某钢铁厂谐波治理工程分析

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1、湖南电力第32卷第1期HUNANEI正CTRICPOR2012年2月doi：10．3969／j．iSSrL1008-0198．2012．01．009某钢铁厂谐波治理工程分析潘远，李培强。童阳’。陈剑，徐志强，刘乾勇(1．湖南大学，湖南长沙410082；2．湖南省电力公司科学研究院，湖南长沙410007；3．湖南省电力公司长沙电业局，湖南长沙410015)摘要：分析某钢铁厂负荷特性和周边电网情况，研究无源滤波器的原理及其结构。针对钢铁厂整流负荷造成110kV变电站谐波严重超标，考虑到业主对滤波器经济实用性的需求以及无源滤波器结构简单、造价低、运行稳定等特点，提

2、出高通滤波器配合单调谐滤波器的设计方案，即能达到补偿无功、滤除谐波的目的。通过ETAP综合仿真分析，该方案可很好地抑制谐波，满足无功出力的要求，保证电网侧电能质量达标。关键词：谐波；单调谐滤波器；高通滤波器；滤波中图分类号：TM714文献标识码：B文章编号：1008—0198(2012)01一O030—03波主要来自整流变压器，整流变压器单机产生6脉1某钢铁厂负荷以及C变电站现状波，则4组中频炉按7．5。，一7．5。，7．5。，一7．5。某钢铁厂负荷总容量为56．8MVA，负荷特性移相构成24脉整流变压器，对于其它用电设备，如图1所示，C变的主变容量63MV

3、A，其接人系线性负荷本身产生的谐波可以忽略，谐波的产生主统如图2。现有35kV进线2条线接进场内并联，要来自24脉整流变压器和轧机用整流变压器的单机6脉波。整流变压器产生单机6脉波，其特征谐波为6k±1次谐波(为0，1，2，⋯⋯，下文同)。2滤波器原理及结构2．1单调谐滤波器的原理结构及其特性次单调谐滤波器(如图3)在角频率=，时的阻抗为图1钢铁厂负荷特性+j(砌tL—l_)()式中∞，为额定工频角频率大电～·(短路窖t图3单调谐滤波器谐振谐波次数为，则图2钢铁厂接入系统图1n=——(2)供厂内的轧机和中频炉及动力部分供电，钢铁厂长∞lJLC期稳定运行的负荷

4、40MVA，负荷中直流电机占小显然，在理想调谐状态下=，11,次谐波部分，其余为中频炉和部分动力设备，中频炉的谐电流主要将通过低值电阻分流，而很少流人系收稿日期：2011—08—05·30·第32卷第1期潘远等：某钢铁厂谐波治理工程分析2012年2月统中去，因而使该次谐波电压大大降低。c=c，=一(8)设滤波器的品质因数为q，则一一一一1一式中(i=k，⋯⋯，n)为由高通滤波器滤除的一砌1一Ct,a次数。单调谐滤波器的损耗和g值的关系非常密切。因为：／nq，提高g值，将使损耗减小(单调3仿真计算及分析谐滤波器的g值一般为30～60)。某钢铁厂接人c变电站构建

5、仿真，其负荷特2．2高通滤波器的原理结构及其特性性参见图1，谐波源为typical—IEEE的6脉波，如高通滤波器(如图4)与单调谐滤波器原理不图6所示，LGJ一240架空导线参数是0．132+j0．388同，不是只对某一频率呈现低阻抗，而是有一个较(ft／km)，其余参数参见图2。综合考虑钢铁厂地低的阻抗频率范围。理位置、负荷水平、周边电网现状，在ETAP里搭建网络进行仿真建模。．-堡2O岫扣15鲻10图4高通滤波器50二阶高通滤波器的阻抗为1+(百1+(4)图66脉波谐波源随频率变化的曲线如图5所示，该曲线在某次频率后呈现低阻抗，形成对高次频率的低阻抗3

6、．1滤波器参数设计通路，使得这些谐波电流大部分流向高通滤波器。在没有投入滤波器时，由表3中A方式谐波电流值得出(即不采用滤波装置)：钢铁厂非线性负荷产生的谐波电流主要以5，7，11，13等6k~1次谐波电流为主，其中除35，37次谐波电流外其余谐波电流较大，且谐波电流超标严重。经反复计算，综合无功出力、滤波效果、防止图5二阶高通滤波器频率特性谐振放大等因素比较考虑，在该变电站35kV侧安高通滤波器的几个基本参数如下剐：装5，7次2个单调谐滤波器和9，11次2个高通当f

7、过，厂0称为截止频率，f>fo时，阻抗(1)电抗率的取值，2组单调谐滤波器采用完全补较小，称为通频带。截止频率由式(5)决定：偿，配合使用后不会谐振，并且要考虑不能产生谐波放大。(2)补偿容量的选择，一方面要尽量达fol_(5)到18Mvar的设计要求，另一方面又要兼顾到装备为确定和计算有关参数方便，引人参数m：制造水平，不能带来安全隐患。经综合计算、论证，满足以上条件的滤波器参m=C(、6)数如表1所示，各滤波器投入方式如表2所示。仿照单调谐滤波器，易得品质因数表1各次谐波滤波器的参数配置情况g：—告：—nX—：(7)mnLl与高通滤波器的特性可以用和与q

8、直接相关的m来描述，参数m的值一般在0．5～2范围内