諧波智能濾波裝置在某化工廠生產(chǎn)上的應(yīng)用

隨著電力電子變流裝置的應(yīng)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(shè)備的廣泛應(yīng)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(dǎo)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(jì)運(yùn)行，給同一網(wǎng)絡(luò)的線性負(fù)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(jì)運(yùn)行有著非常積極的意義。諧波測量是諧波問題中的一個(gè)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(dǎo)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(xiàng)重要工作，是繼電保護(hù)、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(shí)時(shí)檢測負(fù)載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術(shù)，從變流器中產(chǎn)生一個(gè)和當(dāng)前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實(shí)時(shí)注入電力系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)諧波治理和無功補(bǔ)償。

它具有改善供電質(zhì)量、提高功率因素和設(shè)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(jì)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(shù)經(jīng)濟(jì)性能作簡單的介紹。

2用戶用電情況簡況

某化工廠2010年負(fù)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(cè)電壓10kV，低壓側(cè)為0.4kV，產(chǎn)生諧波的設(shè)備主要是整流柜，整流設(shè)備容量為1.344MVA。集中接于1號配變的（1.6MVA）0.4kV側(cè)，如簡圖1所示。整流設(shè)備產(chǎn)生的主要諧波電流有5次、7次、11次、13次電流，其實(shí)測值見表1。

圖1接于配電變壓器低壓側(cè)的負(fù)荷

1號配變原來裝有0.4kV側(cè)的無功補(bǔ)償電容器近600kvar，運(yùn)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(fèi)每年多交10多萬元（2010年統(tǒng)計(jì)）。

為消除諧波的不良影響，降低生產(chǎn)損耗，延長設(shè)備壽命，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也為滿足無功補(bǔ)償?shù)囊螅郴S用低壓諧波濾波器裝置代替了原來的補(bǔ)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(bǔ)償與電力濾波兼顧

同一般低壓電容補(bǔ)償設(shè)備相比，ANAPF有源諧波濾波裝置除具有無功補(bǔ)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(shí)測數(shù)據(jù)分析。

從表2可以看出，裝設(shè)諧波濾波裝置前，原有電容補(bǔ)償支路和負(fù)荷及配電變壓器之間構(gòu)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(diǎn)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(xiàng)電能指標(biāo)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(shè)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(cè)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(bǔ)償設(shè)備對各次諧波電流的影響（0.4kV側(cè)）