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      【KD-2000型變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置】變頻器,直流電機(jī)諧波分析

      更新時(shí)間: 2012-07-21  點(diǎn)擊次數(shù): 2871次

      用戶情況介紹

      河北某塑膠制品公司是生產(chǎn)戶內(nèi)、外廣告燈箱布、噴繪布,PVC壓延膜的廠家,生產(chǎn)線主要設(shè)備為變頻器、直流電機(jī),變頻器及直流電機(jī)整流屬于典型諧波源,產(chǎn)生大量諧波,造成補(bǔ)償電容器無法正常投入運(yùn)行且電容器再投入后造成諧波放大,用電設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)故障率高,電容器經(jīng)常燒毀,功率因數(shù)僅為0.56,每月產(chǎn)生無功罰款4.3萬元左右,變壓器溫度在夏季達(dá)70度,造成電能浪費(fèi),壽命縮短。

      一、塑膠生產(chǎn)線概述

      塑膠生產(chǎn)線車間以0.4kV電壓供電,其主要負(fù)荷為6脈動(dòng)整流變頻器、直流電機(jī)整流柜,整流設(shè)備在工作中在把交流變?yōu)橹绷鞯耐瑫r(shí)產(chǎn)生大量的諧波,屬典型諧波源;諧波電流注入電網(wǎng),在電網(wǎng)阻抗上產(chǎn)生諧波電壓,引起電網(wǎng)電壓電流畸變,影響供電質(zhì)量及運(yùn)行安全,使線路損耗及電壓偏移增加,對(duì)電網(wǎng)和工廠本身電氣設(shè)備均會(huì)產(chǎn)生不良的影響。

      特征諧波分析

      1) 塑膠生產(chǎn)線的整流裝置為6脈動(dòng)可控整流;

      2) 整流裝置所產(chǎn)生的諧波為6K+1次奇次諧波,采用傅立葉級(jí)數(shù)對(duì)電流進(jìn)行分解變換,可知電流波形含有6K±1次高次諧波,根據(jù)對(duì)塑膠生產(chǎn)線的測(cè)試數(shù)據(jù),其諧波電流含有量見下表:

      6脈動(dòng)橋式換流器諧波電流含有量:(In/I1

      諧波次數(shù)

      5

      7

      11

      13

      17

      19

      23

      25

      諧波含量

      0.23

      0.11

      0.08

      0.07

      0.02

      0.01

      0.007

      0.006

      變頻器、直流電機(jī)在工作過程中,產(chǎn)生大量的諧波,針對(duì)測(cè)試及計(jì)算結(jié)果,特征諧波主要以5次為7次,諧波電流比較大,電壓電流畸變嚴(yán)重。

      二、供電系統(tǒng)及數(shù)據(jù)

      公司由一路10KV進(jìn)線,廠內(nèi)安裝1250KVA整流變壓器2臺(tái),1000KVA整流變壓器2臺(tái),均為10KV/0.4KV4臺(tái)整流變壓器分別帶4條塑膠生產(chǎn)線,如下

      三、濾波補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)依據(jù)

      1、根據(jù)電能質(zhì)量  公用電網(wǎng)諧波    GB/T14519-1993

      2、根據(jù)電能質(zhì)量  電壓波動(dòng)和閃變   GB12326-2000

      3、根據(jù)供電系統(tǒng)阻抗和相關(guān)參數(shù)

      4、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果及仿真計(jì)算

      四、治理方案

      1、 治理目標(biāo)

          根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況,我公司針對(duì)塑膠生產(chǎn)線諧波治理設(shè)計(jì)了整套濾波方案,綜合考慮負(fù)荷功率因數(shù)、諧波吸收和背景諧波,在企業(yè)變壓器1250KVA 、10000KVA低壓側(cè)安裝一套諧波濾波裝置對(duì)諧波進(jìn)行治理,原有電容補(bǔ)償柜退出運(yùn)行

      濾波裝置諧波電流的設(shè)計(jì)滿足國標(biāo)GB/T14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》的管理規(guī)定。

      0.4KV系統(tǒng)運(yùn)行方式下,濾波設(shè)備投運(yùn)后,濾波器吸收點(diǎn)處某次諧波的幅值及含有量都有大幅度下降,功率因數(shù)0.95以上。

      不因?yàn)橥度?b>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

      由于變頻器、直流電機(jī)在工作過程中諧波較大,如5次諧波達(dá)到了基波電流的21.5%,對(duì)電網(wǎng)、設(shè)備本身和其它用戶都造成了不同程度的影響。另外,考慮設(shè)備的功率因數(shù)特點(diǎn),在設(shè)計(jì)時(shí)要做到諧波消除補(bǔ)償無功提高功率因數(shù)等。

      針對(duì)設(shè)備的特性本方案采用濾波兼無功補(bǔ)償?shù)姆绞剑闹饕饔茫焊纳乒╇娤到y(tǒng)的穩(wěn)定性;抑制諧波電流以減少諧波造成的危害,提高功率因數(shù)。

      塑膠生產(chǎn)線工作過程負(fù)荷相對(duì)比較穩(wěn)定,諧波含量大,功率因數(shù)特別低。從測(cè)試數(shù)據(jù)看主要諧波成分是5次 、7次其中以5次諧波為zui大,電壓畸變嚴(yán)重。綜上因素考慮濾波裝置設(shè)計(jì)5次、7LC濾波主吸收支路8條精補(bǔ)濾波之路,吸收57次及以上次數(shù)的諧波同時(shí)補(bǔ)充功率無功提高功率因數(shù)。方案采用仿真法對(duì)各回路投入時(shí)是否產(chǎn)生非特征頻率的諧振進(jìn)行分析,并zui終確定回路的參數(shù)。

      3、技術(shù)特點(diǎn)

      針對(duì)用戶系統(tǒng)諧波無功專門設(shè)計(jì)制造,消除特性諧波補(bǔ)償無功功率,濾波效果明顯。

      對(duì)于57次諧波電流吸收率達(dá)到85%以上,諧波滿足  GB/T14549-93要求。  

      根據(jù)諧波源的特性設(shè)定濾波器的投切方式和控制策略。 

      檢測(cè)系統(tǒng)情況,按照負(fù)荷的無功電流、諧波電流進(jìn)行實(shí)現(xiàn)跟蹤。  
      使受電功率因數(shù)提高到0.95以上,降低配電網(wǎng)的線損、增加配電變壓器的承載效率。

      補(bǔ)償過程中電網(wǎng)電壓波動(dòng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)GB/12326-90要求,即:滿負(fù)荷到輕負(fù)荷補(bǔ)償變化引起的一次側(cè)電壓波動(dòng)≤2.5%

      裝置保護(hù)措施:過電壓保護(hù)、過電流保護(hù)、欠電壓保護(hù)、接地保護(hù) 過熱保護(hù)。

      系統(tǒng)不產(chǎn)生無線電(射頻)電磁干擾。

      運(yùn)行方式:全自動(dòng),連續(xù)工作。

      供電系統(tǒng)及濾波原理



      五、結(jié)論

      1、濾波補(bǔ)償裝置投入運(yùn)行,自動(dòng)跟蹤塑膠生產(chǎn)線的各種負(fù)載設(shè)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(yán)重超出國標(biāo)5%的限值要求。經(jīng)治理電壓總畸變率(THD)從原來的10.2%,降止2.5%,各次諧波都符合國標(biāo)GB/T 14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)要求。

      3、經(jīng)治理諧波電流都得到有效改善,未投入5711次的諧波電流都嚴(yán)重超標(biāo),投入后超標(biāo)的各次諧波電流吸收率都大于80%以上,符合設(shè)備設(shè)計(jì)要求。如5次諧波電流從268A,降止37A左右; 7次諧波電流從139A,降止20A左右, 注入公共點(diǎn)的各次諧波電流均符合國標(biāo)GB/T 14549-93《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》要求。

      4濾波裝置投入后系統(tǒng)的功率因數(shù)得到大幅提高,供電系統(tǒng)0.4KV側(cè)從原來的0.56左右提到0.97,有功功率、視在功率、無功功率都得到改善,有效降低用電設(shè)備和供電線路的損耗。

      5諧波治理后變壓器溫度由原來的65度降低到45度,節(jié)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塑膠生產(chǎn)線的供電電能質(zhì)量,提高了變頻器、直流電機(jī)電源的利用效率,有利于系統(tǒng)的長期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益。

      產(chǎn)品分類

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