中頻電爐濾波補償裝置應用
一、介紹
山東某鑄造公司主要設備為中頻電爐，中頻電爐屬于典型諧波源，產生大量諧波，造成補償電容器無法正常投入運行，功率因數達不到供電要求的0.9以上，每月產生無功罰款1.2萬元左右，變壓器溫度在夏季達75度，造成電能浪費，壽命縮短。諧波電流注入電網，在電網阻抗上產生諧波電壓，引起電網電壓電流畸變，影響供電質量及運行安全，使線路損耗及電壓偏移增加，對電網和工廠本身電氣設備均會產生不良的影響。
二、基礎數據及系統圖
1、變壓器參數：變壓器型號為S11-2500KVA，電壓為10000V/660V，額定電流為I=2186A。
2、中頻爐參數：中頻爐由一臺變壓器獨立供電，容量為2噸。
3、實際運行參數：視在功率S=700KVA-2200KVA，有功功率為P=600KW-2000KW，無功功率為Q=550KAR-1150KAR，功率因數為PF=0.6-0.97，工作電流I=430A-1924A
4、供電系統圖：
三、濾波補償裝置設計依據
1、根據電能質量 公用電網諧波 GB/T14519-1993
2、根據電能質量 電壓波動和閃變 GB12326-2000
3、根據供電系統阻抗和相關參數
4、根據現場測量結果及仿真計算
四、治理方案
1、 治理目標
根據企業實際情況，我公司針對中頻爐諧波治理設計了整套濾波方案，綜合考慮負荷功率因數、諧波吸收需要和背景諧波，在企業變壓器2500KVA 0.66KV低壓側安裝一套諧波濾波裝置對諧波進行治理。
濾波裝置諧波電流的設計滿足國標GB/T14549-93《電能質量 公用電網諧波》的管理規定。
● 在0.66KV系統運行方式下，濾波設備投運后，濾波器吸收點處某次諧波的幅值及含有量都有大幅度下降，功率因數0.95以上。
● 不因為投入濾波裝置而引起某次諧波的諧振或諧振過電壓、過電流。
2、方案確定
中頻爐在工作過程中諧波較大，各次諧波電流比例占基波的8.2%-25.3%，諧波隨中頻爐功率增而增大，對電網、用電設備本身和其它用戶都造成了不同程度的影響。中頻爐工作過程可分為初加熱過程、全功率過程和半功率保溫過程，初加熱過程持續時間短，但高次諧波比較豐富。功功率過程工作占大部分時間，電流大，諧波含量大。半功率保溫過程功率因數低。依據測試數據主要諧波成分是5次 、7次、11次、13次其中以5次諧波為最大，電壓畸變嚴重。綜上因素考慮濾波補償裝置采用BDKJ-LC I型，設計5次、7次、11次三條LC濾波支路，吸收5、7、11次及以上次數的諧波。方案采用仿真法對各回路投入時是否產生非特征頻率的諧振進行分析，并最終確定回路的參數。
供電系統及濾波原理圖：
五、治理效果
六、結論
1、濾波補償裝置投入運行，自動跟蹤中頻爐的各種負載設備變化，使各次諧波得到有效濾除。
2、未治理前電壓總畸變率(THD)嚴重超出國標5%的限值要求。經治理, 電壓總畸變率(THD)從原來的15.6%,降止3.4%,各次諧波都符合國標GB/T 14549-93《電能質量 公用電網諧波》標準要求。
3、經治理諧波電流都得到有效改善，投入后超標的各次諧波電流吸收率都大于80%以上，符合設備設計要求。如5次諧波電流從356A,降止35A左右; 7次諧波電流從182A,降止30A左右， 11次諧波電流從119A,降止18A左右，注入公共點的各次諧波電流均符合國標GB/T 14549-93《電能質量 公用電網諧波》要求。
4、濾波裝置投入后系統的功率因數得到大幅提高，供電系統0.66KV側從原來的0.87左右提到0.95以上,有功功率、視在功率、無功功率都得到節省，有效降低用電設備和供電線路的損耗。
5、諧波治理后變壓器溫度由原來的75度降低到50度，節省了大量電能，變壓器使用壽命延長。
6、通過治理后有效改善了中頻爐的供電電能質量，提高了中頻電源的利用效率,有利于系統的長期安全、經濟運行,產生更好的經濟效益。
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