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(yùn)行現(xiàn)狀與負(fù)荷特性
景寧縣境內(nèi)分布著大量的中頻爐負(fù)荷，目前配變?nèi)萘坑?3300kVA，近年來(lái)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(yùn)

(3)表計(jì)指示不準(zhǔn)，指示異常

(4)充電機(jī)發(fā)出告警信號(hào)，直流系統(tǒng)震蕩。

(5)無(wú)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(hào)。

(7)主變常發(fā)出異常聲音。
為了實(shí)施多諧波源的集中治理及變電所電壓、諧波和無(wú)功綜合控制策略，選擇了景寧變電所作為第一個(gè)試點(diǎn)，該變電所現(xiàn)有兩臺(tái)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(fù)荷主要特點(diǎn)為：豐水期，白天有功負(fù)荷輸出，無(wú)功負(fù)荷輸入，晚上22：0o至次13 8：00非線性負(fù)荷投入，主要為中頻爐負(fù)荷，有功輸入，無(wú)功因小水電原因向系統(tǒng)倒送，這一段時(shí)間系統(tǒng)諧波嚴(yán)重超標(biāo)，經(jīng)諧波測(cè)試發(fā)現(xiàn)，主要為5次、7次諧波。某13的測(cè)試數(shù)據(jù)匯總?cè)缦拢寒?dāng)受電功率為17MW時(shí)，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(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值3％要求33％ ，10kV母線電壓畸變率9．17％ ，超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值4％要求127％，供電質(zhì)量極差。同時(shí)，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(wú)功功率的優(yōu)化的控制策略變得相當(dāng)復(fù)雜，為此，運(yùn)用了結(jié)合麗水地區(qū)電力系統(tǒng)而研制和開(kāi)發(fā)的結(jié)合電壓、諧波、無(wú)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(wú)功和濾波裝置方案
5．2．1 濾波裝置設(shè)計(jì)采用的系統(tǒng)條件
景寧變諧波測(cè)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(jì)算考慮主變分列運(yùn)行，10kV母線包括合分兩種方式。

非線性負(fù)荷的增長(zhǎng)極限為10kV側(cè)主變?nèi)萘繚M載且均為中頻爐負(fù)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(hù)設(shè)過(guò)電壓、低電壓、過(guò)流、過(guò)負(fù)荷和開(kāi)口三角電壓保護(hù)。另應(yīng)有5次支路跳閘時(shí)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(wú)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(shí)候相反，應(yīng)先切高次支路再切低次支路。根據(jù)負(fù)荷的情況，利用開(kāi)關(guān)的投切配合，在額定電壓下可以有以下基波無(wú)功的輸出量。

5．3 三種運(yùn)行方式及運(yùn)行注意事項(xiàng)

(1)水電大發(fā)。有功、無(wú)功倒送，這時(shí)如果非線性負(fù)荷不投，則濾波裝置切除。非線性負(fù)荷投入，濾波裝置投。小水電無(wú)功少發(fā)或者個(gè)別水電廠進(jìn)網(wǎng)運(yùn)行。

(2)水電停，非線性負(fù)荷全投。則按10kV側(cè)，有功12．72MW，無(wú)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(fù)荷的無(wú)功一般為0．85—0．88，按中頻爐cosq~=0．85計(jì)，當(dāng)P=15．75MW 時(shí)，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(shí)效在2002年4月，濾波器投運(yùn)后進(jìn)行了實(shí)測(cè)，1 10kV景寧變10kV母線電壓諧波在濾波器各工況下的測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表8。

同時(shí)測(cè)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(dá)到設(shè)計(jì)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(yùn)前)電壓諧波情況

在完成濾波器投切后，進(jìn)行了控制器性能試驗(yàn)，在投運(yùn)試驗(yàn)時(shí)，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(yàn)狀態(tài)和投入狀態(tài)下觀察動(dòng)作是否正確。通過(guò)試驗(yàn)表明，該裝置符合設(shè)計(jì)要求。
從2002年6月8日至2002年7月8日運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)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(guó)標(biāo)3．2％)下降到0．25％ ；7次諧波畸變率由原6．1％(國(guó)標(biāo)3．2％)下降到0．13％ ；電壓合格率達(dá)到99％。
濾波裝置日平均投切約3次。其中：主要因?yàn)V波需要日平均投2次，主要因無(wú)功補(bǔ)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(wú)功原因2次。主變分接頭日平均動(dòng)作1．5次。無(wú)功就地平衡較原來(lái)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(fù)荷的增長(zhǎng)，諧波污染的問(wèn)題也日益突出，已嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，根據(jù)麗水地區(qū)負(fù)荷輕，小水電多，潮流變化大，中頻爐點(diǎn)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(yùn)用原有電壓、無(wú)功控制器的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了電壓、諧波和無(wú)功綜合控制器，使電壓、無(wú)功控制和諧波治理有機(jī)地結(jié)合在一起，提高了綜合治理的自動(dòng)化水平，使各項(xiàng)電能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本文通過(guò)景寧變電所工程實(shí)踐進(jìn)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(jìn)行了兩個(gè)試點(diǎn)，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(gè)諧波危害嚴(yán)重地區(qū)的治理工程完工后，因諧波影響電網(wǎng)安全運(yùn)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(gè)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(yùn)行。