電網(wǎng)電能質(zhì)量的優(yōu)化方案

第31卷第8期企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)2012年3月Vol.31 No.8TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISEMar.2012電網(wǎng)電能質(zhì)量的優(yōu)化方案劉志文,吳春銳,劉志強(宣化鋼鐵公司動(dòng)力廠(chǎng),河北宣化075100)摘要:文章介紹了 宣鋼電網(wǎng)目前的供電情況和電能質(zhì)量現狀,通過(guò)APF和LCF串聯(lián)使用的HAPF方案,徹底消除系統的諧振問(wèn)題,大幅提高諧波電流濾除,減小了線(xiàn)路損耗,提高電力系統運行的安全性和穩定性。關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量;諧波;系統優(yōu)化.中圖分類(lèi)號:TM864文獻標識碼:A文章編號: 1006- 8937 (2012>08 -0098-02宜鋼是國家重點(diǎn)大型鋼鐵企業(yè)，有自己獨立的供電是白天的上班時(shí)間，這說(shuō)明電網(wǎng)存在負荷峰谷差的變化網(wǎng)絡(luò )系統，現有110kV 變電站4座、35kV變電站15座,或大容量負荷率的變化影響較大,或是無(wú)功負荷沒(méi)有遵年供電總量約為22億kW時(shí),本電網(wǎng)覆蓋宣鋼各部門(mén)的循就地平衡的原則，無(wú)功補償裝置尚不能隨負荷變化分生產(chǎn)、生活范圍。但隨著(zhù)電網(wǎng)中大功率整流設備等非線(xiàn)性組自動(dòng)投切或按需自動(dòng)投切，故不能減小無(wú)功在電網(wǎng)中負載日趨增加，諧波電流和諧波電壓給電網(wǎng)造成的危害的流動(dòng)，再有因為這些變電站下屬的負荷中大多存在大已經(jīng)到了不容忽視的地步。型電機,而電機大多使用了變頻器,這將造成電網(wǎng)電流波形的強烈畸變,產(chǎn)生高次諧波電壓;如精煉爐的大型電弧1目前現狀及數據分析爐及焊接機單相負荷的應用,將造成三相電壓的不平衡，隨著(zhù)近年來(lái)宣鋼規模的不斷打“大，產(chǎn)品種類(lèi)增加和使供電系統電壓波 動(dòng)和產(chǎn)生電壓閃變,造成電壓偏差。產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，使得宣鋼的電網(wǎng)布局也隨之其二，五個(gè)變電站都存在不通程度的電流諧波總畸發(fā)生了重大改變。在可持續發(fā)展觀(guān)念的引領(lǐng)下，“節能減變率 超標的情況,嚴重的甚至達到了1473%。排”也成為了我們企業(yè)乃至社會(huì )的重要工作重點(diǎn)。電能質(zhì)2具體實(shí)施方案或措施量直接關(guān)系到電力系統的供電安全和供電質(zhì)量,而供電質(zhì)量的提高正是為安全、高效的生產(chǎn)和節能減排提供了2.1 綜合治理方案前提。我公司目前在電網(wǎng)阻抗與負載變化較大的情況下，諧波會(huì )造成電網(wǎng)損耗增加、電容器諧振、繼保誤動(dòng)單獨使用LC無(wú)源濾波器(LCF)不能很好的解決諧波無(wú)功作、電能計量誤差等危害,為維護電網(wǎng)安全、高效運行必治理問(wèn)題。 一是濾波不徹底，沒(méi)有達到治理目的;二是須治理諧波污染。而且大量無(wú)功電流在電網(wǎng)中的流動(dòng)會(huì )LCF 容易與電網(wǎng)發(fā)生諧振,諧波電壓和諧波電流將成倍導致線(xiàn)路損耗增大,變壓器利用率降低,用戶(hù)電壓跌落嚴增加，導致LCF過(guò)載而燒毀。重等問(wèn)題。本綜合治理方案利用有源電力濾波器(APF)的領(lǐng)先根據現場(chǎng)了解的情況，我們宣鋼配電系統大體情況技術(shù)優(yōu)勢,提供一種APF和LCF串聯(lián)使用的混合式有源如下電力濾波器(HAPF)治理方法,該方案可以很好的限制補①在容量為10000 ~ 40000 kVA主變壓器下采用6償電流過(guò)載、 防止諧振現象，保護各次無(wú)源濾波支路安脈波整流方式,其產(chǎn)生的諧波電流以奇次為主。全可靠的運行。②從檢測數據中可以看出,變壓器正常工作時(shí),在主使用HAPF治理方案，可以達到比單純LCF更好的電機啟動(dòng)時(shí)功率因數低時(shí),含有奇次諧波。各變壓器下的濾波效果， 并且從根本上杜絕LCF與電網(wǎng)發(fā)生諧振的危諧波電流值已經(jīng)超過(guò)了中華人民共和國國家標準電能質(zhì)險性,即使在負荷與電網(wǎng)系統阻抗均發(fā)生較大變化時(shí),仍量公用電網(wǎng)諧波GB/T 14549- -93 所規定的諧波電流允然 可以保證整個(gè)濾波裝置中LCF部分的安全、可靠的運許值。且諧波電流嚴重超標。行,保護發(fā)電機的正常運行,將諧波問(wèn)題對系統的影響減③由于我公司在2008年1月只在一些沖擊性負荷至最低。較大的35kV變電站安裝了電能監測儀,主要監測軋線(xiàn)、2.2治理方案原理高速線(xiàn)材.棒材、中型材和精煉爐等諧波含量較為突出明本方案的設計思路是:針對系統的諧波電流,即奇次顯的系統，現就1月到6月的監測數據和現場(chǎng)的大體情諧波電流， 設計APF和LCF串聯(lián)使用的HAPP方案。該況進(jìn)行分析: .方案投人使用后,可以很好地抑制6~35kV母線(xiàn)的諧波其一,軋線(xiàn)變電站、高速線(xiàn)材變電站、棒材變電站、精電壓 與諧波電流濾波效果優(yōu)于GB/14549和IEEE -519煉爐變電站、中型材變電站都曾出現過(guò)電壓短時(shí)中斷,同標準。時(shí)又有頻率為0的情況，說(shuō)明在該時(shí)段曾出現過(guò)三相短系統主要由三部分組成,- -是無(wú)源濾波器LCF;二是路現象,造成電壓中斷，根據變電站下屬的負荷,可能是有 源電力中國煤化工器T以及與其并聯(lián)電磁爐在運作;在其他時(shí)段五個(gè)站也有不通程度的電壓的小電抗H. CNMH G來(lái)說(shuō),主要的諧波成偏差,而且大多都在7%以上,觀(guān)察其發(fā)生的時(shí)間,一般都分是奇次諧波， 所以系統設置S奇次LCF進(jìn)行特定次數作者簡(jiǎn)介:劉志文，宣化鋼鐵公司動(dòng)力廠(chǎng)。的諧波補償。第31卷第8期劉志文,等:諧振過(guò)電壓的處理99HAPF的關(guān)鍵技術(shù)有兩方面:一是通過(guò)APF和耦合實(shí)施后可以達到以下預期效果:避免系統諧波對其它變來(lái)控制LCF中流過(guò)諧波電流大小,防止諧振;二是的通用電設備和上級電網(wǎng)的污染;徹底消除系統的諧振問(wèn)題;過(guò)APF的諧波電流源特性提高LCF的濾波效果。在一般總體濾波效果優(yōu)于GB/T14549--93對諧波電壓和諧波電情況下,LCF電流可以分為兩部分，-是基波無(wú)功電流,流的規定,優(yōu)于IEEEstd519標準規定,諧波電流濾除率二是諧波電流，因此HAPF的工作原理就體現在以下的大于60%。幾個(gè)方面。.對于基波無(wú)功電流來(lái)說(shuō), APF相當于是- - 個(gè)高阻抗，4實(shí)施后效益分析而La電感量很小，對基波來(lái)說(shuō)阻抗很小,所以大多數的電能監測設備與有源電力濾波器(APF)的安裝,明確基波無(wú)功電流都從La通過(guò)而不經(jīng)過(guò)耦合變，因此耦合變了電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的程度，并使我們的電能質(zhì)量有了和APF上的基波電壓就很低,大部分是諧波電壓,達到了準確的數據報告, AFP的接人將大幅度減少無(wú)功電流在降低APF耐壓的目的。電網(wǎng)中的流動(dòng)導致的線(xiàn)路損耗,提高變壓器利用率,減小對于諧波電流來(lái)說(shuō),APF阻抗為零,甚至可控制APF用戶(hù)電壓跌落程度及現象。還可以有效的避免繼電保護對諧波阻抗為負,從而大多數的諧波通過(guò)耦合變流過(guò),而的誤動(dòng),使電能計量誤差減小到最小，為電網(wǎng)安全高效不經(jīng)過(guò)Lao由于整個(gè)HAPF對諧波的阻抗等于有、無(wú)源二的運行提供進(jìn)一步 保障。者諧波阻抗之和,如果控制APF對諧波阻抗為負值,就可以降低整個(gè)HAPF的諧波阻抗，達到提高LCF濾波效果參考文獻:的目的。由于諧波電流極少流過(guò)La,因此LCF中的流過(guò)的諧波電流完全取決于A(yíng)PF的輸出電流,而APF輸出的[1]韋永忠,鄭愛(ài)霞，袁曉冬,等.江蘇電網(wǎng)電能質(zhì)量評估方法及諧波電流都是可控的，因此只要控制APF輸出的電流大應用]J.江蘇電機工程,2011.(5).小就可以防止系統出現諧振。3實(shí)施后效果分析構造單片半導體結構技術(shù)取得突破據物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道,瑞士和意大利科學(xué)鍺層。他們在實(shí)驗室制造出的最厚的鍺結構為50微家在近日出版的《科學(xué)》雜志上指出,他們在硅上構造米,是以前的 10倍。瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的編外講師漢單片半導體結構方面取得了重大突破,成功在硅.上集斯.馮一卡納爾說(shuō):“這樣厚度的連續一層鍺只會(huì )從硅成了50微米厚鍺,新結構幾乎完美無(wú)缺,最新研究將上剝落下來(lái)?！彼J為,新方法能制造出100微米厚的讓包括X射線(xiàn)技術(shù)在內的多個(gè)領(lǐng)域受益。鍺層,而且不需要特殊技術(shù)就可以將這些材料焊接在微電子設備幾乎離不開(kāi)硅,硅價(jià)格低廉、儲藏豐富且堅固耐用。但硅也并非萬(wàn)能,有些材料的性能也該研究團隊的初衷是制造出一款單體種植在讀比硅強,因此科學(xué)家正想方設法讓硅同鍺等其他半導出電子設備上的X射線(xiàn)探測器。該探測器需要數百萬(wàn)體材料“聯(lián)姻”,以獲得這兩種材料的最好性能,打開(kāi)個(gè)能同時(shí)起作用的像素以確保獲得很高的空間分辨新的應用領(lǐng)域。率，因此需要至少50微米厚的鍺層才能確保足夠的然而,讓硅和其他半導體“聯(lián)姻”并非易事。過(guò)去,靈敏度。但使用以前方法制造出的大面積探測器都很科學(xué)家們需要利用昂貴且耗時(shí)的焊接技術(shù),但由于晶昂貴。馮-卡納爾強調:“最新研究使科學(xué)家們能制造體網(wǎng)格內有瑕疵，迄今為止,將厚的單片鍺層集成在出最高分辨率的X射線(xiàn)探測器,而且成本也不貴?！惫鑏上的嘗試屢屢失敗。另外,在熱應力下,硅晶圓會(huì )變高分辨率和靈敏度能保證手術(shù)中用到的X射線(xiàn)形,鍺層也會(huì )開(kāi)裂,使得到的電子元件無(wú)法使用。的劑量最少，確保醫療手術(shù)能在直接成像控制下操現在,由瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院、瑞士電子學(xué)與微電作,而使用目前的X射線(xiàn)方法無(wú)法做到這一-點(diǎn)。不過(guò),子科技中心(CESM)、意大利米蘭理工大學(xué)以及米蘭研究人員也表示,基于新技術(shù)制造出來(lái)的X射線(xiàn)設備-比可卡大學(xué)的科學(xué)家們攜手找到了解決辦法。在研還需要幾年才能問(wèn)世。究中,他們并沒(méi)有使用連續一層鍺,而是用硅和嫁接另外,最新技術(shù)還可用于在機場(chǎng)進(jìn)行行李掃描的在其上的單體結構的鍺制成的“簇毛”制造出了一塊x射線(xiàn)設備上,用于測試包裹起來(lái)的電子元件,用于小型“簇毛地毯”?！按孛敝g的距離僅為幾十納米。制造每一層電池能吸收不同波長(cháng)太陽(yáng)光的高效疊層為了制造出這些“簇毛”,他們將邊長(cháng)為2微米、高為8太陽(yáng)能電池(已被用于航空航天領(lǐng)域)。另外,科學(xué)家.微米的細小圓柱蝕刻成廉價(jià)的硅基座,并在極端環(huán)境們也希望最新技術(shù)能被用于砷化鎵或者碳化硅等材下讓鍺晶體在硅柱上生長(cháng)。料上這一過(guò)程可制造出任何厚度的沒(méi)有瑕疵的硅-中國煤化工自科技網(wǎng))MHCNMHG