【2017年整理】SF低压谐波滤除装置的应用案例.docVIP

TSF低压谐波滤除装置 在大功率中频熔炼炉工程中的应用案例 一、背景概述 某汽车制造厂铸造车间共有10台5000KW中频炉，分别由5只7000KVA电炉变供电，每只电炉变带二台12脉动的5000KW中频炉。中频电炉将工频50HZ交流电源经过整流，然后再逆变为中频电源（0.3KHZ～10KHZ），利用电磁感应原理进行加热。中频电炉是典型的谐波源，在运行过程中将产生大量的谐波，给供电系统 带来了许多不良影响，主要表现为： 功率因数很低 中频电炉从电网获得电能，其中一部分转化为有用的热能，而另一部分则为无功能量。至现场测量，大量数据表明中频炉工作时的功率因数较低，最高0.85，最低为0.55，平均为0.67。很低的功率因数降低了变压器的出力，并引起母线电压下降，电压降低又相应降低中频炉的有功功率，使熔化期延长，生产效率降低。 2、变压器出力降低 如果功率因数为0.92，变压器在 额定电流运行时，有功功率可以达到6440 KW。但在没有滤波补偿的状态下，二台 中频炉只能在1台熔炼，另一台保温的状 态下勉强运行，有功功率仅达4000KW ～4500KW。 3、由电流谐波引起的“集肤效应” ，使变压器温升异常，变压器噪声增大。 4、对用电安全造成威胁 系统产生并联谐振，产生过电压，致使电源传输电缆烧毁，并导之发电机组主机开关跳闸事故等。这些问题不仅对本系统的用电安全造成威胁，同时给集团公司的发电网络造成安全威胁。 5、污染公用电网，电网电能质量受到严重影响。 铸1、铸3、铸5三只7000KVA炉变额定电压为35KV/0.75KV,由1只110KV/35KV的31500KVA主变供电，在三只炉变的35KV总进线处测量，电压总谐波畸变率（THDU））） 图1中H4、H5、H7、H9为单调谐滤波器，H11为二阶高通滤波器，其工作基本原理是： 单调谐滤波器：单调谐滤波器是利用串联L、C谐振原理构成的谐振次数n为 图2所示为单调谐滤波器的电路原理。 滤波器对n次谐波（n=ns） 在谐振点处，Zfn=Rfn，因Rfn很小，n次谐波电流主要由Rfn分流，很少流入电网中，而对于其他次数的谐波，Zfn》Rfn，滤波器分流很少。因此，简单地说，只要将滤波器的谐振次数设定为与需要滤除的谐波次数一样，则该次谐波将大部分流入谐波器，从而达到了滤除该次谐波的目的。 二阶高通谐波器的阻抗为： ︱ZN︱随频率变化的曲线如图3 图3高通滤波器的阻抗频率特性 上图所示的曲线在某一很宽的频带范围内呈现为低阻抗，形成对次数较高谐波的低阻抗通路，使得这些谐波电流大部分流入高通滤波器。 2．3 控制和保护 TSF的控制系统由微机控制单元；晶闸管触发单元；RC吸收保护单元；过压、过流、过热保护管理单元等部件组成。 微机控制单元采用高速嵌入式系统，动态响应时间＜20mS;能提取电网所有参数，包括2～25次电压谐波和电流谐波。 三、TSF装置运行效果分析 TSF装置正常运行两个多月后，为取得运行数据、验证运行效果，我公司组织相关工程技术人员对系统进行为期三天的现场测试。 3．1现场测试 3.1.1 执行标准 GB/T 14549-93 《电能质量 公用电网谐波》 GB/T 12326-2000 《电能质量 电压波动和闪变》 3.1.2 测试仪器 FLUKE-435 3.1.3 测试时间 2009年7月5日～ 7月7日 3.1.4 考核点:PCC点为7000KVA炉变的35KV进线处。 3.1.5 取样信号: 电压信号取自PT二次侧 电流信号取自CT二次侧 3.2 测试结果 3.2.1 电流谐波： 单位：A 谐波 次数 TSF投前95%概率值 TSF投后95%概率值 国标 限值 评估 3 0.42 0.2 2.14 √ 5 1.46 0.42 2.4 √ 7 0.18 0.13 2.1 √ 9 0.57 0.05 1.35 √ 11 8.75 0.63 1.7 √ 13 5.83 0.57 1.49 √ 15 0.49 0.01 √ 17 0.32 0.02 √ 19 0.24 0.03 1.06 √ 21 0.49 0.104 0.59 √ 23 2.84 0.47 0.89 √ 25 2.43 0.42 0.83 √ THDI 14.1% 4.3% — — 3.2.2 电压谐波 单位：% 谐波 次数 TSF投前95%概率值 TSF投后95%概率值 国标 限值 评估 3 0.2 0.2 2.4% √ 5 1.5 1.3 2.4% √ 7 0.1 0.1 2.4% √