电网电能质量的优化方案

第31卷第8期企业技术开发2012年3月Vol.31 No.8TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISEMar.2012电网电能质量的优化方案刘志文,吴春锐,刘志强(宣化钢铁公司动力厂,河北宣化075100)摘要:文章介绍了 宣钢电网目前的供电情况和电能质量现状,通过APF和LCF串联使用的HAPF方案,彻底消除系统的谐振问题,大幅提高谐波电流滤除,减小了线路损耗,提高电力系统运行的安全性和稳定性。关键词:电能质量;谐波;系统优化.中图分类号:TM864文献标识码:A文章编号: 1006- 8937 (2012>08 -0098-02宜钢是国家重点大型钢铁企业，有自己独立的供电是白天的上班时间，这说明电网存在负荷峰谷差的变化网络系统，现有110kV 变电站4座、35kV变电站15座,或大容量负荷率的变化影响较大,或是无功负荷没有遵年供电总量约为22亿kW时,本电网覆盖宣钢各部门的循就地平衡的原则，无功补偿装置尚不能随负荷变化分生产、生活范围。但随着电网中大功率整流设备等非线性组自动投切或按需自动投切，故不能减小无功在电网中负载日趋增加，谐波电流和谐波电压给电网造成的危害的流动，再有因为这些变电站下属的负荷中大多存在大已经到了不容忽视的地步。型电机,而电机大多使用了变频器,这将造成电网电流波形的强烈畸变,产生高次谐波电压;如精炼炉的大型电弧1目前现状及数据分析炉及焊接机单相负荷的应用,将造成三相电压的不平衡，随着近年来宣钢规模的不断打“大，产品种类增加和使供电系统电压波 动和产生电压闪变,造成电压偏差。产品质量要求的不断提高，使得宣钢的电网布局也随之其二，五个变电站都存在不通程度的电流谐波总畸发生了重大改变。在可持续发展观念的引领下，“节能减变率 超标的情况,严重的甚至达到了1473%。排”也成为了我们企业乃至社会的重要工作重点。电能质2具体实施方案或措施量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量,而供电质量的提高正是为安全、高效的生产和节能减排提供了2.1 综合治理方案前提。我公司目前在电网阻抗与负载变化较大的情况下，谐波会造成电网损耗增加、电容器谐振、继保误动单独使用LC无源滤波器(LCF)不能很好的解决谐波无功作、电能计量误差等危害,为维护电网安全、高效运行必治理问题。 一是滤波不彻底，没有达到治理目的;二是须治理谐波污染。而且大量无功电流在电网中的流动会LCF 容易与电网发生谐振,谐波电压和谐波电流将成倍导致线路损耗增大,变压器利用率降低,用户电压跌落严增加，导致LCF过载而烧毁。重等问题。本综合治理方案利用有源电力滤波器(APF)的领先根据现场了解的情况，我们宣钢配电系统大体情况技术优势,提供一种APF和LCF串联使用的混合式有源如下电力滤波器(HAPF)治理方法,该方案可以很好的限制补①在容量为10000 ~ 40000 kVA主变压器下采用6偿电流过载、 防止谐振现象，保护各次无源滤波支路安脉波整流方式,其产生的谐波电流以奇次为主。全可靠的运行。②从检测数据中可以看出,变压器正常工作时,在主使用HAPF治理方案，可以达到比单纯LCF更好的电机启动时功率因数低时,含有奇次谐波。各变压器下的滤波效果， 并且从根本上杜绝LCF与电网发生谐振的危谐波电流值已经超过了中华人民共和国国家标准电能质险性,即使在负荷与电网系统阻抗均发生较大变化时,仍量公用电网谐波GB/T 14549- -93 所规定的谐波电流允然 可以保证整个滤波装置中LCF部分的安全、可靠的运许值。且谐波电流严重超标。行,保护发电机的正常运行,将谐波问题对系统的影响减③由于我公司在2008年1月只在一些冲击性负荷至最低。较大的35kV变电站安装了电能监测仪,主要监测轧线、2.2治理方案原理高速线材.棒材、中型材和精炼炉等谐波含量较为突出明本方案的设计思路是:针对系统的谐波电流,即奇次显的系统，现就1月到6月的监测数据和现场的大体情谐波电流， 设计APF和LCF串联使用的HAPP方案。该况进行分析: .方案投人使用后,可以很好地抑制6~35kV母线的谐波其一,轧线变电站、高速线材变电站、棒材变电站、精电压 与谐波电流滤波效果优于GB/14549和IEEE -519炼炉变电站、中型材变电站都曾出现过电压短时中断,同标准。时又有频率为0的情况，说明在该时段曾出现过三相短系统主要由三部分组成,- -是无源滤波器LCF;二是路现象,造成电压中断，根据变电站下属的负荷,可能是有 源电力中国煤化工器T以及与其并联电磁炉在运作;在其他时段五个站也有不通程度的电压的小电抗H. CNMH G来说,主要的谐波成偏差,而且大多都在7%以上,观察其发生的时间,一般都分是奇次谐波， 所以系统设置S奇次LCF进行特定次数作者简介:刘志文，宣化钢铁公司动力厂。的谐波补偿。第31卷第8期刘志文,等:谐振过电压的处理99HAPF的关键技术有两方面:一是通过APF和耦合实施后可以达到以下预期效果:避免系统谐波对其它变来控制LCF中流过谐波电流大小,防止谐振;二是的通用电设备和上级电网的污染;彻底消除系统的谐振问题;过APF的谐波电流源特性提高LCF的滤波效果。在一般总体滤波效果优于GB/T14549--93对谐波电压和谐波电情况下,LCF电流可以分为两部分，-是基波无功电流,流的规定,优于IEEEstd519标准规定,谐波电流滤除率二是谐波电流，因此HAPF的工作原理就体现在以下的大于60%。几个方面。.对于基波无功电流来说, APF相当于是- - 个高阻抗，4实施后效益分析而La电感量很小，对基波来说阻抗很小,所以大多数的电能监测设备与有源电力滤波器(APF)的安装,明确基波无功电流都从La通过而不经过耦合变，因此耦合变了电网电能质量污染的程度，并使我们的电能质量有了和APF上的基波电压就很低,大部分是谐波电压,达到了准确的数据报告, AFP的接人将大幅度减少无功电流在降低APF耐压的目的。电网中的流动导致的线路损耗,提高变压器利用率,减小对于谐波电流来说,APF阻抗为零,甚至可控制APF用户电压跌落程度及现象。还可以有效的避免继电保护对谐波阻抗为负,从而大多数的谐波通过耦合变流过,而的误动,使电能计量误差减小到最小，为电网安全高效不经过Lao由于整个HAPF对谐波的阻抗等于有、无源二的运行提供进一步 保障。者谐波阻抗之和,如果控制APF对谐波阻抗为负值,就可以降低整个HAPF的谐波阻抗，达到提高LCF滤波效果参考文献:的目的。由于谐波电流极少流过La,因此LCF中的流过的谐波电流完全取决于APF的输出电流,而APF输出的[1]韦永忠,郑爱霞，袁晓冬,等.江苏电网电能质量评估方法及谐波电流都是可控的，因此只要控制APF输出的电流大应用]J.江苏电机工程,2011.(5).小就可以防止系统出现谐振。3实施后效果分析构造单片半导体结构技术取得突破据物理学家组织网近日报道,瑞士和意大利科学锗层。他们在实验室制造出的最厚的锗结构为50微家在近日出版的《科学》杂志上指出,他们在硅上构造米,是以前的 10倍。瑞士联邦理工学院的编外讲师汉单片半导体结构方面取得了重大突破,成功在硅.上集斯.冯一卡纳尔说:“这样厚度的连续一层锗只会从硅成了50微米厚锗,新结构几乎完美无缺,最新研究将上剥落下来。”他认为,新方法能制造出100微米厚的让包括X射线技术在内的多个领域受益。锗层,而且不需要特殊技术就可以将这些材料焊接在微电子设备几乎离不开硅,硅价格低廉、储藏丰富且坚固耐用。但硅也并非万能,有些材料的性能也该研究团队的初衷是制造出一款单体种植在读比硅强,因此科学家正想方设法让硅同锗等其他半导出电子设备上的X射线探测器。该探测器需要数百万体材料“联姻”,以获得这两种材料的最好性能,打开个能同时起作用的像素以确保获得很高的空间分辨新的应用领域。率，因此需要至少50微米厚的锗层才能确保足够的然而,让硅和其他半导体“联姻”并非易事。过去,灵敏度。但使用以前方法制造出的大面积探测器都很科学家们需要利用昂贵且耗时的焊接技术,但由于晶昂贵。冯-卡纳尔强调:“最新研究使科学家们能制造体网格内有瑕疵，迄今为止,将厚的单片锗层集成在出最高分辨率的X射线探测器,而且成本也不贵。”硅_上的尝试屡屡失败。另外,在热应力下,硅晶圓会变高分辨率和灵敏度能保证手术中用到的X射线形,锗层也会开裂,使得到的电子元件无法使用。的剂量最少，确保医疗手术能在直接成像控制下操现在,由瑞士联邦理工学院、瑞士电子学与微电作,而使用目前的X射线方法无法做到这一-点。不过,子科技中心(CESM)、意大利米兰理工大学以及米兰研究人员也表示,基于新技术制造出来的X射线设备-比可卡大学的科学家们携手找到了解决办法。在研还需要几年才能问世。究中,他们并没有使用连续一层锗,而是用硅和嫁接另外,最新技术还可用于在机场进行行李扫描的在其上的单体结构的锗制成的“簇毛”制造出了一块x射线设备上,用于测试包裹起来的电子元件,用于小型“簇毛地毯”。“簇毛”之间的距离仅为几十纳米。制造每一层电池能吸收不同波长太阳光的高效叠层为了制造出这些“簇毛”,他们将边长为2微米、高为8太阳能电池(已被用于航空航天领域)。另外,科学家.微米的细小圆柱蚀刻成廉价的硅基座,并在极端环境们也希望最新技术能被用于砷化镓或者碳化硅等材下让锗晶体在硅柱上生长。料上这一过程可制造出任何厚度的没有瑕疵的硅-中国煤化工自科技网)MHCNMHG