區(qū)域電網(wǎng)諧波分層控制和多諧波源集中治理

5 景寧變諧波治理
5．1 運行現(xiàn)狀與負荷特性
景寧縣境內(nèi)分布著大量的中頻爐負荷，目前配變?nèi)萘坑?3300kVA，近年來由于諧波的影響，曾造成以下這些情況：
(1)10kV流變、壓變絕緣多次擊穿(共發(fā)生1O多次)

(2)電容器不能正常投運

(3)表計指示不準(zhǔn)，指示異常

(4)充電機發(fā)出告警信號，直流系統(tǒng)震蕩。

(5)無功電壓綜合控制器電壓指示不準(zhǔn)。

(6)常發(fā)35kV交流斷線信號。

(7)主變常發(fā)出異常聲音。
為了實施多諧波源的集中治理及變電所電壓、諧波和無功綜合控制策略，選擇了景寧變電所作為第一個試點，該變電所現(xiàn)有兩臺主變，1 主變：SFSZ8—31500／110，變比110-4-8×1．25％／

38．5-4-2×2．5％／10．5；2 主變：SSZ9—31500／110，變比110土6×2．5％／37-4-2×2．5％／10．5。所供的負荷主要特點為：豐水期，白天有功負荷輸出，無功負荷輸入，晚上22：0o至次13 8：00非線性負荷投入，主要為中頻爐負荷，有功輸入，無功因小水電原因向系統(tǒng)倒送，這一段時間系統(tǒng)諧波嚴重超標(biāo)，經(jīng)諧波測試發(fā)現(xiàn)，主要為5次、7次諧波。某13的測試數(shù)據(jù)匯總?cè)缦拢寒?dāng)受電功率為17MW時，l 主變10kV側(cè)諧波電流為5次48A，7次25A，11次3．7A，13次3A。35kV母線的電壓畸變率為4％，超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值3％要求33％ ，10kV母線電壓畸變率9．17％ ，超過國家標(biāo)準(zhǔn)限值4％要求127％，供電質(zhì)量極差。同時，該變電所的中低壓側(cè)均有大量的小水電接人，其潮流變化較大，電壓調(diào)節(jié)、諧波水平的抑制及無功功率的優(yōu)化的控制策略變得相當(dāng)復(fù)雜，為此，運用了結(jié)合麗水地區(qū)電力系統(tǒng)而研制和開發(fā)的結(jié)合電壓、諧波、無功于一體的“三十五域圖”的綜合控制策略于該變電所。
5．2 無功和濾波裝置方案
5．2．1 濾波裝置設(shè)計采用的系統(tǒng)條件
景寧變諧波測試數(shù)據(jù)。
景寧變正常小方式下，1 10kV正序短路阻抗為0．4364。
景寧變110kV母線系統(tǒng)阻抗角取88度。
景寧變主變參數(shù)：
諧波響應(yīng)計算考慮主變分列運行，10kV母線包括合分兩種方式。

非線性負荷的增長極限為10kV側(cè)主變?nèi)萘繚M載且均為中頻爐負荷。

5．2．2 濾波裝置方案
在10kV的I、Ⅱ段母線各設(shè)立一組濾波器，每組由兩支路組成，分別為5次支路和7次支路。5次支路的濾波電容器容量為3300kvar。7次支路的濾波電容器容量為1800kvar。濾波器組的保護設(shè)過電壓、低電壓、過流、過負荷和開口三角電壓保護。另應(yīng)有5次支路跳閘時聯(lián)跳同組濾波器7次支路的功能。采用的濾波成套裝置每支路包括隔離刀閘、放電、外熔絲、成套柜、避雷器和電壓指示等。
5．2．3 基波無功
濾波器的投切順序是先投低次濾波器支路再投高次支路。切支路的時候相反，應(yīng)先切高次支路再切低次支路。根據(jù)負荷的情況，利用開關(guān)的投切配合，在額定電壓下可以有以下基波無功的輸出量。

5．3 三種運行方式及運行注意事項

(1)水電大發(fā)。有功、無功倒送，這時如果非線性負荷不投，則濾波裝置切除。非線性負荷投入，濾波裝置投。小水電無功少發(fā)或者個別水電廠進網(wǎng)運行。

(2)水電停，非線性負荷全投。則按10kV側(cè)，有功12．72MW，無功5．50Mvar推算，P+ (Q— Qe)=12．72+j2．4，功率因數(shù)可以滿足要求。

(3)最大諧波量，10kV側(cè)滿載，中頻爐負荷的無功一般為0．85—0．88，按中頻爐cosq~=0．85計，當(dāng)P=15．75MW 時，Q為9．76Mvar，扣減3130kvar，10kV 側(cè)主變潮流：P +JQ =15．75+． 63，cosq~=o．925．4 工程實效在2002年4月，濾波器投運后進行了實測，1 10kV景寧變10kV母線電壓諧波在濾波器各工況下的測試數(shù)據(jù)見表8。

同時測試了濾波器支路的諧波電流，5次支路和7次支路的諧波電流均達到設(shè)計值的70％左右。2002年6月7日主變各側(cè)電壓諧波情況如表9至表20所示。

5．4．1 (濾波器投運前)電壓諧波情況

在完成濾波器投切后，進行了控制器性能試驗，在投運試驗時，設(shè)置不同的10kV電壓初值及濾波器投入狀態(tài)，分別在控制器的試驗狀態(tài)和投入狀態(tài)下觀察動作是否正確。通過試驗表明，該裝置符合設(shè)計要求。
從2002年6月8日至2002年7月8日運行數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析。主要技術(shù)指標(biāo)結(jié)果為：5次諧波畸變率由原5．7％ (國標(biāo)3．2％)下降到0．25％ ；7次諧波畸變率由原6．1％(國標(biāo)3．2％)下降到0．13％ ；電壓合格率達到99％。
濾波裝置日平均投切約3次。其中：主要因濾波需要日平均投2次，主要因無功補償需要日平均投1次。切除電容器主要因電壓原因1次，切除電容器主要因無功原因2次。主變分接頭日平均動作1．5次。無功就地平衡較原來大大提高，線損明顯下降，電能質(zhì)量顯著提高。
6 結(jié)論
隨著麗水地區(qū)非線性負荷的增長，諧波污染的問題也日益突出，已嚴重威脅著電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行，根據(jù)麗水地區(qū)負荷輕，小水電多，潮流變化大，中頻爐點多、面廣，分散治理難度大的情況下，采用在變電所集中治理的方式，取得了良好的效果。而且在運用原有電壓、無功控制器的基礎(chǔ)上，開發(fā)設(shè)計了電壓、諧波和無功綜合控制器，使電壓、無功控制和諧波治理有機地結(jié)合在一起，提高了綜合治理的自動化水平，使各項電能指標(biāo)達到了國家標(biāo)準(zhǔn)。本文通過景寧變電所工程實踐進行了方法介紹，并在浙江寧波不繡鋼熔煉企業(yè)較多的地區(qū)也進行了兩個試點，均取得類似效果。該方法在麗水電網(wǎng)已全面推廣應(yīng)用取得了較好的電網(wǎng)效益，在云和、縉云等幾個諧波危害嚴重地區(qū)的治理工程完工后，因諧波影響電網(wǎng)安全運行的事件已大大減少。隨著電網(wǎng)諧波電壓水平的降低，又為單個諧波源用戶的分散治理創(chuàng)造了條件，新上諧波用戶可以做到配置的濾波裝置同步投入運行。