冶金企業(yè)的無功補償與諧波治理

1、冶金企業(yè)的無功補償與諧波治理冶金企業(yè)的無功補償與諧波治理沈龍大1，劉天澤1，賈慶勇2，付培眾2(1.冶金自動化研究設計院，北京100071；2.安陽鋼鐵公司，河南安陽455004)摘要：摘要：介紹了冶金企業(yè)用電設備的工藝特點，用電負荷無功、諧波對電網(wǎng)危害的防治措施和技術，以及主要無功補償濾波裝置的性能比較和實際效益。關鍵詞：關鍵詞：冶金企業(yè)；無功；諧波；防治；效益中圖分類號：中圖分類號：TM714.30概述概述冶金企業(yè)的用電設備具

2、有容量大、大部分為感性負荷、負荷沖擊大、起制動頻繁、快速性、自動化程度高、工作連續(xù)性等特點，是用電的大戶。用電設備大量使用直流電動機和變流器驅動、交流電動機變頻調速驅動、變壓器、電抗器、電力電子裝置等非線性負載。軋機、電弧爐等冶金設備使電網(wǎng)電壓發(fā)生波動和閃變，三相不平衡，電網(wǎng)功率因數(shù)低，線路損耗增加，諧波含量超標，已造成諧波公害，嚴重危害電力系統(tǒng)的安全運行和電氣設備的安全經(jīng)濟運行。因此，解決好電力系統(tǒng)的無功補償和諧波治理問題對于保證電力

3、系統(tǒng)電能質量及安全運行、降低損耗、提高用電設備出力等具有重要意義。國內(nèi)外對各級電網(wǎng)的功率因數(shù)、電壓畸變率、電流畸變率、負荷對電力系統(tǒng)注入的諧波含量均制定了有關標準。在冶金行業(yè)，對于電網(wǎng)的無功補償及諧波治理已得到了普遍的關注和重視，采取了防治結合的對策。1減少用電負荷對電網(wǎng)的無功沖擊及諧波危害的措施減少用電負荷對電網(wǎng)的無功沖擊及諧波危害的措施造成電力系統(tǒng)的無功沖擊、電壓閃變、波形畸變及諧波危害的根源主要來自系統(tǒng)外部用電負荷，因此解決電力系

4、統(tǒng)的無功補償及諧波治理應首先從源頭抓起，改善用電設備的自然功率因數(shù)和減小用電負荷的諧波是根本措施，同時采用人工補償和濾波方法。改善用電負荷的自然功率因數(shù)和諧波的主要方法有：（1）合理選擇電動機、變壓器、電抗器等用電設備的容量，使其接近滿負荷運行，切忌(9)交交變頻器采用晶閘管和GTO、IGBT、IGCT等自關斷元件直接并聯(lián)的混合式電路。晶閘管和GTO同時給控制脈沖，晶閘管以電源自然換流為滯后功率因數(shù)，GTO以自身換流為超前功率因數(shù)，解決

5、交交變頻器存在的電源功率因數(shù)低、諧波大的問題，使功率因數(shù)接近1。輸出波形接近正弦波，諧波小，可提高交交變頻器的輸出頻率。該裝置適用于軋機、提升機等大容量傳動設備，其主回路結構如圖3所示。圖3混合式交交變頻器(10)變流器采用多重化技術。變流器是電力系統(tǒng)的主要諧波源。采用多重化、多電平控制是減小變流器諧波的有效方法。眾所周知，對三相橋式整流電路理論上所產(chǎn)生的特征諧波次數(shù)為N=6K1，K=1，2，3，…。存在5，7，11，13…次諧波，若采

6、用12相、24相、36相等多相整流的多重化結構，將整流變壓器二次側繞組構成星、角接線，使相位差30，15…，可使高次諧波含量大大減小。其諧波次數(shù)N=PK1，P為整流相數(shù)，K=1，2，3，…。各類多相整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)如表1所示。表1各類多相整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)各類多相整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)整流相數(shù)注入電網(wǎng)的諧波次數(shù)65，7，11，13，17，19，23，25，…1211，13，23，25，35，…2423，25，…3635，37，…由表