【導(dǎo)讀】數(shù)據(jù)編制此方案。的方向，根據(jù)設(shè)備用電情況及生產(chǎn)工藝要求進行諧波治理改造方案的設(shè)計。在現(xiàn)場用電設(shè)備中，變頻負載所占比例較大，產(chǎn)生大量的諧波，影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，不良影響和安全隱患，同時造成不必要的電力能源額外損耗。諧波對電機的危害主要是產(chǎn)生附加的損耗和轉(zhuǎn)矩。電動機負荷約占整個負荷的絕大部分。熱效是按它能承受的諧波電壓折算成等值的基波負序電壓來考慮的。相關(guān)試驗表明，在額。定出力下持續(xù)承受為3%額定電壓的負序電壓時，電動機的絕緣壽命要減少一半。地的并聯(lián)電容器時，可能形成諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。值，進而造成生產(chǎn)或運行中斷或誤動作，引起設(shè)備和生產(chǎn)事故，導(dǎo)致較大的經(jīng)濟損失。繼電保護裝置出現(xiàn)誤動，以至損壞設(shè)備，與此同時還可產(chǎn)生相當大的諧波網(wǎng)損。置等發(fā)生誤動，嚴重威脅電力系統(tǒng)的安全運行。產(chǎn)生動作失誤，影響電網(wǎng)運行的安全。容易受諧波的干擾而影響其正常的工作或減少其使用壽命.

　　

【正文】 出現(xiàn) ) 諧波含量（ %） 2． 4 1． 3 Ia(A) THDFi(%) RMS(電流） （ A） 基波電流（ A） 3次電流（ A） 5次電流（ A） 7次電流（ A） 9次電流（ A） 11次電流（ A） 13次電流（ A） 15 次電流（ A） 17次電流（ A） 19 次電流（ A） 370 430 350 510 56 68 2633 5． 1 5． 5 3． 2 4． 3 諧波含量（ %） 1518% % 1． 4% 1． 7% 1． 3% 0． 6% 1． 0% 47 新焙燒 車間配電系統(tǒng)示意圖 2020年 5月 5日 新焙燒 2變壓器母線各測試電氣數(shù)據(jù)圖表 （ 1）、 A相現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)如下： A相 5次瞬時諧波電流 A相瞬時基波電流 48 新焙燒配 (2進線 )諧波參數(shù) (2).測量的數(shù)據(jù)表明該配 電系統(tǒng)主要以 7次諧波 電流 為主，其諧波電流含量 %， 有必 要進行治理 .系統(tǒng)功率因素 .達到國家標準 . 容量 電壓等級 短路阻抗 最大負載電流 負載功率總和 1600KVA 400V 1300A 950KW Uan(v) A相功率 THDFu(%) RMS(電壓） （ V） 基波電壓（ V） 3 次電壓（ V） 5 次電壓（ V） 7 次電壓（ V） 9 次電壓（ V） P（ KW） Q（ Kvar) S(KVA) COS￠ f(HZ) 6． 5 3， 4 140 65 147 50 諧波含量（ %） 2． 8 1． 5 Ia(A) THDFi(%) RMS(電流） （ A） 基波電流（ A） 3次電流 （ A） 5次電流（ A） 7次電流（ A） 9次電流（ A） 11次電流（ A） 13次電流（ A） 15 次電流（ A） 17次電流（ A） 19次電流（ A） 587611 585 16 113 68 3 25 30 7 18 8 諧波含量（ %） 49 3. 成型車間配電系統(tǒng)由 2臺 160kVA變壓器供電，電壓等級為 400V，各變壓器配電系統(tǒng)下負荷基本相同，三相運行電流、電壓基本平衡，配電系統(tǒng)負載設(shè)備有風機 132KWⅹ 1臺 、磨機 132KWⅹ 1臺。 除塵風機 45KWⅹ 2臺 、破碎機 37KWⅹ 2臺 ，振動篩 37KWⅹ 2。 除塵風機 22KWⅹ 4臺。大行車30KWⅹ 2臺， 還有一些小功率設(shè)備和照明設(shè)備 ，功率總和大約 865KW。該車間有變頻器 6臺。 變壓器根據(jù)生產(chǎn)需要提供 3種供電方式 。 (1).開一備一運行 , 閉合母線 . (2).2臺同時運行 ,斷開母線 . (3). 開一備一運行 , 斷開母線 . (這種運行方 式較少出現(xiàn) ) 2020年 5月 18日成型 車間 1變壓器母線各測試電氣數(shù)據(jù)圖表如下： 單相測試數(shù)據(jù)圖表 50 51 成型車間 (2進線 )諧波參數(shù) 容量 電壓等級 短路阻抗 最大負載電流 負載功率總和 1600KVA 400V % 1150A 890KW Uan(v) A相功率 THDFu(%) RMS(電壓） （ V） 基波電壓（ V） 3 次電壓（ V） 5 次電壓（ V） 7 次電壓（ V） 9 次電壓（ V） P（ KW） Q（ Kvar) S(KVA) COS￠ f(HZ) 225 111 58 50 諧波含量（ %） Ia(A) 52 (2). 測量的數(shù)據(jù)表明該配 電系統(tǒng)主要以 9 次諧波為主，其諧波電流含量 %， 需要進行治理 .系統(tǒng)功率因素 .達到國家標準 . 4． 數(shù)據(jù)分析： 從供電系統(tǒng)的測量結(jié)果來看，電機的變頻負載在正常運行中存在的 諧波電流是：三次、五次、七次、十一次和十三次諧波電流。由于這些諧波的存在，一方面增加很多電能的損耗，另一方面還會增加變壓器的負擔，勢必會給整個電網(wǎng)系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備造成一定的危害。 供電系統(tǒng)正常運行時奇次諧波電流已經(jīng)逼近國家管制的標準，由于諧波 量偏大，將引起額外的線路損耗、接觸損耗、鐵心損耗，易于造成線路和設(shè)備發(fā)熱從而引發(fā)安全事故并損害設(shè)備的正常工作和正常使用壽命。大量的諧波電流不僅僅給供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成嚴重影響，同時影響電網(wǎng)的供電安全。 從測量諧波電流數(shù)據(jù) 可以看出 ,變頻負載產(chǎn)生比較大的諧波電流從而引起嚴重的電流畸變。 從電壓、電流諧波表 中可以看出，諧波電流最大畸變率為 241A(%),從測量的數(shù)據(jù)可以看出電流諧波比較大。諧波的存在，嚴重地影響了各種電氣設(shè)備的正常運行，并不可必免地給THDFi(%) RMS(電流） （ A） 基波電流（ A） 3次電流（ A） 5次電流（ A） 7次電流（ A） 9次電流（ A） 11 次電流（ A） 13 次電流（ A） 15 次電流（ A） 650880 38 99. 諧波含量（ %） % 53 用戶帶來附加損耗。 從調(diào)查的結(jié)果來看，碳素廠變 頻負載在客觀上產(chǎn)生各次諧波，由于諧波含量大，電流總畸變率偏大，導(dǎo)致波形發(fā)生明顯畸變，造成很大的能源浪費，影響設(shè)備的安全和使用壽命 . 第三部分、諧波治理技術(shù)解決方案 根據(jù)從 碳素廠 現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)（見非標產(chǎn)品現(xiàn)場諧波參數(shù)表）和現(xiàn)場調(diào)查的情況，以及將要達到的改造要求來編制本方案。 從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)可以看出，配電系統(tǒng)的功率因素還可以；但 3次 、 5次、 7次、 11次諧波電流含量較高。整個配電系統(tǒng)的電力品質(zhì)惡化程度比較嚴重。從諧波治理角度分析， 碳素廠 的諧波干擾已非常嚴重，影響設(shè)備的安全運行，所以諧波 治理已到了急需治理的程度。從節(jié)能的角度分析，提高畸變功率因數(shù)，減少諧波畸變功率 ,從測量的數(shù)據(jù)計算需要增加兩臺有源電力濾波器，降低視在功率從而達到變壓器增容的目的 ,降低基波電流有效值從而達到保護及節(jié)能的雙重功效。 設(shè)計選擇 英國 薩梅特 (SAHF)有源電力濾波器進行治理 , 作為世界上 較 早從事 節(jié)能和電能質(zhì)量產(chǎn)品 研發(fā)和生產(chǎn)的專業(yè)制造廠商 , 英國薩梅特 具有強大的 研發(fā)和 生產(chǎn)能力，一直引領(lǐng)業(yè)界技術(shù)的發(fā)展 ，具備傲視同儕的領(lǐng)先自主技術(shù)！并且依靠強大的規(guī)模生產(chǎn)優(yōu)勢，所供應(yīng)的產(chǎn)品具有無與倫比的性價比，性能卓越 。 有源電 力濾波器的成功掛網(wǎng)運行預(yù)示著該裝置在解決了諧波危害的同時，將同時帶來大大降低電網(wǎng)的無功損耗，節(jié)約大量電能的益處，并為清潔電網(wǎng)做成重大貢獻，使電網(wǎng)綠色環(huán)境成為一種可能。 有源電力濾波器 ,根據(jù)最新的瞬時無功功率理論，應(yīng)用數(shù)字信號處理技術(shù)（ DSP），脈寬調(diào)制技術(shù)（ PWM），智能化功率單元技術(shù)（ IPM），觸摸屏技術(shù)（ GP）等前沿科技，可實現(xiàn)動態(tài)消除諧波，平衡三相負荷，是一種高技術(shù)含量，濾波效率好的新型產(chǎn)品 ,根據(jù)各配電系統(tǒng)的狀況 所選用的有濾波器產(chǎn)品型號如下表 : (1).煅燒車間基波電流為 350A510A,5 次諧波電流較大 ,在 56A68A 范圍 , 諧波含量 18%,功率因素 ,考慮到如 果該配電系統(tǒng)負載設(shè)備增加 ,不必另外增添濾波器裝置 .所以選用 54 2 臺容量為 100A 的三相三線有源濾波裝置（型號： SAHF04A100/380V），并聯(lián) 安裝 于配電系統(tǒng)母線 上 ； 吸收 200A以下諧波 ,吸收率達到 90%以上 ,功率因素達到 95%以上 . (2).成型車間 基波電流 905A左右 , 5次諧波電流最大為 99A, 諧波電流較大 ,功率因素 ,達到國家考核指標 . 考慮到如 果 負載設(shè)備增加 ,不 必另外增添濾波器裝置 ,所以選用 2 臺 容量為 100A的三相三線有源濾波裝置（型號： SAHF04A100/380V），總?cè)萘繛?200A源濾波裝置并聯(lián) 安裝 于配電系統(tǒng)母線 上 ； 吸收 200A 以 下諧波 ,吸收率達到 90%以上 . 功率因素達到 95%以上 . (3).新焙燒車間 基波電流 580A左右 ,5 次諧波電流較大 ,在 113A范圍 , 諧波含量 %,功率因素 , 達到國家考核指標 . 諧波 治理 設(shè)計 考慮到如果該配電系統(tǒng)負載設(shè)備增加 ,不必另外增添濾波器裝置 ,所以選用 2 臺容量為 150A 的三相三線有源濾波裝置（型號：SAHF04A150/380V）， 總?cè)?量為 300A源濾波裝置并聯(lián)安裝 于配電系統(tǒng)母線 上 ； 吸收 300A以下諧波 ,吸收率達到 90%以上 . 功率因素達到 95%以上 . 以上 三個配電系統(tǒng)的 有源濾波裝置方案 ,適應(yīng)于變壓器的各種供電方式 ,無論供電系統(tǒng)采取哪種運行方式都能達到理想的諧波治理和無功補償效果。 55 有源濾波器安裝示意圖如 因本系統(tǒng)的主要諧波源設(shè)備是變頻設(shè)備，消除線路和系統(tǒng)各次諧波是諧波治理節(jié)能改造的主要目標。從而干凈吸收諧波和浪涌，改善系統(tǒng)電力品質(zhì)，提高功率因數(shù)，保障設(shè)備安全和正 56 常運行、提高系統(tǒng)運行效率和電力能源使 用效率的角度出發(fā)，進行本項諧波治理方案的制作。 目 的：以改善電力品質(zhì)、綜合提升設(shè)備運行效率和電力能源使用效率為目的。 兼容性：設(shè)備獨立，不依賴于原有系統(tǒng)，出現(xiàn)故障時能及時脫離原操作系統(tǒng)； 維護性：操作簡單，設(shè)備安裝維護簡潔。 (SAHF)有源濾波器具有：濾波、動態(tài)補償、抑制諧振、補償無功功率等四大功能 。 通過技改， 并聯(lián)安裝于配電系統(tǒng)母線 上， 以上這些低壓配系統(tǒng)的電流諧波將會被大大吸收，諧波問題的影響基本消除。可達到以下效果： (1). 有源 濾波裝置投入后用電 能 質(zhì)量可明顯改善，可改善沖擊負載引起的電流沖擊，減少電壓波動和抑制電壓閃變，提高穩(wěn)定性，改善電壓質(zhì)量。 功率因數(shù)可提高到 ，線損降低 后 可提高配電變壓器的承載效率，經(jīng)濟效益明顯 。 (2).有源濾波 器對配電系統(tǒng) 自動實時跟隨、動態(tài) (VAR)補償 。 抑制電壓波動和閃變、降低損耗，提高用電效率。消除電網(wǎng)各次諧 波 、 可同時 濾除 2 次到 60 次 的諧波電流 。提高設(shè)備安全，降低設(shè)備損耗；滿足國家 (國際 )標準。 總諧波電流吸收率：≥ 90%。 (3).采用高性能防涌流接觸器投切各濾波支路，完善的控制系 統(tǒng)，保護功能齊全，具有短路保護、過壓保護、過流保護等，運行可靠，操作簡單 (防止系統(tǒng)諧振：預(yù)防電氣設(shè)備故障、保證供電安全。 (4). 改善系統(tǒng)功率因素：降低電網(wǎng)損耗、提高設(shè)備效率。 電路月平均功率因數(shù)：≥ 。 (5). 安裝諧波治理裝置后，有效的降低了諧波電流，增加了變壓器的有效容量，可增加相應(yīng)的帶載能力，減少擴容所需的投資。 (6). 安裝諧波治理裝置后，可有效的降低變壓器的損耗，提高變壓器的安全運行系數(shù)，保證對諧波敏感的保護裝置和器件不發(fā)生誤動作。起到節(jié)能降耗的目的 。節(jié) 能 率達 10%～ 30%,減小集 膚效應(yīng)，熱損、銅損、鐵損、磁損、噪音 大為下降，符合國家對能源節(jié)約和降耗的指示和可持續(xù)發(fā)展的要求。 并且，經(jīng)過治理后的諧波電流含量不超過電流國標限值（ GB／ T14549－ 93），電壓總畸變率不超過國標限值，如下表所示： 57 國家標準各次諧波電流限值 標準 電壓 KV 基準短路容量 MVA 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 10 78 62 39 62 26 44 19 21 16 28 13 24 11 12 18 16 6 100 43 34 21 34 14 24 11 11 16 13 10 10 100 26 20 13 20 15 35 250 15 12 12 66 500 16 13 13 110 750 12 諧波電壓總畸變率的國標限值 電網(wǎng)標稱電壓 KV 電壓總諧波畸變率 % 各次諧波電壓含有率 % 奇次 偶次 6 10 35 66 110 設(shè)備 產(chǎn)品清單 序號 設(shè)備名稱 型號（規(guī)格） 數(shù)量 備注 煅燒車間 有源濾波器 SAHF04A100/380V 2套 英國薩梅特 新焙燒 有源濾波器 SAHF04A150/380V 2套 英國薩梅特 成型車間 有源濾波器 SAHF04A100/380V 2套 英國薩梅特 電流傳感器 HAL 18個 瑞士 LEM集團 銅芯電力電纜 50㎜ 2 3 350米 無錫遠東電纜廠 銅芯電力電纜 70㎜ 2 3 2