中频炉谐波检测与无功补偿技术研究.pdf

中频炉谐波检测与无功补偿技术研究 中频炉谐波检测与无功补偿技术研究 中中频频炉炉谐谐波波检检测测与与无无功功补补偿偿技技术术研研究究 关键词：中频炉 无功补偿 谐波 有源滤波柜 滤波器 关键词：中频炉 无功补偿 谐波 有源滤波柜 滤波器 关关键键词词：：中中频频炉炉 无无功功补补偿偿 谐谐波波 有有源源滤滤波波柜柜 滤滤波波器器 1 1 11 谐波概况 配电网中整流器、变频调速装置、中频炉、以及各种电力电子设备不断增加。这些负荷 的非线性和不平衡的用电特性，产生了谐波。由于谐波的频率较高，使导线的趋肤效应加重， 因此铜损急剧增加，谐波会导致继电保护和自动装置的误动作。现代工业、特别是精密机械 加工设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。工厂内部的谐波问题应该受 到广泛重视。 2 2 22 谐波治理的方法 谐波的治理方法有三种，分别为无源滤波器法、有源滤波器法、混合型滤波器法。下面 就以上三种治理方法做简单介绍。 2.1 无源滤波器器 2.1 无源滤波器器 22..11 无无源源滤滤波波器器器器 采用电力滤波装置就近吸收谐波源所产生的谐波电流，是抑制谐波污染的有效措。 无源滤波器对某一频率的谐波呈低阻抗，与电网阻抗形式成分流的关系，使大部分该频 率的谐波流入滤波器。 由于无源滤波具有投资少、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，因此无源滤波是目 前广泛采用的抑制谐波及无功补偿的主要手段。但是滤波特性受系统参数的影响较大：只能 消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用。 2.2 有源滤波器 2.2 有源滤波器 22..22 有有源源滤滤波波器器 由于无源滤波具有以上缺点，随着电力电子技术的不断发展，人们将滤波研究方向逐步 转向有源滤波器。与无源滤波器相比，有源电力滤波器具有高度可控性和快速响应性，不仅 能补偿各次谐波，还可抑制闪变、补偿无功，其具体特点如下:滤波特性不受系统阻抗的影 响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险：具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波。 但有源电力滤波器的成本较高，这一点是限制其推广使用的关键。 有源电力滤波器工作 通过检测被补偿对象的电流瞬时值，经指令电流运算电路得出谐波补偿电流的指令信 号，控制变流器产生所需要的补偿电流。补偿电流与负载电流中要补偿的谐波成份及无功电 流相抵消，最终获得期望的电源电流。 2.3 混合型滤波器 2.3 混合型滤波器 22..33 混混合合型型滤滤波波器器 混合型滤波器其基本思想是利用LC滤波器来分担电力有源滤波器的部分补偿任务。由 于LC 滤波器与电力有源滤波器相比，其优点在于结构简单、易实现且成本低，而电力有源 滤波器的优点是补偿性能好。二者结合同时使用，既可克服电力有源滤波器容量大、成本高 的缺点，又可使整个系统获得良好的性能。 目前用于低压侧的混合型滤波器 电力有源滤波器与LC滤波器均与谐波源并联接入电网，二者共同承担补偿谐波的任务。 其中LC滤波器包括多组单调谐滤波器及高通滤波器，承担了绝大部分补偿谐波和无功的任 务。电力有源滤波器的作用是改善整个系统的性能，其所需的容量与单独使用方式相比可大 幅度降低。 从理论上讲，凡使用LC 滤波器均存在与电网阻抗发生谐振的可能，因此需对电力有源 滤波器进行有效的控制，以抑制可能发生的谐振。 3 3 33 现场测试相关 3.1 测试概况 3.1 测试概况 33..11 测测试试概概况况 为了查明1.5T中频电炉非线性负荷的谐波污染情况，为谐波治理及无功补偿提供依据， 我们现场进行了谐波测试。系统为10kV配电线路供电，与中频电炉配套的配电变压器的主 要有关参数如下:型号为ZS1500/10，额定电压10kV±5%/750V，10kV侧额定电流为86.6A， 短路阻抗6.15%。测试了炼一炉钢的过程中产生的谐波电流。 3.2 测试依据: 3.2 测试依据: 33..22 测测试试依依据据::国标GB/T14549-93《电能质量公用电网谐波》 3.3 现场测试结果及分析 3.3 现场测试结果及分析 33..33 现现场场测测试试结结果果及及分分析析 测试时间2013年5月8日20:45 测试点:变压器低压出线侧，开关柜总断路器出线端。 现场情况:由变压器引出2组母排，分别进入2