谐波治理动态无功补偿需求分析与整改治理方案

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1、谐波治理动态无功补偿需求分析与整改治理方案一、谐波治理动态无功补偿需求分析某汽车部件有限公司一条10KV高压进线供电五台容量250-800KVA的动力变压器，变电电压等级为10KV/0.4KV，其中2#变压器和5#变压器低压400V两段母线设有母联可以分列或并列运行，2#变压器容量为800KVA，主要负载为中频加热炉，目前配置有串接有电抗器的无功补偿装置一套，补偿容量为三相共补40KVar×4+单相分补偿20KVar×4，5#变压器容量为630KVA，主要负载为大功率马达，目前配置有串接有电抗器的无功补偿装置一套，补

2、偿容量为三相共补30KVar×4+单相分补偿20KVar×4，具体配置如上图所示，这两台变压器负载因为分别属于产生谐波含量比较大的中频炉负载和负荷快速动态变化的大功率马达，投运后产生谐波干扰和无功补偿异常偏低的，需要进行谐波治理和动态补偿整改，受用户委托，领步（北京）电能质量设备有限公司予以设计治理整改方案。二、2#变压器中频炉负载谐波分析与治理方案设计1、中频炉负载谐波分析随着我国制造业的蓬勃发展和人民生活水平的不断提高，电力电子技术在电网设备中得到广泛应用，大量的非线性负荷广泛应用在工业、商业和民用电网中，给电网

3、造成的污染问题越来越得到重视。如在一般工业领域使用的变频器、软启动器、中频炉、电弧炉、轧机、电解槽、电镀槽等负荷，商业和民用领域如节能灯、气体灯具、变频空调、电脑、冰箱等，都产生大量的谐波，尤其是近几年在我国节能技术产业的发展过程中出现了各种类型的专用节电装置，这些节电装置采用的均是电力电子控制技术如变频控制和可控硅调压原理，属典型的谐波源，大量使用导致谐波的产生，轻者影响供电质量使制造工艺较为精细的产品质量受到影响，或者由于在节电过程中使用的节电器具产生的谐波导致谐振，而使无功得不到满意补偿甚至不补偿影响节电效果，

4、重者导致电气设备长期发热，降低使用寿命甚至损坏、火灾，危害电网安全。而中频炉属于非常典型的谐波源负载，无论是谐波产生的理论分析还是同类中频炉负载用户的实际测量，这些谐波源负载在生产运行时产生大量谐波流入其所在配电系统是无需置疑的，只是谐波污染严重程度存在差异罢了，因为江兴（淮安）汽车部件有限公司目前尚未对生产线负载谐波污染进行电能质量测试，想先做一个概况性分析和治理预案，为了便于分析推断配电系统内谐波含量，我们借鉴实测过的同类中频炉负载用户的谐波测试数据如下：领步公司测试组于2014年2月3日应邀对深圳垒石热管理技术

5、有限公司中频炉负载进行了谐波测试，这台主变压器容量为800KVA，变比为10/0.4KV，也在400V低压母线配有电容补偿柜进行无功补偿，具体测试数据图表如下表所示：具体数据解读：中频炉运行功率在357.4KW时视在电流734A，电容未补偿前功率因数0.73，电压畸变率达到29.6%，电流畸变率达到27.4%（291.1A），（5次谐波电流157.8A畸变率21.5%,7次谐波电流78.5A畸变率10.7%,11次谐波电流61.7A畸变率8.4%,13次谐波电流11.1A畸变率1.5%）。根据谐波治理行业经验，小型中

6、频炉负载的谐波电流总畸变率正常在25%左右，一般污染程度在15-20%,中等污染程度在20-25%,严重污染程度达到35%，某汽车部件有限公司2#变压器中频炉负载正常运行时产生的谐波电流推算在260-300A，功率因数从0.75补偿到0.9以上需要补偿无功功率240Kvar,而现有的无功补偿装置设计补偿容量为三相共补40KVar×4+单相分补偿20KVar×4，总补偿容量为240Kvar，基本可以满足无功补偿的需要，因此整改的重点是消减中频炉产生的谐波电流，以便能满足上级供电部门对谐波指标的考核检查。2、中频炉负载谐

7、波治理方式的比较分析：目前针对电网谐波问题普遍采用的无源滤波装置，主要是基于谐波源容量较大，产生的谐波较集中的场合，如重工业、冶金、化工、矿山、电气化铁路等行业，通过安装无源滤波装置就地治理提高电网电能质量、补偿无功功率。无源滤波装置因其工作原理简单，运行可靠，操作方便而得到广泛应用，尤其具备谐波治理兼无功补偿的特点而被各类需要滤波和补偿的企业广泛使用，但其70%左右的滤波效果不能达到比较高的滤波标准和静态固定滤波方式不能随负载的变化而调整，使其在工业领域的广泛应用受到一定程度的限制。有源滤波装置本身作为一个谐波源，

8、通过检测电网中的谐波，迅速产生与检测的谐波相反的谐波，以抵消电网中的谐波。有源滤波装置动态跟踪电网中不断变化的谐波，实时发出相反的谐波，由于其只针对谐波，因此解决了无源滤波装置可能与电网发生谐振的风险，同时不需要经过复杂的电网阻抗计算，只需估算谐波量，大大减少了设计工作量。采用有源滤波装置有源滤波装置专门检测谐波，治理谐波，而且可以同时针对多次