 |
250 |
15 |
12 |
7.7 |
12 |
5.1 |
8.8 |
3.8 |
4.1 |
3.1 |
5.6 |
2.6 |
4.7 |
2..2 |
2..5 |
1.9 |
3.6. |
1.7 |
3.2 |
1.5 |
注：當電網(wǎng)公共連接點的最小短路容量不同于表2基準短路容量時，按下式修正表2中的諧波電流允許值： Ih=Sk1/Sk2×Ihp …………………………（B1）
測試點處第i個用戶的第h次諧波電流允許值
Ihi=Ihp(Si/Sc)1/α…………………………（C6）
α值
|
h |
3 |
5 |
7 |
11 |
13 |
9[＞13]偶次 |
|
α |
1.1 |
1.2 |
1.4 |
1.8 |
1.9 |
2 |
|
H(次數(shù)) |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
考察點諧波電流國標限值(A) |
21.23 |
7.85 |
10.61 |
8.99 |
6.94 |
8.34 |
5.23 |
5.55 |
4.16 |
6.87 |
3.51 |
6.15 |
|
濾波前考察點諧波電流(A) |
0 |
5 |
0 |
21.88 |
0 |
12.72 |
0 |
0 |
0 |
6.84 |
0 |
5.51 |
|
濾波后考察點諧波電流(A) |
0 |
6.4 |
0 |
5.8 |
0 |
1.55 |
0 |
0 |
0 |
3.64 |
0 |
3.12 |
|
H(次數(shù)) |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
考察點諧波電流國標限值(A) |
3.02 |
3.35 |
2.61 |
4.9 |
2.29 |
4.41 |
2.12 |
2.37 |
1.88 |
3.67 |
1.71 |
3.35 |
|
濾波前考察點諧波電流(A) |
0 |
0 |
0 |
3.94 |
0 |
3.43 |
0 |
0 |
0 |
2.71 |
0 |
2.45 |
|
濾波后考察點諧波電流(A) |
0 |
0 |
0 |
2.35 |
0 |
2.07 |
0 |
0 |
0 |
1.66 |
0 |
1.51 |
