有源濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置安科瑞大型精煉爐配電系統(tǒng)

文摘：在加熱和精煉鋼水的過(guò)程中，由于電弧電流的不穩(wěn)定變化，大型精煉爐會(huì)產(chǎn)生高次諧波注入電力系統(tǒng)。同時(shí)，大量無(wú)功功率會(huì)從電力系統(tǒng)中吸收，導(dǎo)致35kv母線電壓波動(dòng)。電力系統(tǒng)諧波的存在將縮短電氣設(shè)備的使用壽命，增加電力系統(tǒng)引起諧波共振呼叫的概率，導(dǎo)致電源較新保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤操作，干擾通信。1bzi73zo7o六本文深入研究了諧波濾波和無(wú)功補(bǔ)償裝置的工作原理，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)和模擬諧波濾波和無(wú)功補(bǔ)償裝置的功率，實(shí)現(xiàn)有效治理
關(guān)鍵詞：精煉爐；諧波濾波；無(wú)功補(bǔ)償
0引言
在大型精煉爐的處理過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，消耗大量的無(wú)功功率。諧波和低功率因數(shù)會(huì)對(duì)電氣設(shè)備造成較大的危害，并帶來(lái)許多額外的經(jīng)濟(jì)損失。電力系統(tǒng)中的諧波問題會(huì)導(dǎo)致一系列問題，如電力設(shè)備故障、爐變變壓器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行效率降低、影響周邊電力安全、增加電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損壞、導(dǎo)致線路誤跳閘等。因此，企業(yè)需要處理大型精煉爐處理過(guò)程中造成的電能質(zhì)量問題。
1諧波濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置的工作原理
在大型精煉爐的處理過(guò)程中，為了過(guò)濾諧波，減少線損，節(jié)約電能，減少消耗和增益，補(bǔ)償功率因數(shù)，同時(shí)考慮節(jié)約投資。根本方法是安裝設(shè)備，限制精煉爐冶煉過(guò)程中注入電網(wǎng)的諧波電流，同時(shí)考慮功率因數(shù)的增加。
從工作原理來(lái)看，目前的濾波裝置分為以下兩種類型：一種是有源濾波器，即利用電力電子技術(shù)將有源濾波器設(shè)計(jì)為諧波源，使有源濾波器產(chǎn)生的諧波大小等于負(fù)載產(chǎn)生的諧波大小，方向相反，從而負(fù)載產(chǎn)生的諧波，從而達(dá)到處理諧波的效果。由于技術(shù)和價(jià)格的原因，這種方法需要一段時(shí)間才能市場(chǎng)化。另一種是無(wú)源濾波器，它利用電容電感諧振的原理達(dá)到“吸收”諧波的效果，從而減少進(jìn)入公共電力系統(tǒng)的諧波，使電力系統(tǒng)的諧波電壓畸變水平保持在較低水平。同時(shí)，濾波電容器發(fā)出的基波無(wú)功功率起到補(bǔ)償功率因數(shù)的作用。在實(shí)際工程中，交流濾波裝置的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜。它不僅需要良好的濾波效果，還需要防止旁頻諧波放大和電力系統(tǒng)并聯(lián)諧振。因此，濾波分支之間容量的合理分配是濾波裝置設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。受許多不可控因素的影響，如交流濾波裝置的電容電感和環(huán)境溫度電網(wǎng)的頻率波動(dòng)，交流濾波裝置在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)頻率失衡，無(wú)法達(dá)到既定的濾波效果。所以，濾波裝置設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要步驟就是在設(shè)計(jì)階段使用相關(guān)軟件對(duì)上述因素進(jìn)行模擬分析。
2諧波濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)
根據(jù)不采取任何處理措施時(shí)的計(jì)算結(jié)果，針對(duì)大型精煉爐自然功率因數(shù)低、諧波產(chǎn)生的特點(diǎn)，計(jì)劃在精煉爐35kv母線上設(shè)置兩套無(wú)源濾波裝置。每個(gè)精煉爐配有一套濾波裝置。該裝置由濾波電容器、濾波電抗器和電阻器組成，并與精煉爐并聯(lián)運(yùn)行。
根據(jù)同類精煉爐的測(cè)試和處理經(jīng)驗(yàn)，濾波器采用二級(jí)減幅高通濾波器。其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)高次諧波（如4次、5次或更多次諧波）也有一定的過(guò)濾作用。濾波頻帶寬具有一定的阻尼作用，不易使精煉爐產(chǎn)生“次諧波”、如圖所示，“間諧波”的諧振放大不會(huì)與系統(tǒng)產(chǎn)生并聯(lián)諧振，濾波器的主接線圖
3諧波濾波及無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用
結(jié)合上述設(shè)計(jì)方案，模擬計(jì)算和分析了一臺(tái)精煉爐的單獨(dú)運(yùn)行和兩臺(tái)同時(shí)運(yùn)行。兩種工作條件下的諧波計(jì)算結(jié)果的實(shí)際測(cè)試如表所示
濾波器投入使用后，在負(fù)荷生產(chǎn)過(guò)程中注入電力系統(tǒng)的諧波電流和母線諧波電壓的含量可以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[4]的要求。同時(shí)，它防止了旁頻諧波和電力系統(tǒng)并聯(lián)諧振的放大，從而達(dá)到了處理諧波的目的。
4安科瑞apf有源濾波器產(chǎn)品選型
（1）dsp+fpga控制模式，響應(yīng)時(shí)間短，全數(shù)字控制算法，運(yùn)行穩(wěn)定；
(2)一機(jī)多能，既能補(bǔ)諧波，又能補(bǔ)無(wú)功，可對(duì)2～全額補(bǔ)償或*特定的次諧波進(jìn)行51次諧波補(bǔ)償；
(3)橋臂過(guò)流保護(hù)、直流過(guò)壓保護(hù)、裝置過(guò)溫保護(hù)等功能完善；
(4)模塊化設(shè)計(jì)，體積小，安裝方便，擴(kuò)展方便；
(5)采用7英寸大屏幕彩色觸摸屏，實(shí)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置與控制，使用方便，操作維護(hù)方便；
(6)在輸出端安裝濾波裝置，以減少高頻紋波對(duì)電力系統(tǒng)的影響；
(7)多機(jī)并聯(lián)，達(dá)到較高的電流輸出水平；
(8)擁有獨(dú)立的**技術(shù)。
5安科瑞智能電容器產(chǎn)品選型
azcazcl系列智能電容器用于0.4kv、50hz低壓配電是新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，用于節(jié)約能源、減少線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量。它由智能測(cè)控單元、晶閘管復(fù)合開關(guān)電路、線路保護(hù)單元、兩個(gè)或一個(gè)單獨(dú)的低壓電力電容器組成。它可以代替自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置，由熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等散件連接在柜內(nèi)和柜面。它具有體積小、功耗低、維護(hù)方便、使用壽命長(zhǎng)、可靠性高的特點(diǎn)，適應(yīng)了現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)妮^高要求。
azc/azcl系列智能電容器采用定式lcd液晶顯示器，可顯示三相母線電壓、三相母線電流、三相功率因數(shù)、頻率、電容器路徑和切割狀態(tài)、有功功率、無(wú)功功率、諧波電壓總畸變率、電容器溫度等。通過(guò)內(nèi)部晶閘管復(fù)合開關(guān)電路，自動(dòng)找到合適的投入點(diǎn)（切除點(diǎn)），實(shí)現(xiàn)過(guò)零切割，具有過(guò)壓保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)諧保護(hù)、過(guò)溫保護(hù)等保護(hù)功能。
6結(jié)語(yǔ)
大型精煉爐的無(wú)功補(bǔ)償和諾波濾波裝置投入使用后，供電系統(tǒng)35kv母線上的功率因數(shù)得到了，對(duì)穩(wěn)定電力系統(tǒng)運(yùn)行起到了重要作用，提高變壓器的負(fù)載能力，減少電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損壞，減少電網(wǎng)誤跳閘次數(shù)，提高電氣設(shè)備的使用壽命，提高精煉爐的處理效率，節(jié)能降耗，改善各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，提高企業(yè)產(chǎn)品合格率，使企業(yè)能夠完成各項(xiàng)生產(chǎn)任務(wù)。
參考文獻(xiàn)
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作者簡(jiǎn)介；謝滬嘉、男、1bzi73zo7o六、現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司
安科瑞電氣股份有限公司專注于智能物聯(lián)網(wǎng)儀表,能源物理聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái),電量傳感器等, 歡迎致電 18217320706