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有源滤波器
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珠海华丰纸业有限公司

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文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2015-12-20 09:39:00

  设备使用方:珠海华丰纸业有限公司

  设备供应方: 深圳市英纳仕电气有限公司

  设备名称:有源电力滤波器 型号:iNAS-A-400A-3L-380V等

  使用效果:治理整个厂区的谐波问题

 

  概述

  华丰纸业有限公司0#厂变电能质量测量,数据如下:

功率
 
电压
 
电流
 
电流谐波畸变率平均值
P1
325kW
U1
224.5V
I1
1581 A
THD-I1
21.6%
P2
337kW
U2
224.3V
I2
1671 A
THD-I2
21.3%
P3
338kW
U3
224.3V
I3
1648 A
THD-I3
20.6%
表格 1

 

  华丰纸业有限公司1#厂变电能质量测量,数据如下:

功率
 
电压
 
电流
 
电流谐波畸变率平均值
P1
331kW
U1
224.1V
I1
1634 A
THD-I1
19.8%
P2
339kW
U2
223.8V
I2
1653 A
THD-I2
19.8%
P3
336kW
U3
223.8V
I3
1668 A
THD-I3
19.1%
表格 2

 

  分析知0#和1#变负载主要为变频风机、水泵等,主要谐波源为大功率变频器产生,上表中可看出三相电流较为平衡,负载电流变化不大,谐波含量变化较为稳定,为了达到最佳治理效果,按照最大谐波畸变率选型,0#厂变推荐采用1台三相三线制(iNAS-A-400A-03-380)有源滤波器进行谐波治理;1#厂变推荐采用1台三相三线制(iNAS-A-400A-03-380)有源滤波器进行谐波治理。按照确定安装滤波器的最佳位置的原理,应在谐波源就近安装滤波器,即厂变总出线处。安装电力有源滤波器之后能够有效防止谐波电流注入电网、提高电能使用效率的有效措施,同时提高设备使用效率。

  根据华丰纸业有限公司整体用电情况和发展需要,我们建议0#厂变和1#厂变各安装一台三相三线制(iNAS-A-400A-03-380)有源滤波器进行谐波治理,能够达到理想的节能和谐波治理效果。

 

方案详解

  5.1 华丰纸业有限公司0#厂变测试结果报告

谐波治理案例:华丰纸业有限公司DDM图例

DDM图

 

谐波治理造纸行业案例:华丰纸业电流电压图

电压、电流波形图

 

造纸行业谐波治理案例:华丰纸业谐波电压、电流柱形图

  谐波电压、电流柱形图(谐波频谱柱形图)

 

  5.2 华丰纸业有限公司1#厂变测试结果报告

纸业谐波治理典型案例:华丰纸业谐波治理后DDM图

  DDM图

  

有源滤波器用于造纸业案例:华丰纸业谐波电压、电流柱形图

谐波电压、电流柱形图(谐波频谱柱形图)

 

  1段各支流的检测电压、电流波形图:

有源滤波器用于华丰纸业典型案例:1支路电流电压波形图

481电压、电流波形图

  

华丰纸业运用英纳仕有源滤波器进行谐波治理

483电压、电流波形图

 

有源电力滤波器运用于华丰纸业:485电压、电流波形图

485电压、电流波形图

  

有源电力滤波器华丰纸业典型案例:461电压、电流波形图

461电压、电流波形图

 

华丰纸业应用英纳仕有源电力滤波器:475电压、电流波形图

475电压、电流波形图

  

有源滤波器用于华丰纸业后,水泵房电流电压波形图

4#水泵房电压、电流波形图

 

测试对象:
华丰纸业有限公司0#厂变压器
测试编号:
测-130312A
测试依据:
《电能质量-公用电网谐波》
(GB/T14549-93)
测试日期:
2013年03月12日
测量设备:
电能质量分析仪
 
状 况 分 析
 
由检测数据可知电能质量超标项目为谐波电流;
相电流平均有效值1660安培;
0#厂变总畸变率平均为21%,主要谐波电流依次为5次,7次, 11次,13次;其中以5、7次谐波含量较大。
经分析谐波源为大功率变频器;
负荷在运行过程中电流波动较小,谐波负荷较为稳定;
负荷侧电压基本稳定,无较大的闪变及无功变化,电压存在一定畸变;
三相电流之间较为平衡,采用用三相三线APF治理;
总谐波畸变电流约为346A。
生产线年耗电量
保密
生产线年用电费情况
保密

 


测试对象:
华丰纸业有限公司1#厂变压器
测试编号:
测-130312B
测试依据:
《电能质量-公用电网谐波》
(GB/T14549-93)
测试日期:
2013年03月12日
测量设备:
电能质量分析仪
 
状 况 分 析
 
由检测数据可知电能质量超标项目为谐波电流;
相电流平均有效值1650安培;
0#厂变总畸变率平均为21%,主要谐波电流依次为5次,7次, 11次,13次;其中以5、7次谐波含量较大。
经分析谐波源为大功率变频器;
负荷在运行过程中电流波动较小,谐波负荷较为稳定;
负荷侧电压基本稳定,无较大的闪变及无功变化,电压存在一定畸变;
三相电流之间较为平衡,采用用三相三线APF治理;
总谐波畸变电流约为320A。
生产线年耗电量
保密
生产线年用电费情况
保密

 

  5.3结果分析

  通过上述分析,可以总结出以下结论:

  1) 厂区在正常生产的过程中、普遍存在谐波电流畸变率超标的情况,会带来一定的安全隐患及电能浪费,需进行治理。并且负荷电流变化范围大,最大值达到360A,I-THD值最大达到30%;

  2) 变压器低压侧谐波电流含有各次谐波,高次谐波覆盖面较广;

  3) 高次谐波会在各个变压器上产生额外的损耗、降低了变压器的使用效率,增加了能耗与电费的支出,同时影响厂区内其它设备的正常工作,并产生工作噪声;

  4) 如需要解决谐波问题并降低能耗,应在变压器副边低压侧应用电力有源滤波器进行谐波治理

 

  以该配电屏的进线侧为例

  ① 视在功率S2 = P12 + Q12 + D2,其中,D为畸变功率,P1为基波的有功功率,Q1为基波的无功功率。一般情况下,D将在变压器中以发热的方式损耗掉,如果没有损耗,谐波将通过变压器进入高压系统;

  ② 本案中,D的值大约为谐波电流的有效值与电压的乘积,0#厂变实际检测出交流侧单相平均电流有效值在1600A左右,根据图五分析可推算出其中谐波电流总有效值为341.5A、344.4A、339.5A,这样单相的D值约为75.13kVA、75.77KVA、74.69KVA(所有畸变的谐波电流都要做功、因此畸变功率与畸变率为一一对应的关系)是巨大的能源浪费;

  ③ 如选用有源滤波技术,三相可节约的能源为225.59kVA,假设谐波功率因数为0.88,则三相可节约有功电度为198.52kW,而根据实际测量功率消耗为1006kW,则可节约19.7%,经济效益十分显著。

  ④ 需要说明的是:本案没有达到负荷的正常工作运行状态,即设备开启率为60%,如果设备开启率达到80%,则在负荷开启率为80%时,三相节约的有功电度为198.52kW。并且现场补偿后,工厂总体用电量都能够有效减少,所以工厂总体的节能效果要好于本案节能计算的结果。

 

  解决方案

  鉴于厂区内负荷谐波次数较为复杂多样,故推荐采用电力有源滤波器进行谐波治理。按照确定安装滤波器的最佳位置的原理,应在谐波源就近安装滤波器,即进线配电屏的出口处。是在谐波源设备已经确定的情况下防止谐波电流注入电网、提高电能使用效率的有效措施。

  选择进行谐波治理的设备需考虑到以下几方面的问题:

  i. 滤波频谱要宽;

  ii. 设备响应速度要能够跟上负荷的变化。

 

  深圳市英纳仕电气有限公司生产的电力有源滤波器(APF)最大工作电压为10kV,最大补偿容量为10MVA,完全可以满足公司所面临的谐波治理需要。

  结合厂区生产线的实际情况、我们建议方案如下:

  1、0#厂变压器总出线开关柜并联1台400A三相三线(iNAS-A-400A-03-380)的电力有源滤波器(APF)。

  2、1#厂变压器总出线开关柜处并联1台400A三相三线(iNAS-A-400A-03-380)的电力有源滤波器(APF)。

  0#和1#厂用电负荷具有高次谐波覆盖面广、谐波畸变严重、谐波电流大等特点,是急需治理的谐波源。变频器中的整流桥设备为典型的谐波源,其工作过程中产生的谐波电流变化率极大,整个负荷的波形呈现直角变化率,波形系数差。当负荷安装了电力有源滤波器(APF)后,可直接降低谐波畸变率,由上述分析中我们看到谐波被滤除后,直接的、间接的经济效益都十分显著。

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