第31卷第8期企業(yè)技術(shù)開發(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(qiáng)(宣化鋼鐵公司動力廠,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(xiàn)狀,通過APF和LCF串聯(lián)使用的HAPF方案,徹底消除系統(tǒng)的諧振問題,大幅提高諧波電流濾除,減小了線路損耗,提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量;諧波;系統(tǒng)優(yōu)化.中圖分類號:TM864文獻(xiàn)標(biāo)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(dú)立的供電是白天的上班時間，這說明電網(wǎng)存在負(fù)荷峰谷差的變化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，現(xiàn)有110kV 變電站4座、35kV變電站15座,或大容量負(fù)荷率的變化影響較大,或是無功負(fù)荷沒有遵年供電總量約為22億kW時,本電網(wǎng)覆蓋宣鋼各部門的循就地平衡的原則，無功補(bǔ)償裝置尚不能隨負(fù)荷變化分生產(chǎn)、生活范圍。但隨著電網(wǎng)中大功率整流設(shè)備等非線性組自動投切或按需自動投切，故不能減小無功在電網(wǎng)中負(fù)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，再有因?yàn)檫@些變電站下屬的負(fù)荷中大多存在大已經(jīng)到了不容忽視的地步。型電機(jī),而電機(jī)大多使用了變頻器,這將造成電網(wǎng)電流波形的強(qiáng)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(xiàn)狀及數(shù)據(jù)分析爐及焊接機(jī)單相負(fù)荷的應(yīng)用,將造成三相電壓的不平衡，隨著近年來宣鋼規(guī)模的不斷打“大，產(chǎn)品種類增加和使供電系統(tǒng)電壓波 動和產(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(xù)發(fā)展觀念的引領(lǐng)下，“節(jié)能減變率 超標(biāo)的情況,嚴(yán)重的甚至達(dá)到了1473%。排”也成為了我們企業(yè)乃至社會的重要工作重點(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(tǒng)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(jié)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(fù)載變化較大的情況下，諧波會造成電網(wǎng)損耗增加、電容器諧振、繼保誤動單獨(dú)使用LC無源濾波器(LCF)不能很好的解決諧波無功作、電能計(jì)量誤差等危害,為維護(hù)電網(wǎng)安全、高效運(yùn)行必治理問題。 一是濾波不徹底，沒有達(dá)到治理目的;二是須治理諧波污染。而且大量無功電流在電網(wǎng)中的流動會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(dǎo)致線路損耗增大,變壓器利用率降低,用戶電壓跌落嚴(yán)增加，導(dǎo)致LCF過載而燒毀。重等問題。本綜合治理方案利用有源電力濾波器(APF)的領(lǐng)先根據(jù)現(xiàn)場了解的情況，我們宣鋼配電系統(tǒng)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(bǔ)①在容量為10000 ~ 40000 kVA主變壓器下采用6償電流過載、 防止諧振現(xiàn)象，保護(hù)各次無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(yùn)行。②從檢測數(shù)據(jù)中可以看出,變壓器正常工作時,在主使用HAPF治理方案，可以達(dá)到比單純LCF更好的電機(jī)啟動時功率因數(shù)低時,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)超過了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)險性,即使在負(fù)荷與電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗均發(fā)生較大變化時,仍量公用電網(wǎng)諧波GB/T 14549- -93 所規(guī)定的諧波電流允然 可以保證整個濾波裝置中LCF部分的安全、可靠的運(yùn)許值。且諧波電流嚴(yán)重超標(biāo)。行,保護(hù)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行,將諧波問題對系統(tǒng)的影響減③由于我公司在2008年1月只在一些沖擊性負(fù)荷至最低。較大的35kV變電站安裝了電能監(jiān)測儀,主要監(jiān)測軋線、2.2治理方案原理高速線材.棒材、中型材和精煉爐等諧波含量較為突出明本方案的設(shè)計(jì)思路是:針對系統(tǒng)的諧波電流,即奇次顯的系統(tǒng)，現(xiàn)就1月到6月的監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場的大體情諧波電流， 設(shè)計(jì)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母線的諧波其一,軋線變電站、高速線材變電站、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(xiàn)過電壓短時中斷,同標(biāo)準(zhǔn)。時又有頻率為0的情況，說明在該時段曾出現(xiàn)過三相短系統(tǒng)主要由三部分組成,- -是無源濾波器LCF;二是路現(xiàn)象,造成電壓中斷，根據(jù)變電站下屬的負(fù)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(yùn)作;在其他時段五個站也有不通程度的電壓的小電抗H. CNMH G來說,主要的諧波成偏差,而且大多都在7%以上,觀察其發(fā)生的時間,一般都分是奇次諧波， 所以系統(tǒng)設(shè)置S奇次LCF進(jìn)行特定次數(shù)作者簡介:劉志文，宣化鋼鐵公司動力廠。的諧波補(bǔ)償。第31卷第8期劉志文,等:諧振過電壓的處理99HAPF的關(guān)鍵技術(shù)有兩方面:一是通過APF和耦合實(shí)施后可以達(dá)到以下預(yù)期效果:避免系統(tǒng)諧波對其它變來控制LCF中流過諧波電流大小,防止諧振;二是的通用電設(shè)備和上級電網(wǎng)的污染;徹底消除系統(tǒng)的諧振問題;過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，-是基波無功電流,流的規(guī)定,優(yōu)于IEEEstd519標(biāo)準(zhǔn)規(guī)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(xiàn)在以下的大于60%。幾個方面。.對于基波無功電流來說, APF相當(dāng)于是- - 個高阻抗，4實(shí)施后效益分析而La電感量很小，對基波來說阻抗很小,所以大多數(shù)的電能監(jiān)測設(shè)備與有源電力濾波器(APF)的安裝,明確基波無功電流都從La通過而不經(jīng)過耦合變，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(dá)到了準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)報告, AFP的接人將大幅度減少無功電流在降低APF耐壓的目的。電網(wǎng)中的流動導(dǎo)致的線路損耗,提高變壓器利用率,減小對于諧波電流來說,APF阻抗為零,甚至可控制APF用戶電壓跌落程度及現(xiàn)象。還可以有效的避免繼電保護(hù)對諧波阻抗為負(fù),從而大多數(shù)的諧波通過耦合變流過,而的誤動,使電能計(jì)量誤差減小到最小，為電網(wǎng)安全高效不經(jīng)過Lao由于整個HAPF對諧波的阻抗等于有、無源二的運(yùn)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(fù)值,就可以降低整個HAPF的諧波阻抗，達(dá)到提高LCF濾波效果參考文獻(xiàn):的目的。由于諧波電流極少流過La,因此LCF中的流過的諧波電流完全取決于APF的輸出電流,而APF輸出的[1]韋永忠,鄭愛霞，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(yīng)用]J.江蘇電機(jī)工程,2011.(5).小就可以防止系統(tǒng)出現(xiàn)諧振。3實(shí)施后效果分析構(gòu)造單片半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)技術(shù)取得突破據(jù)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(yàn)室制造出的最厚的鍺結(jié)構(gòu)為50微家在近日出版的《科學(xué)》雜志上指出,他們在硅上構(gòu)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(dǎo)體結(jié)構(gòu)方面取得了重大突破,成功在硅.上集斯.馮一卡納爾說:“這樣厚度的連續(xù)一層鍺只會從硅成了50微米厚鍺,新結(jié)構(gòu)幾乎完美無缺,最新研究將上剝落下來?！彼J(rèn)為,新方法能制造出100微米厚的讓包括X射線技術(shù)在內(nèi)的多個領(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(shè)備幾乎離不開硅,硅價格低廉、儲藏豐富且堅(jiān)固耐用。但硅也并非萬能,有些材料的性能也該研究團(tuán)隊(duì)的初衷是制造出一款單體種植在讀比硅強(qiáng),因此科學(xué)家正想方設(shè)法讓硅同鍺等其他半導(dǎo)出電子設(shè)備上的X射線探測器。該探測器需要數(shù)百萬體材料“聯(lián)姻”,以獲得這兩種材料的最好性能,打開個能同時起作用的像素以確保獲得很高的空間分辨新的應(yīng)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(dǎo)體“聯(lián)姻”并非易事。過去,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的焊接技術(shù),但由于晶昂貴。馮-卡納爾強(qiáng)調(diào):“最新研究使科學(xué)家們能制造體網(wǎng)格內(nèi)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(yīng)力下,硅晶圓會變高分辨率和靈敏度能保證手術(shù)中用到的X射線形,鍺層也會開裂,使得到的電子元件無法使用。的劑量最少，確保醫(yī)療手術(shù)能在直接成像控制下操現(xiàn)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射線方法無法做到這一-點(diǎn)。不過,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)制造出來的X射線設(shè)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世。究中,他們并沒有使用連續(xù)一層鍺,而是用硅和嫁接另外,最新技術(shù)還可用于在機(jī)場進(jìn)行行李掃描的在其上的單體結(jié)構(gòu)的鍺制成的“簇毛”制造出了一塊x射線設(shè)備上,用于測試包裹起來的電子元件,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太陽光的高效疊層為了制造出這些“簇毛”,他們將邊長為2微米、高為8太陽能電池(已被用于航空航天領(lǐng)域)。另外,科學(xué)家.微米的細(xì)小圓柱蝕刻成廉價的硅基座,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。料上這一過程可制造出任何厚度的沒有瑕疵的硅-中國煤化工自科技網(wǎng))MHCNMHG