有源滤波补偿装置在金属加工企业的应用
有源滤波补偿装置在金属加工企业的应用
属加工企业的大容量加热系统采用多脉波整流系统, 导致电网电压高次谐波時变严重, 影响了该系统下的其它设备正常运行, 西安赛博电气有限责任公司采用中压有源补偿表五对于该系统进行了电能质量综合治理, 效果明显, 达到了用户对于安全生产和节能降耗的要求。
1，电网背景：
某金属加工企业电网系统主要负载中频炉由其本身 “非线形负裁”的特殊性衍生出来大量的“谱波”,严重污染了公司的电力系统, 同时存在着很多隐性的不安全因素, 例如系统谐振,电容柜燒毀,开美无故跳闸,变压器、开关额定负载内温度很高等现象。
2，分析及治理方案：
图2 24脉波整流等效电路及交流输入側电流波形
针对此工况根据以往在相近行业所进行的电能质量综合治理中的经验可知,采用就近靠近谐波源侧治理的原则,综合考虑适宜采用中压有源谐波补偿装置进行补偿, 该装置由中压有源电力滤波器和高通滤波器组成。 高通滤波装置滤除含量最大的23次、25次、47次、49次谐波。
另外根据测试数据和现场实际情况, 负载存在高次谐波的同时还存在低次谐波, 为了保证某金属加工企业线路的系统安全, 滤除高次谐波的同时, 对于低次谐波必须进行治理,由于高压側共有2次~ 23次的谱波电流12A, 频谱十分丰富, 使用无源滤波器进行治理存在以下问题:
( 1)支路多,设计容量大,而现场功率因数较高; (2)占地面积大,现场空间有限;
(3 )无源滤波器易造成电网谐振。
针对此工况, 根据以往在相近行业所进行的电能质量综合治理中的经验可知, 采用西安赛博电气有限责任公司的中压有源滤波器设备, 直接接在10kV母线上滤除高压側2次~ 23次的谱波, 就可以保证某金属加工企业线路的安全运行。
3，系统仿真
(1 )谐波抑制理论分析 ·
抑制谐波的方法主要有两种, 一种是被动吸收式电力滤波器,即无源电力浦波器,由滤波电容器、电抗器和电阻器适当组合而成的滤波装置,与谐波源并联,初期滤除谐波作用, 还兼顾无功补偿的需要; 还有一种是主动注入式电力滤波器, 即有源电力滤波器, 它是通过产生与负载谐波电流大小相等、方向相反的电流,抵消电网谐波电流,从而达到抑制谐波的目的。由于受元器件及价格的限制,在中高压系统中, 一般采用无源电力滤波器或混合式电力滤波器 (有源电力滤波器与无源电力滤波器混合)的方式,进行谐波抑制。
( 2 )建立数学模型
为建立模型方便, 先做一些假设:
①负载为理想谐波电流源;
②分析负载谐波电流与流入电网谐波电流时, 电压源(220kV)可等效为短路。根据这些条件,建立一条滤波支路的数学模型, 分析电网电流与负載电流的关系。
(3 ) MATLAB 仿真分析
根据前文进行的理论分析和建立的数学模型, 验证高通满波支路的谐波抑制效果:由该企业提供的数据,将220kv/ 1 10kV变压器阻抗、 1 10kV电缆阻杭电网阻抗和1 10kWlokv变压器阻抗等效到10kV側,系统阻抗1.7mH。
4，现场运行情况
2010年底该设备投入运行后, 中压有源湖波补偿装量有效的抑制各次诺波电流对于电网的影响。
5 ，结论
该设备投入运行以后.,.该系统运行平稳, 电力系统故障明显减少, 起到了提:高电力系统安全的作用, 具有一定推广价值。
