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中频炉滤波对电容器组的影响及补偿谐波电流治理方案

发表时间:2023-05-18浏览次数:

中频炉滤波对电容器组的影响及补偿谐波电流治理方案

276

中频电炉归属于典型性谐波电流源,造成很多谐波电流,导致赔偿电容没法一切正常资金投入运作,功率因素达不上供电系统规定的0.9左右,一月造成无功处罚,变电器溫度高,导致电磁能豪侈浪费,使用寿命减少。谐波电流电流量引入电力网,在电力网特性阻抗上造成谐波电流电压,造成电力网电压电流量崎变,危害供电系统品质及运作安全性,使路线耗损及电压偏位提升,对电力网和加工厂自身电器产品均会造成欠佳的危害。某中频炉客户根据变电器与浙江省站10KV母线槽相接,10KV母线槽谐波电流根据变电器进到该客户滤波补偿电容器组,对滤波补偿电容器导致的危害是较为大的。

一、电容器在中频炉的运用

电容做为中频电炉的关键构成部分,一般称之为电容,用英文字母C表达。它是一种带有正电荷的产品。电容器是电子设备中运用最广泛的电子元器件之一,普遍运用于防护、藕合、旁通、滤波器、可调谐电源电路、变换、调节回路等行业。

在DC开关电源机理中,电容器相当于领路。中频冶炼炉电容是一种可以贮藏正电荷的元器件,都是最常见的电子元器件之一。

这务必从电容的构造刚开始。比较简单的电容涵盖两侧板和中间的电缆护套物质。开关电源接入后,极片与开关电源相接,造成工作中电压,但因为正中间电缆护套中的化合物,全部电容器也不通断。殊不知,在这样的事情下,并不是超过电容的临界值电压前提条件。一切化学物质全是相对性绝缘层的,由于了解化学物质两边的电压在一定水平上提升,化学物质能够电源开关。

电容也是如此。假如电容损坏,就已不是导体和绝缘体。殊不知,在中学阶段,电源电路中看不见那样的电压,因此他们都会热击穿电压下列工作中,能够被称作导体和绝缘体。殊不知,在交流电路中,中频炉电流的方面伴随着時间的变化而变成一定的功能。电容蓄电池充电的全过程是有時间的。这时,在板中间产生转变的静电场,而且该静电场都是時间的涵数。事实上,电流量以电场的办法在电容正中间流通性。

二、中频炉电容的补偿治理方案

专业从事合金钢冶炼、渣重熔、锻造、铸造、模具生产等工程,经过30年的发展,形成了一个完整的材料回收、冶炼、电渣铸造、锻造、铸造、精炼等工业链。该企业的高压电线为20kV 电线,现有5台变压器,分别为1#照明为200kVA,2#为1#10kV配电室5000kVA,3#为2#10kv配电室1800kVA,4#特殊为1800kVA,5#现场特殊为5000kVA,总产品容量为13830kVA。主要电气产品有:中频炉、精炼炉、电渣炉和气锤。

一次系统图如下:

三、谐波电流与功率因数筛选

根据GB-T 14548-2003《电能质量-公共电网谐波电流》和GB/T 3485-1998《评估企业合理电气技术引导》的注意事项,以及下列特殊钢企业电力管理平台的数据筛选,发现许多地区和产品功率因数低,同时高压谐波电流电流也超标, 以20kV 的总输入线为例,同一天不同时刻的负载和功率因数的高次谐波电流电流和高次谐波电流率的比较图如下所示:

通过平台数据筛选,运行功率与功率因数数据如下:

(图示、20kV总进线电流谐波电流畸变率曲线图)

1.通过平台数据筛选,运行功率与功率因数数据如下:

位置

运行功率(kW)

总功率因数

补偿电容(kvar)

20kV总进线

7224

0.84

2855

20kV总进线

7320

0.82

3274

20kV总进线

5160

0.71

3824

20kV总进线

10752

0.88

3100

20kV总进线

9840

0.85

3620

2.运行电流与电流谐波电流数据如下:

位置

总电流(A)

电流谐波电流畸变率(%)

谐波电流电流(A)

20kV总进线

379

5.5

21

20kV总进线

360

5.8

21

四、补偿与治理方案设计制作

1.设计制作说明

由于20KV母线上的中频炉负载运行时产生大量谐波电流,且功率因数较低,产生每月五万元左右的无功力调费罚款,企业注意事项开展补偿无功并同时谐波电流治理,消除企业无功力调费罚款并改善提升配电系统电能质量。

20KV母线系统参数如下:

公共连接点最小短路容量:200MVA(估)

公共连接点供电产品容量:63MVA(估)

20kV母线协议用容量量:13.6MVA

20KV母线监测运行参数摘录如下表:

序号

监测时间

总负荷

功率因数

A相电流

A相THDi

A相THDu

1

2017-03-29 05:05

7224KW

0.84

247.32A

7.8%

5.8%>3%

2

2017-03-29 07:20

7320KW

0.82

276.12A

7.8%

3

2017-03-29 22:50

5160KW

0.71

217.44A

6.1%

4

2017-03-30 10:45

768KW

0.92

39.72A

0.7%

5

2017-03-30 23:10

10248KW

0.87

352.44A

5.6%

主要谐波电流电压与谐波电流电流含量的监测数据摘录如下表:

检测时间

2017-03-29 07:20

2017-03-30 23:10

5次

0.3%

2.8%

0.8%

2.3%

7次

0.9%

2%

1.1%

1.2%

9次

0.2%

1.3%

0.2%

0.9%

11次

2.1%

5.1%

2.3%

3.9%

13次

1.6%

3.1%

1.6%

2.0%

近三月月平均功率参数

2017-01

2017-02

2017-03

平均有功功率

平均功率因数

平均有功功率

平均功率因数

平均有功功率

平均功率因数

1416KW

0.61

2376KW

0.74

3120KW

0.81

2.集中治理技术方案:

由于12 脉中频炉运行时产生谐波电流遵循2N±1的特征机理,因此主要谐波电流成分为5次、7次、11次和13次谐波电流,同时运行时还耗损一定比例的无功功率,遵从经济性设计制作原则,在20kV母线上加装一套SVG高压有源滤波装置来集中治理中频炉和精炼炉产生的谐波电流并补偿无功功率,可以更好地达到治理愿景的注意事项,具体技术方案设计制作如下:

2.1无功功率补偿容量设计制作

依据负荷的运行基本参数,根据如下公式可计算出需要补偿的无功功率。

其中:P为有功功率,cosφ1为补偿前的功率因数,cosφ2为补偿后的月平均功率因数取0.93。

因此根据20kV母线运行监测参数,负载运行时需要补偿的无功功率分别计算如下:

监测时间

总负荷P

愿景功率因数

cosφ1

愿景功率因数

cosφ2

需补偿无功功率

QC

2017-03-29 05:05

7224KW

0.84

0.93

1813kvar

2017-03-29 07:20

7320KW

0.82

0.93

2218kvar

2017-03-29 22:50

5160KW

0.71

0.93

3080kvar

2017-03-30 10:45

768KW

0.92

0.93

23.8kvar

2017-03-30 23:10

10248KW

0.87

0.93

1762kvar

根据上述不同负载运行状况下需要补偿的无功功率,选择确定20kV母线合计需要补偿的无功功率:QC=3100kVar

2.2无功功率补偿容量方案

方案

治理功率因数至0.95

建议无功补偿容量

4Mvar/10kV

具体配置如下

滤除13次及以下谐波电流

正负4M SVG

定制配套变压器

选择该安装容量有以下几方向的原因:

(1)考虑滤波容量器的电压以及系统电压需求。

(2)考虑谐波电流电流引起的谐波电流电压叠加后的电压。

(3)由于生产线运行方式不同引起的也许过电压。

(4)满足滤除谐波电流电流的注意事项,兼顾无功功率补偿。

2.3机理图及运行方案

本项目方案工作机理图如下:

具体运行方案:

(1)SVG装置需要现场提供接入10kV/20KV母线的开关柜及与变压器组数相同的、独立的A、B两相的网侧电流及A、B、C电压信号。单组变压器的检测位置示意图如图6所示。

(2)装置并入电网后可24小时挂网运行。装置会自动跟踪电网功率因数的变化,使电网功率因数维持在0.95-1的某个设定值。

(3)以网侧电压为愿景运行时,根据用户设定的愿景值运行。

(4)以功率因数为愿景或者以网侧电压为愿景的时间段可自由设定。

(5)需要现场提供单独的220VAC,220VDC及380VAC调节电源,SVG调节电源经过UPS后给装置供电,因此调节电源短时间停电后,装置仍能正常工作。

五、项目效果与收益

1.通过SVG高压补偿,关口功率因数已明显改善,由之前的每月罚款5万元的力调费用,变为现在每月可得奖励。选取SVG投运前后,电力和电量需求相似的两天,对比曲线和数据如下:

2.通过合同能源管理的方式,节约了企业的投入,改善了企业的电网设施和运行环境,节约了用电的综合成本。


滤波补偿装置产品计划方案:

中频炉当负荷一切正常工作中后,基波功率因素维持在0.97左右,依照中频炉视在功为430kVA测算,其较大需要赔偿无功负荷为105kVar,因此其电容补偿容积不适合过大该客户中频炉负载客户共设定6组滤波补偿装置,当功率因素较高时,6条环路全投用时将会出現过赔偿,可适度摘除滤波器环路。

滤波器按照如下支路设置支路具体参如下:

①滤波器支路调谐频次为4.6,共设置6组滤波补偿装置;

②选定滤波器品质因数为50;

③电容器额定电压选取0.3kV,每组电容器三相额定容量为30kVar。

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