河北某塑膠制品公司是生產(chǎn)戶內(nèi)、外廣告燈箱布、噴繪布，PVC壓延膜的廠家，生產(chǎn)線主要設(shè)備為變頻器、直流電機(jī)，變頻器及直流電機(jī)整流屬于典型諧波源，產(chǎn)生大量諧波，造成補(bǔ)償電容器無法正常投入運(yùn)行且電容器再投入后造成諧波放大，用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障率高，電容器經(jīng)常燒毀，功率因數(shù)僅為0.6-0.83，每月產(chǎn)生無功罰款5.2萬元左右，變壓器溫度在夏季達(dá)78度，造成電能浪費(fèi)，壽命縮短。諧波電流注入電網(wǎng)，在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓，引起電網(wǎng)電壓電流畸變，影響供電質(zhì)量及運(yùn)行安全，使線路損耗及電壓偏移增加，對(duì)電網(wǎng)和工廠本身電氣設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生不良的影響。
二、供電系統(tǒng)及數(shù)據(jù)
公司由一路10KV進(jìn)線，廠內(nèi)安裝1250KVA整流變壓器2臺(tái)，1000KVA整流變壓器2臺(tái)，均為10KV/0.4KV。4臺(tái)整流變壓器分別帶4條塑膠生產(chǎn)線，如下圖：
三、濾波補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)依據(jù)
1、根據(jù)電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波 GB/T14519-1993
2、根據(jù)電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變 GB12326-2000
3、根據(jù)供電系統(tǒng)阻抗和相關(guān)參數(shù)
4、根據(jù)現(xiàn)場測量結(jié)果及仿真計(jì)算
四、治理方案
1、治理目標(biāo)
根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，我公司針對(duì)中頻爐諧波治理設(shè)計(jì)了整套濾波方案，綜合考慮負(fù)荷功率因數(shù)、諧波吸收需要和背景諧波，在企業(yè)變壓器1250KVA 、10000KVA低壓側(cè)各安裝一套諧波濾波裝置對(duì)諧波進(jìn)行治理，原有電容補(bǔ)償柜退出運(yùn)行。
濾波裝置諧波電流的設(shè)計(jì)滿足國標(biāo)GB/T14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》的管理規(guī)定。
● 在0.4KV系統(tǒng)運(yùn)行方式下，濾波設(shè)備投運(yùn)后，濾波器吸收點(diǎn)處某次諧波的幅值及含有量都有大幅度下降，功率因數(shù)0.95以上。
● 不因?yàn)橥度霝V波裝置而引起某次諧波的諧振或諧振過電壓、過電流。
2、方案確定
由于變頻器、直流電機(jī)在工作過程中諧波較大，且有補(bǔ)償電容器的不規(guī)則投入，導(dǎo)致諧波放大，5次、7次諧波達(dá)到了基波電流的26.5%-86.7%，對(duì)電網(wǎng)、生產(chǎn)線電氣設(shè)備本身和其它用戶都造成了不同程度的影響。另外，生產(chǎn)線的功率因數(shù)補(bǔ)償不穩(wěn)，在0.6-0.83間變化，無功缺乏嚴(yán)重，經(jīng)常出現(xiàn)電容器及開關(guān)燒毀現(xiàn)象，因此裝置在設(shè)計(jì)時(shí)要做到消除諧波補(bǔ)償無功功率提高功率因數(shù)目的，使生產(chǎn)線穩(wěn)定運(yùn)行。
依據(jù)測試數(shù)據(jù)主要諧波成分是5次 、7次其中以5次諧波為最大，電壓畸變嚴(yán)重。綜上因素考慮濾波補(bǔ)償裝置采用BDKJ-LC I型和II型結(jié)合，設(shè)計(jì)5次、7次兩條LC濾波主吸收支路及8條精補(bǔ)濾波之路，吸收5、7次及以上次數(shù)的諧波同時(shí)補(bǔ)充功率無功提高功率因數(shù)。方案采用仿真法對(duì)各回路投入時(shí)是否產(chǎn)生非特征頻率的諧振進(jìn)行分析，并最終確定回路的參數(shù)。
供電系統(tǒng)及濾波原理圖：
3、裝置投入前后效果對(duì)比圖
濾波補(bǔ)償前（電流） 濾波補(bǔ)償后（電流）
濾波補(bǔ)償前（電流） 濾波補(bǔ)償后（電流）
濾波補(bǔ)償前（電流） 濾波補(bǔ)償后（電流）
濾波補(bǔ)償前（電流） 濾波補(bǔ)償后（電流）
五、結(jié)論
1、濾波補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行，自動(dòng)跟蹤生產(chǎn)線的各種負(fù)載設(shè)備變化，使各次諧波得到有效濾除。
2、未治理前電壓總畸變率(THD)嚴(yán)重超出國標(biāo)5%的限值要求。經(jīng)治理, 電壓總畸變率(THD)從原來的10.2%,降止2.5%,各次諧波都符合國標(biāo)GB/T 14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)要求。
3、經(jīng)治理諧波電流都得到有效改善，投入后超標(biāo)的各次諧波電流吸收率都大于80%以上，符合設(shè)備設(shè)計(jì)要求。如5次諧波電流從268A,降止43A左右; 7次諧波電流從139A,降止21A左右， 注入公共點(diǎn)的各次諧波電流均符合國標(biāo)GB/T 14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》要求。
4、濾波裝置投入后系統(tǒng)的功率因數(shù)得到大幅提高，供電系統(tǒng)0.4KV側(cè)從0.6左右提到0.95以上,有功功率、視在功率、無功功率都得到節(jié)省，有效降低用電設(shè)備和供電線路的損耗。
5、諧波治理后變壓器溫度由原來的78度降低到45度，節(jié)省了大量電能，變壓器使用壽命延長。
6、通過治理后有效改善了塑膠生產(chǎn)線的供電電能質(zhì)量，提高了變頻器、直流電機(jī)電源的利用效率,有利于系統(tǒng)的長期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。
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