一種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法。首先，根據(jù)采集的各鋼鐵廠中主要產(chǎn)生諧波的諧波源中頻爐產(chǎn)生的超限諧波情況，可知中頻爐產(chǎn)生的超限諧波次數(shù)主要為5、7、11次低次奇次諧波；其次，判斷各鋼鐵廠中所采用的中頻爐的容量；最后，針對不同容量中頻爐，采用不同補償方式，即針對大小容量中頻爐采用不同的補充方式；同時對中頻爐并聯(lián)裝設(shè)靜止無功補償裝置，抑制電壓波動、電壓閃變、三相不平衡度、補償功率因數(shù)，完成整體電網(wǎng)濾波。本發(fā)明濾波方法不但可以有效減小波動的諧波量；同時可以抑制電壓波動、電壓閃變、三相不平衡度、補償功率因數(shù)。
【專利說明】 —種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法
[0001]一種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法。

【背景技術(shù)】
[0003]在電力系統(tǒng)中對諧波的抑制就是如何減少或消除注入系統(tǒng)的諧波電流，以便把諧波電壓控制在限定值之內(nèi)。電力系統(tǒng)諧波抑制是改善電能質(zhì)量的一個重要方面。對諧波抑制的方法主要有兩種途徑:第一類是從改進電力電子裝置入手，使注入電網(wǎng)的諧波電流減少，也就是在諧波源上采取措施，最大限度地避免諧波的產(chǎn)生；第二類是在電力電子裝置的交流側(cè)利用LC無源濾波器和電力有源濾波器對諧波電流分別提供頻域諧波補償和時域諧波補償，這類方法屬于對已產(chǎn)生的諧波進行抑制的方法。
[0004]冶金企業(yè)的用電設(shè)備具有容量大且大部分為感性負荷、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(shè)備大量使用直流電動機和變流器驅(qū)動、交流電動機變頻驅(qū)動、變壓器、電抗器、電力電子裝置等非線性負載。
[0005]冶金企業(yè)特別是鋼鐵廠采用的中頻爐和電弧爐由于其容量大，是用電大戶，對電網(wǎng)的影響具有舉足輕重的作用。它具有功率因數(shù)低，無功負荷波動大且急劇變動，產(chǎn)生有害的高次諧波電流，三相負荷嚴重不平衡時，產(chǎn)生的負序電流對電網(wǎng)存在不利因素，使得電網(wǎng)電能質(zhì)量惡化，危及電網(wǎng)和大量用戶，也影響電弧爐、中頻爐自身的生產(chǎn)，使電耗、電極消耗增大，從而成為電網(wǎng)的主要公害之一。為此，解決諧波和無功補償問題對改善電網(wǎng)供電質(zhì)量、節(jié)省電能、提高用電設(shè)備出力、降低鋼耗可起到積極的作用。
[0006]中頻爐是將三相工頻交流電經(jīng)過整流電路變?yōu)橹绷麟?，再?jīng)過逆變電路輸出為單相的中頻交流電源供給中頻無芯感應爐。中頻爐的特點是在接近滿載狀態(tài)下功率因數(shù)較高，可達0.9 (甚至更高)，但在負載較輕時其功率因數(shù)較低，僅為0.5左右，一般其平均功率因素較高。通常，小容量的中頻爐采用6脈動換流裝置，較大容量的中頻爐采用12脈動換流裝置。由于是整流型負載，中頻爐運行時產(chǎn)生大量的諧波，產(chǎn)生的諧波不僅影響到自身，而且影響到連接于同一供電線路上的其他負荷。
[0007]故而需要一種可以很好地解決如中頻爐、電弧爐之類的諧波源的治理的電網(wǎng)濾波方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種有效減小波動的諧波量；同時可以抑制電壓波動、電壓閃變、三相不平衡度、補償功率因數(shù)的針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法。
[0009]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法，包括如下步驟，
步驟S1:根據(jù)采集的各鋼鐵廠中主要產(chǎn)生諧波的諧波源中頻爐產(chǎn)生的超限諧波情況，可知中頻爐產(chǎn)生的超限諧波次數(shù)主要為5、7、11次低次奇次諧波；
步驟S2:判斷各鋼鐵廠中所采用的中頻爐的容量；
步驟S3:針對不同容量中頻爐，采用不同補償方式，具體補償過程如下；
對于小容量中頻爐的補償，采用低壓側(cè)補償方式，即在整流變壓器低壓側(cè)濾波，每臺變壓器安裝一套低壓濾波裝置，隨中頻爐的開停投入或切除該低壓濾波裝置；
對于大容量中頻爐的補償，采用高壓側(cè)補償與低壓側(cè)補償互補的方式，即低壓側(cè)補償:即在整流變壓器低壓側(cè)濾波，每臺變壓器安裝一套低壓濾波裝置，隨中頻爐的開停投入或切除該低壓濾波裝置；
高壓側(cè)補償:在35kV母線側(cè)設(shè)置濾波器，且濾波器設(shè)5、7、11次三條濾波通道，在每條通道由一組安裝在構(gòu)架上的電容組件和一組電抗器組成，所述電容組件由避雷器、互感器、熔斷器、放電線圈和濾波電容組成；
步驟S4:對中頻爐并聯(lián)裝設(shè)靜止無功補償裝置，抑制電壓波動、電壓閃變、三相不平衡度、補償功率因數(shù)，完成整體電網(wǎng)濾波。
[0010]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明濾波方法不但可以有效減小波動的諧波量；同時可以抑制電壓波動、電壓閃變、三相不平衡度、補償功率因數(shù)；該濾波方法具有極大的推廣意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法的流程圖。
[0012]圖2為濾波器和系統(tǒng)阻抗特性圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行具體說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明一種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法，包括如下步驟，
步驟S1:根據(jù)采集的各鋼鐵廠中主要產(chǎn)生諧波的諧波源中頻爐產(chǎn)生的超限諧波情況，可知中頻爐產(chǎn)生的超限諧波次數(shù)主要為5、7、11次低次奇次諧波；
步驟S2:判斷各鋼鐵廠中所采用的中頻爐的容量；
步驟S3:針對不同容量中頻爐，采用不同補償方式，具體補償過程如下；
對于小容量中頻爐的補償，采用低壓側(cè)補償方式，即在整流變壓器低壓側(cè)濾波，每臺變壓器安裝一套低壓濾波裝置，隨中頻爐的開停投入或切除該低壓濾波裝置；
對于大容量中頻爐的補償，采用高壓側(cè)補償與低壓側(cè)補償互補的方式，即低壓側(cè)補償:即在整流變壓器低壓側(cè)濾波，每臺變壓器安裝一套低壓濾波裝置，隨中頻爐的開停投入或切除該低壓濾波裝置；
高壓側(cè)補償:在35kV母線側(cè)設(shè)置濾波器，且濾波器設(shè)5、7、11次三條濾波通道，在每條通道由一組安裝在構(gòu)架上的電容組件和一組電抗器組成，所述電容組件由避雷器、互感器、熔斷器、放電線圈和濾波電容組成；
步驟S4:對中頻爐并聯(lián)裝設(shè)靜止無功補償裝置，抑制電壓波動、電壓閃變、三相不平衡度、補償功率因數(shù)，完成整體電網(wǎng)濾波。
[0015]以下為本發(fā)明的具體實施例。
[0016]實施例一:
對于大容量的中頻爐的諧波治理可以采用兩種方案:低壓濾波補償設(shè)計方案和高壓濾波補償設(shè)計方案。低壓濾波補償設(shè)計方案指在整流變壓器低壓側(cè)濾波，每臺變壓器安裝一套低壓濾波裝置，隨爐子的開停投入或切除。高壓濾波補償設(shè)計方案在系統(tǒng)35kV側(cè)濾波。由于采用高壓濾波具有造價低的優(yōu)點，可以為用戶減少大部分負擔；同時因為高壓側(cè)諧波含量比低壓小得多，可以采用較小容量，也就容易在不過補償情況下達到濾波效果，所以本次建順鋼鐵廠的諧波治理采用高壓濾波補償設(shè)計方案。
[0017]具體方案如下:
在35kV母線設(shè)一套TAL35-3600-5，7，11濾波器，濾波器設(shè)5、7，11次三條濾波通道，電容安裝容量共3600kVar。采用三相空心濾波電抗器，三相濾波電容器。
[0018]每條通道由一組安裝在構(gòu)架上的電容組件和一組電抗器組成，電容組件包括避雷器、互感器、熔斷器、放電線圈和濾波電容組成。整套裝置可以做成戶內(nèi)的，也可做成戶外式的。
[0019]需在35kV母線側(cè)增加一臺高壓開關(guān)柜，用電纜引到濾波裝置上。濾波器應設(shè)過流、速斷保護，并有開口三角形保護電容內(nèi)部故障；濾波器安裝面積按6X 12m取。
[0020]將短路容量計算所得系統(tǒng)數(shù)據(jù)和諧波數(shù)據(jù)代入系統(tǒng)仿真，得到按上述方案裝置投入運行后注入系統(tǒng)諧波電流和35kV母線諧波電壓見表1，濾波器和系統(tǒng)阻抗特性如圖2所示，可知經(jīng)濾波處理后的諧波已符合國家標準GB/T14549-93。

【權(quán)利要求】
1.一種針對鋼鐵廠中頻爐產(chǎn)生的諧波進行電網(wǎng)濾波方法，其特征在于:包括如下步驟， 步驟S1:根據(jù)采集的各鋼鐵廠中主要產(chǎn)生諧波的諧波源中頻爐產(chǎn)生的超限諧波情況，可知中頻爐產(chǎn)生的超限諧波次數(shù)主要為5、7、11次低次奇次諧波； 步驟S2:判斷各鋼鐵廠中所采用的中頻爐的容量； 步驟S3:針對不同容量中頻爐，采用不同補償方式，具體補償過程如下； 對于小容量中頻爐的補償，采用低壓側(cè)補償方式，即在整流變壓器低壓側(cè)濾波，每臺變壓器安裝一套低壓濾波裝置，隨中頻爐的開停投入或切除該低壓濾波裝置； 對于大容量中頻爐的補償，采用高壓側(cè)補償與低壓側(cè)補償互補的方式，即低壓側(cè)補償:即在整流變壓器低壓側(cè)濾波，每臺變壓器安裝一套低壓濾波裝置，隨中頻爐的開停投入或切除該低壓濾波裝置； 高壓側(cè)補償:在35kV母線側(cè)設(shè)置濾波器，且濾波器設(shè)5、7、11次三條濾波通道，在每條通道由一組安裝在構(gòu)架上的電容組件和一組電抗器組成，所述電容組件由避雷器、互感器、熔斷器、放電線圈和濾波電容組成； 步驟S4:對中頻爐并聯(lián)裝設(shè)靜止無功補償裝置，抑制電壓波動、電壓閃變、三相不平衡度、補償功率因數(shù)，完成整體電網(wǎng)濾波。
【文檔編號】H02J3/26GK104201681SQ201410493368
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】丁智華, 章浦軍, 賴志強, 何邦生, 涂承謙 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司寧德供電公司, 福建省電力有限公司泉州電力技能研究院